基于CADCAE的壳体铸件低压铸造工艺设计课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,材料成型,CAD/CAE/CAM,作业,基于,CAD,CAE,的壳体铸件低压铸造工艺设计,主讲人：杨超,材料成型CAD/CAE/CAM作业 基于CADCAE的壳,摘要,主要介绍壳体铸件运用,CAD,CAE,计算机技术进行低压铸造工艺设计的过程、基于,PRO,E,软件的低压铸件三维,CAD,模型设计,Anycasting,铸造模拟软件的,CAE,工艺模拟。三维,CAD,能够使设计者比较直观和容易地进行铸造工艺工装设计，,CAD,模拟能够使设计者在工艺阶段预测缺陷部位，从而及时改进工艺，提高工装模具结构的合理性和准确性,。,摘要 主要介绍壳体铸件运用CADCAE计算机技,引言,运用,CAD,CAE,技术对某壳体铸件进行低压铸造工艺设计和模拟，和传统铸造工艺设计手段相比，三维,CAD,能够使设计者比较直观和容易地进行铸造工艺工装设计，,CAE,模拟能够使设计者在工艺设计阶段预测缺陷部位，从而及时改进工艺，提高工装模具结构的合理性和准确性，有效缩短产品开发周期，保证铸件质量，满足产品使用要求，降低试制成本。,引言 运用CADCAE技术对某壳体铸,正文,1,铸件结构工艺性分析,1,1,主要技术要求,壳体属于复杂重要零件，承受一定的静载荷和确定的动载荷，材料为高强度铝合金，要求铸件力学性能吼,300 MPa,，,651,5,，,HBS100,，试块力学性能为,0rb334 MPa,，良,2,0,，,HBs100,，重要部位不允许存在任何铸造缺陷，见图,1,中的,1,、,2,、,3,部位，铸造尺寸公差要求为,GB,T6414 C,，,17,级。,正文1铸件结构工艺性分析,1,2,铸件结构分析,图,1,为该壳体铸件的,Pro,E,三维实体造型。外形尺寸约为,320 mm x 190 mm150 mm,，该零件结构复杂，最小壁厚为,8 mm,，法兰台较多，左边有一斜侧法兰，有,3,个方向的斜度，给工艺工装设计带来一定的难度。右边耳轴为明显局部厚大部位，厚达,20 mm,，因此造成了壁厚的不均匀性。通过以上分析，发现由于该壳体是一种尺寸精度要求高、形状复杂、受力大、可靠性要求较高的铸件，故选用金属型低压铸造工艺,。,12铸件结构分析,图,l,壳体铸件的,Pro,E,三维实体造型,图l 壳体铸件的ProE三维实体造型,2,工艺方案,CAD,设计,2,1,分型面和浇注位置的确定,根据该壳体结构及低压铸造的工艺要求，分型面应选在大端面处，这样外形由下模形成，内腔由主型芯形成，模具整体性好，有利于保证尺寸精度，同时利于排气和提高模具寿命。根据分型面及低压铸造的特点，浇道位置选在下模的底部中心孔平面，这样有利于充型和补缩。侧法兰外缘和内孔由一侧芯整体形成。,2 工艺方案CAD设计,2,2,浇口设计,一般来说，低压铸件的加工余量为,12 mm,，为增加补缩通道，在浇道处中心孔内圆加工余量为,10 mm,，由枷,O mm,变成弘,0 mm,，在浇道起始平面加工余量为,8mm,，浇道大端直径为拍,5 mm,，起模斜度为,5,。在分型面设置随形集渣包，使得最先流人的冷金属积聚到集,渣包，该处开,10 mm0,15 mm,的排气道，初始工艺模型示意图见图,2,。,22浇口设计,(a),凸模,(b),凹模,图,2,初始工艺模型示意图,(a)凸模(b)凹模图2初始工艺模型示意图,3,低压铸造工艺参数的选择,3,1,升液速度的确定,其中升液阶段的加压速度应使合金液平稳上升，升液速度一般控制在,50 mm,s,左右，所需加压速度为,0,014 MPa,s,，升液时间视充型压力而定,。,3 低压铸造工艺参数的选择,3,2,充型压力和充型速度的确定,一般根据帕斯卡原理来计算其充型压力值：,P,充,=P2=H,式中，,P,充为充型压力，,MPa,；,H,为型腔顶部与坩埚中金属液面的距离，,mm,；,为金属液重度,(N,mm3),；,为充型阻力系数，一般取,1,2,1,5,。