基于计算机模拟的支架铸钢件铸造工艺设计及优化

目的对ZG270-500铸钢支架的铸造工艺进行优化设计,以达到工艺简单、成本低、操作简便、质量良好等要求。方法使用三维CAD软件和铸造模拟软件对相应铸造工艺方案进行了三维建模和铸造过程的模拟。针对工艺初始浇注系统设计了正放、倒放,底注式、阶梯式共4种不同组合的浇注方案。在对充型温度场进行模拟后,选择了倒放阶梯式与正放底注式浇注系统进行后续模拟。在对凝固进行模拟后,最终选择了正放底注式的方案并进行后续优化。在设计补缩系统时,通过多次调整冒口的位置与尺寸,以及冷铁的位置、尺寸与形状,达到工艺优化的效果。结果 4种初始方案中,倒放阶梯式浇注系统有利于顺序凝固,正放底注式浇注系统较为经济环保。凝固过程中,正放底注式浇注系统的疏松疏孔液相孤立区存在于铸件顶部,有利于补缩。初始补缩系统有效补缩了顶面两孔中心缺陷,优化后可使顶板和肋板的连接处,凝固最晚区域的缺陷大为改善。结论模拟表明,最终方案可基本消除铸件中的缺陷,保证铸件的质量与良好的工艺性。     

发动机活塞裙铸造过程模拟及工艺优化

目的优化发动机活塞裙铸件铸造工艺。方法采用UG等软件设计活塞裙铸件浇注系统以及采用MAGMA铸造仿真软件对铸造工艺进行仿真预测,分析铸件凝固温度场,预测缩孔、疏松等铸造缺陷,进一步优化铸造工艺。结果铸件整体上实现了自下而上的顺序凝固,虽然通过冒口获得了一定程度的补缩,但凝固温度梯度不明显,冒口疏松缺陷依然延伸至铸件上端面。通过合理设置冷铁,增加冒口和内浇口数量,从而实现铸件顺序凝固,使补缩效果更为明显,可有效降低缩孔、疏松缺陷。结论采用MAGMA铸造仿真软件分析凝固过程并预测缺陷,通过改进和优化工艺,可以有效预防活塞裙铸件缺陷的产生,提高铸件合格率。     

FV520(B)钢叶片模拟件激光再制造工艺优化及成形修复

针对压缩机叶片激光再制造成形的工程实际需求,从激光再制造成形表面平整度假设出发,获得了熔覆层搭接率数学模型并实验验证,通过分析单道熔覆层形状和优选稀释率,确定了FV520(B)钢基体上熔覆FeCrNiCu系合金粉末的最优化匹配工艺参数;通过量化分析激光再制造成形过程,规划了最佳成形路径和工艺过程,实现了体积损伤叶片模拟件激光再制造成形。渗透探伤和金相显微测量结果表明:再制造成形部位表层无气孔、裂纹等缺陷产生,成形部位形状尺寸误差小于2mm,角度误差小于3°。     

低压铸铝件缩孔缺陷数值模拟与工艺改进

目的 为了避免铝合金盖板低压铸造过程产生的缩孔缺陷,对盖板结构进行分析。方法 采用数值分析技术,对盖板低压铸造过程进行数值模拟,将模拟结果与实际铸件缺陷进行对比,分析缩孔缺陷的产生原因。为消除铸件缩孔缺陷,在模具内增设冷却水道,并对该工艺进行模拟分析。结果 铸件凝固过程中,当合金固相率达到75%时,铸件特征位置处的补缩通道开始陆续关闭,形成了孤立液相区,导致凝固结束时形成缩孔缺陷。当模具内增设冷却水道后,铸件的缩孔体积分数由3.5%下降到0.8%。结论 通过在模具内增设合理的冷却水道,能加快铸件厚大部位的凝固速度,有利于实现顺序凝固,从而避免缩孔缺陷,提高铸件质量。     

钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺优化设计

目的 对钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺进行优化研究,达到降低成本、保证铸件产品质量的目的。方法 以ZTA2钛合金阀体件为研究对象,基于零件壁厚范围较宽的结构特点、零件的技术要求与生产实际现状,结合经验分析及数值模拟仿真技术进行铸造工艺设计。结果 确定分型面和浇冒口的设计,在热节点及孤立液相区域设置补缩冒口,通过数值模拟对铸件模拟结果的缩孔缩松情况进行分析,优化冒口的设计,增加补缩通道,最终确定合理的“一模多件”开放式浇注系统。对于“一模多件”铸造工艺,通过合理设计浇注系统,可以有效保证浇注过程中各层铸件的平稳浇注。浇注系统宜采用开放式的浇注系统,直浇道、横浇道、内浇口的截面积比例为1∶2∶4。结论 采用机加工石墨型铸造,在真空凝壳炉完成熔炼,在浇注温度为1 770 ℃、模壳预热温度为200 ℃的情况下,采用重力浇注的形式在真空凝壳炉中铸造生产出钛合金阀体件,所获得的铸件无铸造缺陷,其成分和力学性能均满足质量要求。研究结果表明,在铸造过程中使用数值模拟技术可以优化铸造工艺设计,缩短产品试制周期,大大提高生产效率。     

