發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 20:22

　　 鑄造過(guò)程難以直接觀察,一般是根據(jù)工藝工程師的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定初始鑄造工藝,采用試澆法改進(jìn)工藝,澆注后才能確定鑄造工藝的合理性;鑄造過(guò)程仿真結(jié)果的正確性難以驗(yàn)證,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。本文為解決以上問(wèn)題,提出了一種在鑄造過(guò)程中進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集,用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證仿真結(jié)果來(lái)證明工藝合理性的通用型方法,并用實(shí)例加以驗(yàn)證。具體研究成果如下:利用計(jì)算機(jī)仿真方法對(duì)鑄件的鑄造生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了模擬。以一個(gè)機(jī)床床身鑄件實(shí)例,利用ProCAST仿真軟件對(duì)其鑄造過(guò)程的充型階段、凝固階段分別進(jìn)行討論,并對(duì)其缺陷分布情況進(jìn)行分析。提出了澆冒系統(tǒng)的改進(jìn),并對(duì)其工藝參數(shù)作適當(dāng)優(yōu)化。最后將原工藝和改進(jìn)工藝的凝固過(guò)程、缺陷分布分別作了對(duì)比,驗(yàn)證其工藝改進(jìn)的合理性。設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套面向鑄造生產(chǎn)過(guò)程的通用型溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和軟件。針對(duì)鑄造生產(chǎn)的溫度采集系統(tǒng)的特殊需求,提出了該溫度采集系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和功能模塊。對(duì)系統(tǒng)的上位機(jī)顯示端設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),完成了下位機(jī)檢測(cè)端關(guān)鍵組件的選型,并完成了上位機(jī)和下位機(jī)端的通信及其通信協(xié)議的制定。研究了用于鑄造生產(chǎn)領(lǐng)域的傳感器在鑄造型腔中的布置方法。最后以機(jī)床床身鑄件的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程為例,對(duì)鑄件生產(chǎn)過(guò)程的重要部位進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集,并重點(diǎn)分析了各部位的凝固過(guò)程溫度變化,與仿真結(jié)果作對(duì)比,驗(yàn)證了仿真改進(jìn)工藝的澆冒系統(tǒng)和工藝參數(shù)的合理性,證明了該改進(jìn)工藝的可行性。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG248
【部分圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文口設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員只需要針對(duì)不同種類(lèi)和尺寸大小的鑄件模型，選擇從三維鑄造工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的元件庫(kù)中選取合適形狀的澆注系統(tǒng)和冒口，對(duì)其尺寸參數(shù)稍作調(diào)整，并且確定澆注系統(tǒng)擺放位置和冒口的放置位置即可。以某機(jī)床床身鑄件為例，在本課題組開(kāi)發(fā)的三維鑄造工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中導(dǎo)入*.prt 格式的鑄件零件，并依據(jù)工藝要求，建立其澆注系統(tǒng)和冒口，如圖 3-3 所示。其中，鑄件的三維設(shè)計(jì)模型如圖 3-3(a)所示，完成澆注系統(tǒng)和冒口的添加后，可到如圖 3-3(b)所示。

可觀測(cè)鑄造缺陷在鑄件內(nèi)部的分布情況，并對(duì)其進(jìn)行切片定位。3.4 實(shí)例驗(yàn)證3.4.1 面向床身鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)3.4.1.1 鑄件特點(diǎn)分析本文以南通國(guó)盛鑄造有限公司的 MV 系列“通用型數(shù)控立式加工中心”的床身重要鑄件為例，鑄件工作時(shí)承受重載和反復(fù)沖擊，因此床身件的質(zhì)量對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用性能和工作壽命具有重要的影響。要求鑄件材質(zhì)強(qiáng)度、韌性良好，同時(shí)對(duì)性能方面如良好的焊接性、易于切削加工等都有要求。如圖 3-5 所示，該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)上具有交錯(cuò)的薄壁肋板和多空腔。其輪廓尺寸為 1893mm×1200mm×455mm，凈重 1.24t。機(jī)床床身十字型熱節(jié)和“T”型熱節(jié)多，筋板壁厚約 15mm，床身鑄件的導(dǎo)軌一般比較厚大，厚度為 80~120mm，導(dǎo)軌中充填金屬液含量多，凝固緩慢，最后凝固容易產(chǎn)生鑄造缺陷。若整個(gè)鑄件的溫度場(chǎng)梯度較大難以保證順序凝固或均勻凝固。床身材質(zhì)選用抗拉強(qiáng)度為 300MPa 的 HT300。該材質(zhì)綜合性能優(yōu)良，專(zhuān)門(mén)適用于中大型機(jī)床床身類(lèi)鑄件。

圖 3-6 底注式平均靜壓頭澆注系統(tǒng)各組元截面積用半封閉式澆注系統(tǒng)，對(duì)于中小型鑄件來(lái)說(shuō)，澆注系統(tǒng)各組元的界面比為積Σg：橫澆道總截面積Σru：直澆道總截面積Σs=1:1.5:1.2。橫澆道截面可以充滿(mǎn)澆注系統(tǒng)，具有一定的撇渣能力，充型平穩(wěn)度高。計(jì)算可得：g=G0.31μt√Hp(3計(jì)算得Σg=3900 mm2，Σru=5850mm2，Σs=4680 mm2。鑄件底部肋板交錯(cuò)的位置設(shè)置 10 個(gè)下截面直徑為 50mm 的均布排列冒口到的澆注系統(tǒng)和冒口分布如圖 3-7 和 3-8 所示：
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