充型速度是指充型过程中，金属液面在型腔中的平,均上升速度，一般稍高于升液速度。控制不良会形成气孔和氧化夹渣，因此正确地控制加压速度是获得良好铸件的关键。,32充型压力和充型速度的确定,3,3,结壳时间,t,3,的确定,一般地说，采用金属型时结壳时间比较短，有时可以取消结壳时间，直接增压，但考虑到该壳体有厚大部位，结壳时间选择,5 s,。,33,3,4,增压压力只及增压速度的确定,液态金属在一定压力下进行结晶，是低压铸造的特点之一，因此增压压力也称为结晶压力，即充型结束后，在充型压力的基础上，再使压力增加一定数值，有利于铸件补缩，可有效地消除缩孔、缩松，提高组织的致密度，但由于铸型及设备条件等因素的限制，增压压力也不能太高。,34 增压压力只及增压速度的确定,3,5,保压时间,t,5,的确定,保压时间不足，铸件的凝固得不到充分的补缩，易出现缩孔、缩松缺陷。若保压时间过长，轻则使生产周期长、生产率下降，严重时使上部“冻住”，造成流通困难，甚至停产。生产上多以铸件浇口残余长度为依据，凭经验控制保压时间。,35 保压时间t5的确定,3,6,浇注温度和模具温度的确定,目前使用的低压铸造机型号为,J453E,，根据以上原则和铸件参考模型的尺寸，分析计算得到以下工艺,参数和加压规范,(,见图,3),。,合金浇注温度,(68020),外模预热温度,(24020),金属芯预热温度,(24020),浇口预热温度,(31020),36浇注温度和模具温度的确定,图,3,加压规范示意图,图3加压规范示意图,4 CAE,工艺模拟,初始方案充型模拟见图,4,，凝固模拟见图,5,。结果显示法兰端部为最后充型部位，容易窝气；左边厚大部位内部有一处明显缩孔。,改进方案：左边采用曲面分型，让法兰外缘直接带入上下型腔，只有内部圆柱芯采用侧抽，有利于排气，在中心浇口处增加,3,处放射状内浇道，见图,6,，使金属液完全能至下而上实现平稳充型，且加大补缩通道。按改进后方案对该铸件进行模拟分析没有发现缺陷，凝固模拟结果见图,7,。,4 CAE工艺模拟,图,4,初始方案充型模型,图,5,凝固模拟,图,6,改进方案,图,7,凝固模拟结果,图4初始方案充型模型图5 凝固模拟图6改进方案图7凝固模拟结,5 Pr0,E,模具设计,对改进后的工艺模型,(,在,Pr0,E,里称之为参考模型,),，经过拆模转化成型腔、型芯、浇注系统等模具零部件，再与设计好的模座装配成一套注射模具。同时,Pro/E,在拆模过程中还提供了一些必要的分析功能，如起模检测，厚度检查，模具开启及干涉检查等,.,5 Pr0E模具设计,5,1,建立工件,(Workpiece),参考模型之后要建立工件,(workpiece),，一个简单的拉伸特征就可完成，即将来形成型腔实体的部分。,5,2,模型检验,(Model Check,）,必须先检验模型的厚度,(ThicknessCheck),、起模斜度,(Dr,出,check),等几何特征，以确认成品的厚度及起模斜度是否符合设计要求。若不符合，便可及早发现并修改。,51 建立工件(Workpiece),5,3,设定收缩率,(AppIy Shrinkage),不同的材料有不同的收缩率，为了补正体积收缩上的误差，必须将参照模型放大。,Pro,E,针对这个需要提供了一套设定收缩率的工具，根据该件的材料及低压铸造特征选用,1,的收缩率。,53,5,4,建立分型面,(Parting Surface),建立分型面时首先定义各型芯分型面，最后定义主分型面。一般都是先用增加,(Add),一复制,(C,叩,y),一选择,(select),一单独曲面,(Indiv Su,以,),复制模型外表面，以生成初步的分型面，再用,ModifyAdd,Flat,及,Modify-Add,Extlllde,来建立破孔面，形成不带破孔的分型面，最后将所有曲面合并,(Merge),在一起。