框-筒结构楼房折叠爆破拆除数值模拟研究

待拆除建筑物为框-筒结构,结构强度高,稳定性好,且位于建筑物和人口密集区,周边环境复杂。为确定合理的爆破拆除方案,提出“立体化渐变起爆”方法,即爆破缺口水平面和垂直平面的相邻爆破立柱炮孔延期时间差异化,实现空间上延时的一种起爆方式。然后利用ANSYS/LSDYNA有限元软件,对V形起爆、对称起爆和“立体化渐变起爆”三种不同起爆方式的爆破方案进行模拟分析,通过对比爆堆形态、爆堆范围和结构触地时能量变化等方面,最终确定了延期时间为0.50 s的立体化渐变起爆的爆破方案。结果表明：立体化渐变起爆与对称起爆相比,结构触地时动能降低50%,内能提高47%,与V形起爆相比,结构触地时动能降低36%,内能提高31%;采用立体化渐变起爆降低了结构的塌落触地振动,结构解体完全,减小了爆堆的范围;起爆方式相同,延期时间为0.50 s时的爆堆宽度和长度及结构的塌落触地振动均比0.25 s时小;数值模拟上部结构触地时刻为3.8 s,实际上部结构触地时刻为4.0 s,而最终爆堆形成均为6.0 s,数值模拟楼房的倒塌过程和爆堆范围与实际爆破效果基本吻合。     

柴油机铝合金活塞铸造工艺数值模拟研究

目的优化柴油机铝合金活塞的砂型重力铸造工艺。方法采用MAGMASOFT铸造仿真软件对ZL109铝合金活塞铸造工艺进行了仿真预测,分析了铸件充型凝固过程的速度场和温度场,并预测了缩孔、缩松等铸造缺陷,在此基础上优化了浇注系统和铸造工艺参数。结果铸件充型过程中内浇道金属液流速最高,液面沿铸件外壁平稳上升,整体充型过程平稳有序,铸件整体温度分布为从下到上依次降低;凝固过程铸件自下而上顺序凝固,但冒口部分凝固速度过快,导致铸件顶部和右上部出现缩松、缩孔缺陷;通过增设冒口、降低浇注速度等工艺措施后,实现了铸件的顺序凝固,补缩效果明显,铸件可能发生缩孔、缩松缺陷的位置已由顶部转至顶冒口和侧冒口等区域。结论利用铸造仿真软件预测铸件工艺上的缺陷,对铸造工艺进行优化及改进,能有效预防铸件缺陷的产生,提高铸件的工艺出品率,降低生产成本。     

基于数值模拟的筒形件成形正交试验法优化设计

分析了筒形件成形的工艺特点,采用有限元分析软件对其压型、冲孔、拔伸成形过程进行了数值模拟。以坯料加热温度、压型与冲孔冲头工作速度、拔伸滑块工作速度、冲孔毛坯外径等因素设计了正交试验,分别对各试验方案进行了模拟。以成形力、损伤加权之和作为优化目标,分析了因素对优化目标的影响,得出了优化的工艺参数值。     

薄壁筒形件旋压工艺及工装设计

通过对薄壁筒形件加工工艺进行分析,介绍了旋压加工的工艺计算,旋压工艺参数的确定及工装设计,同时分析了生产中出现的问题,提出了解决措施,保证了该零件的顺利成形.     

