基于AnyCasting的阀盖铸造工艺模拟.doc

宁夏大学机械工程学院2015届毕业设计 基于AnyCasting的阀门阀盖铸造工艺模拟摘要：随着计算机技术和数值计算技术的发展完善，计算机在铸造领域得到了广泛的研究和应用它可以在不进行实际浇注的情况下，模拟铸造的充型、凝固、传热、应力场、微观组织分布、缩孔及缩松的形成等过程，可以大大提高生产效率和经济效益，对于铸造生产具有十分重要的意义本论文中，首先对铸件铸造过程中的相关工艺进行计算以及设计，用SolidWorks进行三维建模，并导出*stl格式文件运用AnyCasting软件对其进行一系列的参数设置，完成对铸件的前期处理后，开始模拟着重分析铸造过程中充型、凝固过程，及其速度场、温度场的变化情况，并针对模拟结果进行铸造工艺的优化，再次模拟，分析整个充型、凝固过程，并与前方案的处理结果进行对比对优化的方案再次改进，从而确定其最优方案主要结论如下：（1） 铸造的过程中浇注方案的优劣直接影响铸件的成品率以及铸造成本的大小；（2） 运用SolidWorks软件对铸件及浇注系统的三维设计是铸造模拟的前期准备，绘制的准确度直接影响后期的模拟结果；（3） AnyCasting软件对铸造模拟能比较准确的反应铸件的充型、凝固过程的实际情况，预测可能产生的铸造缺陷及缺陷部位；（4） 根据铸造模拟的结果，优化铸造工艺，然后分析结果再次优化方案，最终确定最优方案。

关键词：SolidWorks建模；AnyCasting软件；铸造IBased on the valve cover of AnyCasting casting process simulationABSTRACT:With the development of computer technology and numerical calculation technology, the computer in the field of casting has been widely research and application.It can not make actual casting, simulate the filling and solidification of casting, heat transfer, stress field and microstructure distribution, such as the formation of shrinkage cavity and shrinkage process, can greatly improve the production efficiency and economic benefits, is of great significance for casting production.This thesis, first of all the related in the process of metal casting process design, calculation and using SolidWorks entity modeling, and export * STL format file using AnyCasting software to a series of parameter Settings, the early stage of the finish for the castings after processing, the simulation. Emphatically analyzed in the process of casting filling and solidification process, and the changes of the velocity field, temperature field, and the simulation results for the optimization of casting process, simulation again, analysis of the filling and solidification process, and compared with the former scheme of treatment results. To improve again for optimized solutions so as to determine the optimal solution. Main conclusions are as follows:(1) The process of casting pouring scheme of fit and unfit quality directly affect the yield of the casting and the size of the casting cost;(2) Using SolidWorks software entity design of casting and pouring system is casting simulation preparation, late draw directly influences the accuracy of the simulation results;(3) AnyCasting software for casting simulation can compare accurate reflection of the actual situation of the filling and solidification process of castings, predict possible casting defects and defect parts;(4) According to the result of casting simulation, optimization of casting process, and then the results of the analysis optimization scheme again, ultimately determine the optimal solution.KEY WORDS:SolidWorks modeling；AnyCasting software；castingIV目 录1 绪 论 11.1铸造工艺简介 11.2铸造行业的现状 21.3国内铸造行业的现状及发展趋势 21.4发达国家铸造业现状及发展趋势 21.5铸造模拟的介绍 31.5.1铸造工艺计算机辅助设计 31.5.2铸造工艺计算机辅助设计的特点 41.5.3图形处理的软件系统 51.5.4铸造仿真软件介绍 71.6本课题的研究思路 72 铸造工艺方案的设计 92.1阀盖的属性与结构 92.1.1铸件的基本属性 92.1.2铸件材料属性 102.2零件结构的铸造工艺性 102.3造型和造芯方法的选择 112.4浇注位置的确定 112.5分型面的选择 122.6砂箱中铸件的数量及排列方式 133 铸造工艺参数及砂芯的设计 143.1铸造工艺参数的确定 143.1.1铸件尺寸公差 143.1.2铸件重量公差 143.1.3机械加工余量 153.1.4铸造收缩率 163.1.5起模斜度 173.1.6最小铸出孔及槽 173.1.7工艺补正量 183.1.8分型负数 183.1.9其它工艺参数的设计 183.2砂芯的设计 183.2.1芯头的设计 193.2.2芯头长度 193.2.3芯头斜度 203.2.4芯头间隙 204 浇注系统的设计 224.1浇注系统类型的选择 224.2直浇道的设计 234.3横浇道的设计 234.4内浇道的设计 244.5浇口杯的设计 245 铸件的仿真与模拟 255.1AnyCasting软件模块介绍 255.2阀门阀盖前处理 265.3铸件方案的分析 325.3.1铸件的充型过程 325.3.2铸件凝固结果及相关分析 355.4传感器输出曲线及分析 375.5铸造过程优化 405.5.1优化方案一 405.5.2优化方案二 425.5.3改进方案色温图与原始方案对比 455.6方案结果讨论 496 结论与展望 50参考文献 51致 谢 52外文翻译 53附 件 691 绪 论1.1铸造工艺简介铸造生产是用液态合金形成产品的方法，将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，这种制造金属制品的过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的金属制品称为铸件。

绝大多数铸件用作毛坯，需要经过机械加工后才能成为各种机器零件；少数铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件而直接应用 (1)铸造分类主要有砂型铸造和特种铸造两大类a.普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型三类，但并非所有砂均可用以铸造好处是成本较低，因为铸模所使用的沙可重复使用；缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品①砂型（芯）铸造方法：湿型砂型、树脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、实型铸造、负压造型；②砂芯制造方法：是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条件进行选择的在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制芯b.特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类①金属模铸造法利用熔点较原料高的金属制作铸模其中细分为重力铸造法、低压铸造法和高压铸造法受制于铸模的熔点，可被铸造的金属也有所限制；②脱蜡铸造法这方法可以为外膜铸造法和固体铸造法。

先以蜡复制所需要铸造的物件，然后浸入含陶瓷（或硅溶胶）的池中并待乾，使以蜡制的复制品覆上一层陶瓷外膜，一直重复步骤直到外膜足以支持铸造过程(约1/4寸到1/8寸)，然后熔解模中的蜡，并抽离铸模其后铸模需要多次加以高温，增强硬度后方可用以铸造此方法具有良好的准确性，更可用作高熔点金属(如钛)的铸造但由于陶瓷价格颇高，而且制作需要多次加热和复杂，故成本颇为昂贵2)铸造按成型工艺分类①重力浇铸：砂铸，硬模铸造依靠金属自身重力将熔融金属液浇入型腔；②压力铸造：低压浇铸，高压铸造依靠额外增加的压力将熔融金属液瞬间压入铸造型腔3)铸造工艺通常包括①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等1.2铸造行业的现状铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间。

铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高。