在所有分型面都做完后，需要延拓到工件表面。该壳体铸件模型共,6,个分型面，,5,个圆柱芯在复制完模型表面后，均再做一个封闭旋转曲面合并后生成。主分型面比较难做的是左侧法兰分型面的分割，要用到曲线和侧像投影，然后,做一个平整面合并而成，见图,8,。,54 建立分型面(Parting Surface),图,8,分型面生成,图8分型面生成,5,5,建立模具体积块,(Mold Volume),及模具元件（,Mold Comp),分型面完成之后，接着就要分割工件，建立模具体积块。首先利用型芯分型面分割出,5,个型芯，然后用主分型面分割出上下两半型，这样将坯料拆为,7,个模型体积块，并将其抽取为模具元件。利用刚生成的模具元件顺利生成模拟浇注件,(M01ding),，说明拆模流程正确。关闭参考零件、坯料及分型面，利用,Pr0,E,的模具开启,(Mold Opening),功能展示出开模状态，见图,9,。通过做干涉检查,(Inte,如,rence Check),，该模具在拔模时不会发生干涉。,55 建立模具体积块(Mold Volume)及模具元件（,图,9,开模状态,图9开模状态,5,6,模座及定位元件的设计,一般而言，模座的构件大部分可利用拉伸,(Protrusion),、旋转,(Revolve),及剪切,(Cut),等简易的实体特征来建构，这里不做叙述，设计完成后的模具装配图见图,10,。,56模座及定位元件的设计,图,10,装配图,图10装配图,小结：,这次作业中我选择的课题是壳体铸件的设计与制造过程中,CAD/CAE,技术的运用。通过这次作业我了解,到了壳体铸件的整个从设计到制造的一系列过程，也了解到,CAD/CAE,技术在壳体铸件设计制造过程中的,重要性。,小结：,谢谢老师！,材控一班 杨超,20072732,谢谢老师！,效果很全面，持之以恒是关键。,11月-24,11月-24,Thursday,November 14,2024,自觉遵守饭堂纪律，养成饮食卫生习惯。,17:29:06,17:29:06,17:29,11/14/2024 5:29:06 PM,防止违章动火六大禁令。,11月-24,17:29:06,17:29,Nov-24,14-Nov-24,没有措施的管理是空谈，没有计划的工作是空洞。,17:29:06,17:29:06,17:29,Thursday,November 14,2024,防事故年年平安福满门讲安全人人健康乐万家。,11月-24,11月-24,17:29:06,17:29:06,November 14,2024,推动全员品质活动，提高全员工作十七。,2024年11月14日,5:29 下午,11月-24,11月-24,用心呵护,塑造金牌品质。,14 十一月 2024,5:29:06 下午,17:29:06,11月-24,安全不仅关系自己，安全连同国家集体。,十一月 24,5:29 下午,11月-24,17:29,November 14,2024,人人齐努力，创造好品质。,2024/11/14 17:29:06,17:29:06,14 November 2024,以安全第一为荣，以忽视安全为耻。,5:29:06 下午,5:29 下午,17:29:06,11月-24,遵章是幸福的保障，违纪是灾祸的开端。,11月-24,11月-24,17:29,17:29:06,17:29:06,Nov-24,不接受不合格品，不制造不合格品，不交付不合格品。,2024/11/14 17:29:06,Thursday,November 14,2024,生产再忙安全不忘，人命关天安全优先。,11月-24,2024/11/14 17:29:06,11月-24,谢谢大家！,效果很全面，持之以恒是关键。9月-239月-23Thursd,