分析叶轮LFC法铸造叶轮发泡模具设计和浇注工艺仿真大纲

论文导读：好的表面质量和机械性能,保证铸件能够正常工作是本论文需要解决的不足。为了高效准确的改善现有工艺,课题中采取了CAD/CAE一体化技术,以消失模模具设计到铸件浇铸历程全部进行跟踪优化,实现了这一铸造新兴工艺和计算机运用技术的有机结合,提升了消失模模具开发效率的同时降低了铸件的废品率,优化了产品制造的整个工艺流程。(
摘要：消失模铸造技术是一种近无余量、精确成形的铸造生产工艺,技术先进,成本低廉。消失模工艺采取可烧结的泡沫材料制作成与铸件结构一致的模样,经涂覆涂料后埋入干砂中负压紧实,然后浇入高温金属液,使泡沫材料气化进而被金属取代。在此历程中,除了有着金属液的凝固和收缩等物理现象之外还伴有泡沫材料高温气化分解等化学变化。工艺历程的复杂性决定了铸件质量的影响因素多样化。其中,显著影响铸件质量的两个因素是泡沫模样质量和浇注工艺参数。本论文的探讨对象是直径为275mm的渣浆泵闭式叶轮,如何使得叶轮有较好的表面质量和机械性能,保证铸件能够正常工作是本论文需要解决的不足。为了高效准确的改善现有工艺,课题中采取了CAD/CAE一体化技术,以消失模模具设计到铸件浇铸历程全部进行跟踪优化,实现了这一铸造新兴工艺和计算机运用技术的有机结合,提升了消失模模具开发效率的同时降低了铸件的废品率,优化了产品制造的整个工艺流程。(1)确定了合理的发泡模具结构。首先利用UG软件快速设计出最初的发泡模具结构,然后针对叶轮流道叶片难以脱模的不足,确定合理的分型面位置,并在下模中设置活块,确保泡沫模样顺利取出。同时,根据轴封部位润滑油槽的结构设计,将模样在轴套部位再次分型。以而设计出合理的模具结构并生产出形状良好的消失模模样。(2)根据可锻铸铁的浇注系统设计策略,计算浇口比、浇道直径和冒口尺寸等参数,同时针对消失模浇注历程中产气较多的情况,将流道直径扩大30%～50%。以而确定出浇注系统和补缩系统的最初设计案例。(3)将Pro/E软件绘制的浇注系统模型导入MAGMA软件中,采取单因素实验策略,分别模拟浇注温度和直浇道高度对铸件质量的影响规律。通过模拟浅析,得出最佳直浇道高度与浇注温度范围。同时结合充填凝固判据浅析,对补缩系统进行了两次改善,最终确定合适的冒口形式和尺寸。(4)对实验室条件下浇注出的铸件进行外观观察和金相组织表征。观察发现叶轮表面质量良好,流道叶片处无显著缺陷；金相组织为铁基体组织上弥散地分布着六方形M7C3共晶碳化物,这种碳化物对基体的保护作用和基体对碳化物的支撑作用,使得铸件具有优秀的耐磨性能。同时对流道叶片处取得的试样进行硬度测试,测得试样的平均硬度为HRC61.7,满足铸件的性能要求。关键词：消失模铸造论文叶轮论文模具CAD论文浇注工艺CAE论文
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ABSTRACT12-14
第一章 绪论14-26

1.1 课题探讨对象14-17

1.1 渣浆泵叶轮结构14-15

1.2 普通砂型铸造15-16

1.3 消失模铸造16-17

1.2 课题的探讨作用17-19

1.3 课题探讨近况19-25

1.3.1 消失模铸造的近况和进展走势19-21

1.3.1 消失模的进展近况19-20

1.3.2 消失模的进展走势20-21

1.3.2 消失模铸件质量制约21-23

1.3.2.1 消失模模样制作21-22

1.3.2.2 消失模气化22-23

1.3.3 CAD/CAE一体化策略的采取23-25

1.3.3.1 CAD/CAE进展近况23-24

1.3.3.2 CAD/CAE进展走势24-25

1.4 课题内容和探讨目标25-26

第二章 泡沫模样成形工艺与计算26-34

2.1 发泡工艺制订26-28

2.

1.1 泡沫珠粒的选择26-27

2.

1.1 珠粒原材料的选择26

2.

1.2 珠粒大小的选择26-27

2.

1.2 发泡方式的选择27-28

2.

1.3 射料方式的选择28

2.2 发泡模具结构设计28-33

2.1 分型面的确定28-29

2.2 模具型腔的排布设计29-30

2.3 进料口位置的选择30

2.4 工作零件的设计计算30-33

2.3 小结33-34

第三章 发泡模具计算机辅助设计34-54

3.1 UG与Pro/E介绍34-37

3.

1.1 定义介绍34

3.

1.2 功能介绍34-37

3.

1.2.1 UG NX主要功能35-36

3.

1.2.2 Pro/E的主要功能36

3.

1.2.3 UG与Pro/E的区别36-37

3.2 泡沫模样的三维设计37-38

3.3 发泡模具工作零件的结构设计38-48

3.1 模块1 模具工作零件的初步设计38-41

3.3.

1.1 添加收缩率38

3.3.

1.2 选取分型面38-39

3.3.

1.3 工作零件的初步设计39-40

3.3.

1.4 随形结构的设计40-41

3.3.2 模块2 模具工作零件的初步设计41-43
3.3.

2.1 添加收缩率41

3.3.

2.2 选取分型面41

3.3.

2.3 工作零件的初步设计4论文导读：

1-43

3.3 透气孔设计43-44

3.4 发泡模具的改善44-48

3.4.1 改善前发泡模具44-45

3.4.2 改善后发泡模具45-48

3.4 发泡模具固定零件的结构设计48-49

3.5 入射口位置的确定49

3.6 模具装配49-50

3.7 实际生产的发泡模具50-51

3.8 发泡模具与成形机安装51-52

3.9 小结52-54

第四章 浇注历程仿真54-87

4.1 铸造仿真浅析软件54-57

4.

1.1 浅析软件介绍54

4.

1.2 浅析软件选择54-56

4.

1.3 MAGMASOFT浅析内容56-57

4.2 浇注系统设计57-62
4.

2.1 浇注系统类型的选择57-58

4.

2.2 确定内浇口结构58-59

4.

2.3 确定直浇道结构59

4.

2.4 计算阻流截面积59-60

4.

2.5 确定浇口比及各组元截面积60

4.

2.6 计算补缩冒口60-62

4.

2.7 绘制浇注系统图形62

4.3 浇注工艺参数优化62-80
4.

3.1 实验案例制订62-64

4.

3.2 实验步骤64-74

4.3.

2.1 几何模型的导入64-65

4.3.

2.2 网格划分65-66

4.3.

2.3 参数设置66-73

4.3.

2.4 计算73-74

4.3.3 实验结果浅析74-80
4.

3.1 充填情况浅析74-75

4.

3.2 金属静压头的影响浅析75-77

4.

3.3 浇注温度的影响浅析77-80

4.4 补缩工艺改善80-85

4.1 初始补缩系统模拟结果浅析80-82

4.2 第一次改善案例模拟结果浅析82-84

4.3 第二次改善案例模拟结果浅析84-85

4.5 小结85-87

第五章 铸件的组织与性能检验87-91

5.1 外观质量观察87-88

5.2 显微组织表征88-90

5.3 试样硬度测试90

5.4 小结90-91

第六章 结论91-93
参考文献93-98
致谢98-99
学位论文评阅及答辩情况表99