基于CADCAE的壳体铸件低压铸造工艺设计.ppt

材料成型CAD/CAE/CAM作业摘要引言正文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320mmx190mm×150mm该零件结构复杂最小壁厚为8mm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20mm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。图l壳体铸件的Pro／E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。2．2浇口设计一般来说低压铸件的加工余量为1—2mm为增加补缩通道在浇道处中心孔内圆加工余量为10mm由枷Omm变成弘0mm在浇道起始平面加工余量为8mm浇道大端直径为拍5mm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10mm×0．15mm的排气道初始工艺模型示意图见图2。(a)凸模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50mm／s左右所需加压速度为0．014MPa／s升液时间视充型压力而定。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=μHγ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；γ为金属液重度(N／mm3)；μ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。3．3结壳时间t3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5s。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。3．5保压时间t5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。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(680±20)℃外模预热温度(240±20)℃金属芯预热温度(240±20)℃浇口预热温度(310±20)℃图3加压规范示意图4CAE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。图4初始方案充型模型5Pr0／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.5．1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(ModelCheck）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。5．3设定收缩率(AppIyShrinkage)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