大型转缸铸钢件的铸造工艺设计及优化毕业论文(编辑修改稿)

大型转缸铸钢件的铸造工艺设计及优化毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

方法了。 在 SOLIDCast 基础上 FSI 公司开发了专业流场计算模块 FLOWCast，用于模拟液河北工业大学 2020 届毕业论文 6 态金属经过浇注系统进入型腔的状态。 FLOWCast 通过模拟型腔中的对流、传导和辐射，分析铸件及浇注系统设计 ,预测与流动相关的如浇不足、氧化夹渣、夹杂、高速流体造成的冲砂等缺陷。 使用 SOLIDCast 建模（或者导入 3D 模型）并划分网格，直接调用 FLOWcast 即可模拟液态金属的充型过程。 其结果也可以直接用于 SOLIDCast 中，以模拟铸件随后的凝固过程。 这两个模块结合起来就成为一个完美的 模拟系统 ， 设置非常简单、易学易用。 第三章 铸造工艺设计 转缸 铸件三维 造型的关键方法 图 31 是铸件的三维造型图， 从大体上看，该铸件相对比较对称，大部分可采取拉伸和回转的方法进行造型。 图中 1 为铸件中间部位，该部分空间上是对称的，可以在 XOZ 面上做出草图，再将该草图以 Z 轴为对称轴旋转；在加强筋部分，同样可以通过旋转的方法得到整个加强筋，再画出需要去除的部分， 二者做布尔求差 运算即可以得到加强筋；图中 2 为铸件的空腔部位，在这部分造型时先完成空腔部位的造型，再完成铸件顶部的造型，二者做布尔求差 运算 即可完成该部分空腔的造型；图中 3为铸件的外壁，该外壁为铸件的最小壁厚，外形对称，同样可以在 XOZ 面上绘出草图，再将该草图以 Z 轴为对称轴旋转 即可完成；图中 4 为铸件与底座相交的圆环，该部分造型时，可以首先建立基准平面，并在基准平面上绘制草图，通过草薙的拉伸可以完成该部分的造型。 也可以通过直接造型完成该部分的造型，首先在指定位置直接造出圆柱体，经过布尔求差完成该部分的造型；图中 5 为铸件的底座，该部分造型柱主要是草图的拉伸，首先做出基准平面，在基准平面上绘制出该部分的草图，再将草图拉伸即可得到该部分的造型；图中 6 为铸件的吊钩部分，该部分同样应用草图拉伸完成造型，首先在底座上部平面做出该部分的 一部分 草图 ，将草图拉伸可得到部分造型，再将这部分完成的造型做镜像即可得到全部的造型 ,；图中 7 为铸件孔，在该部分造型中，可以直接做出圆柱再和底座做布尔求差运算即可得到该部分的造型，该铸件所有的孔均可以通过该方法完成造型。 也可以通过草图拉伸、布尔求差运算完成该部分造型。 总体而言，该铸件形状中等复杂，造型比较简单。 河北工业大学 2020 届毕业论文 7 浇注位置 浇注位置的 确定是铸造工艺设计中相当重要的一环，关系到铸件的质 量的好坏、铸件的尺寸精度的高低以及造型工艺过程的难易，因此往往须制订出几种方案加以分析、对比，择优选用。 实际生产中的浇注位置通常分为水平浇注、垂直浇注和倾斜浇注。 6 1 2 3 4 5 7 图 31 铸件三维造型图 图 32 水平浇注 河北工业大学 2020 届毕业论文 8 以上三种浇注位置是 20Mn 转 缸 的较为合理的三种浇注位置。 同时考虑本铸件尺寸比较大，才用手工造型的方法，水平浇注将会出现无法取模的现象；而且该铸钢件的大热结位于铸件底部，垂直向 下更有利于冒口的安放以及更有利于顺序凝固的实现。 综上，该铸件最终选为垂直向下的浇注 位置 为最佳浇注 位置。 分型面的确定 分型面是指两半铸型的相互接触的表面，分型面一般在确定浇注位置后再选择。 但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需要重新调整浇注位置。 生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。 分型面的优略，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。 应仔细分析、对比，慎重考虑。 图 32 垂直向上浇注 图 34垂直向下浇注 河北工业大学 2020 届毕业论文 9 所以，根据以上原则结合该铸件尺寸、结构以及手工造型 时 的具体砂箱的有效高度，同时也利于下芯 等，所以将其分为 四箱造型，分别为上箱、第二箱、第三箱和下箱。 具体的分型面如图 35所示。 砂芯 砂芯的功能是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。 砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯。 砂芯应满足下列要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件的要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能够及时的排除型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂。 根据该铸件形状分析得：该铸件需要放入三个砂芯，具体砂芯形状及类型如图 36所示： 分型面 上箱 第二箱 第三箱 下箱 图 35 分型面的选择 河北工业大学 2020 届毕业论文 10 冒口及冷铁的设计 冒口的设计 1 号垂直砂芯 2 号预埋砂芯 3 号水平砂芯 图 36 砂芯图 河北工业大学 2020 届毕业论文 11 根据该铸件的形状，最大热节在铸件顶部中间处，该部位也是该铸件最后凝固的区域，该部分为铸件首先需要补缩的地方。 根据模数法可以利用 将铸件切割成几个不同的补缩部位，运用 的分析体功能准确算出补缩部位的模数，进行冒口设计。 20Mn 转钢的几何模数可按下式计算： Mc=V/S 式中 Mc— 铸件的几何模 数， V— 铸件的体积， S— 铸件的散热表面积 将铸件的数据带入上式计算出铸件的几何模数： 根据铸件的形状，利用 可以讲抓紧划分 为几个不同的补缩区域如下： 图 37 整体铸件 体积 V=1400589828mm3 散热表面积 S= 质量 11T Mc= 河北工业大学 2020 届毕业论文 12 体积 V= 散热面积 S=9675980mm3 质量 Mc= 分体一 体积 V= 散热面积 S=5253504mm3 质量 1330Kg Mc= 分体二 河北工业大学 2020 届毕业论文 13 \\\ 体积 V= 散热面积 S=7138513mm3 质量 1060Kg Mc= 分体三 图 38 补缩区域的划分 体积 V= 散热面积 S= 质量 2593Kg Mc= 分体四 河北工业大学 2020 届毕业论文 14 由于浇注位置选择在垂直向下浇注，分割体一适合添加冒口，而三四均为薄壁体，凝固较快，所以分割体二很容易被这些凝固较早的部位分开，从而是分割体四产生缩孔缩松。 为实现从下往上的顺序凝固，分割体二处应该加入冷铁。 冒口的确定 根据分割体一的形状，首先选用的形状为易割随形腰型顶冒口。 根据模数法： Mr=f M c 其中 f=， Mc=； 所以 Mr=*= 图 39 为冒口的俯视图，其中 R1=775mm， R2=345mm， R3=215mm。 而割片厚度和补缩截面尺寸可用下式计算： b= d0= Mn= 式中， d0— 补缩径的直径（ cm） b— 割片厚度（ cm） Mn— 补缩径的模数（ cm） Mc— 铸件的模数（ cm）。