液晶电视包装件跌落仿真及结构优化

目的 在提升液晶电视包装泡沫抗冲击性能的基础上进行结构优化设计,以减少包装成本。方法 利用HyperMesh建立带有包装的液晶电视整机有限元模型,并验证模型的有效性。依据企业跌落标准,采用LS-DNYA开展液晶电视仿真跌落分析,基于仿真结果运用OptiStruct对包装结构进行拓扑优化,最后对比优化前后的结果。结果 仿真跌落分析中,前面和后面跌落工况下液晶电视的加速度峰值最大,分别为220.01g和183.40g。包装结构优化后加速度峰值均有所降低,其中后面跌落工况下降最大,为23.41%,同时优化后的结构相对原始结构质量降低6.73%。结论 经过结构优化后的包装泡沫,有效提升了液晶电视在跌落冲击中的安全性能,降低了生产成本。     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

复杂结构ADC12铝合金汽车支架挤压铸造工艺参数优化

目的 解决ADC12铝合金汽车发动机支架在挤压铸造成形工艺下的缺陷问题。方法 利用ProCAST模拟软件对该汽车发动机支架的挤压铸造充型和凝固过程进行模拟,对挤压铸造工艺参数进行正交试验设计并模拟得到最佳工艺参数,对铸件浇注远端厚壁部位采取局部加压优化措施,并对厚壁部位进行X-Ray探伤,观察铸件的缺陷情况。结果 对挤压铸造的工艺参数进行正交试验极差分析后,发现各工艺参数按对铸件凝固后质量的影响程度从大到小的顺序依次为挤压比压、浇注温度、模具温度。通过正交试验得到优化后的工艺参数为浇注温度730 ℃、模具温度300 ℃、挤压比压150 MPa。局部加压时挤压销的最佳激活时间为4 s,此时可以完全消除铸件内部的缩孔缩松缺陷。选择优化后的工艺参数生产该汽车发动机支架,产品外观完整,没有出现表面裂纹等缺陷。在X-Ray探伤下无明显缺陷,内部质量良好。结论 选择合理的浇注温度、模具温度和挤压比压可以有效减少铸件内部的缩孔缩松缺陷,采用局部加压并合理控制挤压销的激活时间可以完全消除缩孔缩松缺陷。     

多孔铝合金的铸造工艺研究

采用加压铸造工艺，制备出了多孔铝合金。系统地研究了预制块的制备工艺过程及影响因素。利用所制备的预制块，研究了多孔铝合金的加压铸造工艺。研究表明，预制块孔隙大小及其初始温度、金属液浇注温度、外加压力等影响了金属液在预制块中的充型长度。采用合理的工艺，就可以获得大尺寸的多孔制品。     

铝合金车轮低压铸造充型工艺设计

目的运用科学计算的方法对铝合金车轮低压铸造充型工艺进行优化设计。方法通过对铸造铝合金车轮充型过程进行研究,分析在充型过程中各部位尤其是截面较小的浇冒口部位的铝液流动状态。结果运用数学计算的方法对充型工艺进行优化设计,既提高了铸造效率,又使铸造过程充型平稳,缩短了新产品的试制周期,使铸造工艺由通过试生产阶段的工艺摸索变为试生产阶段的工艺验证。结论经过科学计算可以使液态铝合金的充型按每个阶段预期效果进行,为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

铝合金风扇叶片压铸模具设计

目的采用铝合金代替传统塑料风扇叶片,适应节能减排、绿色铸造发展的趋势。方法采用UG建模和Anycasting软件,对铝合金风扇叶片的压铸模具进行设计,包括分型面设计、型芯型腔结构设计、浇注系统设计、溢流槽设计、排气系统设计、推出机构设计、冷却系统设计等,并对其压铸成形过程进行了数值模拟。结果风扇扇叶部分最后凝固且容易产生缩松和气孔,将溢流槽向扇叶方向移动,收集扇叶和扇叶之间的气体和夹杂,加强对缺陷处的排气,缺陷基本消失。结论设计的压铸模具满足铝合金风扇叶片的生产要求,符合节能减排、绿色铸造发展的趋势。     

球铁后桥壳的铸造工艺设计及数值模拟

首先对后桥壳进行初步的铸造工艺方案设计,然后运用铸造数值模拟软件华铸CAE对其充型和凝固过程进行模拟,预测可能产生的铸造缺陷及部位,分析缺陷产生的主要原因,从而改进工艺.经多次CAE模拟优化获得最优工艺,可减少铸造缺陷,保证铸件质量.     

大型铝合金铸锭均匀化镦拔优化与模拟

目的给实际生产中大型铝合金铸锭的镦拔提供一套较为全面系统的工艺优化依据。方法提出以理论变形量计算为指导的镦拔参数优化方法:首先将变形过程视为均匀变形,计算坯料镦拔的理论等效应变参数公式;然后针对给定的最终坯料尺寸,优化镦拔过程参量,使理论等效应变均值最大;最后根据优化的镦拔过程参量数值,模拟镦拔工艺过程,对比等效应变的理论均值和模拟均值。结果随着镦拔次数的增加,等效应变均值不断增加,理论值与模拟值偏差逐渐减小,但应变均匀性越来越恶化。结论为得到满足均匀性条件的最终坯料提供了一个有效手段。