HT250中坐铸件砂型铸造工艺设计开题报告

毕业设计（论文）的主要内容：

本课题主要的任务是结合工艺设计和数值模拟来对HT250中坐铸件的工艺方案设计。由于以前都采取传统的理论方式进行浇注系统的计算或者不进行计算而完全靠经验进行设计，往往出现了理论计算同生产情况相差较大的情况，这样导致工艺更改频繁，延长了产品的开发周期。

本课题通过改变其浇注温度的高低和浇注速度的快慢，来观察对其内部的缩松缩孔的影响。从而为改进工艺方案提供意见。使铸件成品率能得以提高。

设计（论文）的技术路线及预期目标：

    采用了不同浇注温度和不同的浇注时间对比，分析讨论了其对充型过程和缩孔缩松的影响。结合工艺设计，铸造过程数值模拟和实际的试验结果来完成产品的开发，从而建立一种新的开发产品的过程和方法。以便更好地对铸型结构及其配方进行设计，改进和提高，以适应时代的要求。铸造工艺CAD的发展和应用对铸造生产具有重大的意义和价值。但必须清楚地认识到铸造工艺CAD不是目的，而是手段。应用和加速发展铸造工艺CAD是为了铸造工艺的最优化设计、提高设计的质量和科学性、缩短设计的周期、保证铸件质量和提高经济效益。所以，从应用的角度上讲，各种数值模拟最终要服务于铸造工艺的优化设计。

课题进度计划

序号

主要工作内容

起止日期

备注

第1、2周

第3、4周

第5、6周

第7、8周

第9、10周

第11、12周

第13、14周

参观实习，查看文献；

学习Pro/E；

学习华铸CAE；

学习华铸CAE；

确定铸件工艺方案，并Pro/E造型；

对浇注过程进行模拟；

对模拟结果进行分析，绘制模板图。

2月28日至3月15日

3月18日至3月30日

4月2日至4月12日

4月14日至4月23日

4月25日至5月3日

5月5日至5月15日

5月17日至5月26日

完成课题所需条件及落实措施：

    本课题通过改变其浇注温度的高低和浇注速度的快慢，来观察对其内部的缩松缩孔的影响。从而为改进工艺方案提供意见。使铸件成品率能得以提高。

参考文献、资料：

1、选题的目的意义：

    铸件充型凝固过程数值模拟是铸造工艺设计技术实施过程中的重要环节，属于铸造工艺设计的CAE。铸件充型凝固过程数值模拟及缺陷预报技术可在计算机屏幕上展示铸件充型凝固过程中液态金属自由表面、速度场和温度场的变化，结合判据函数预报常见铸造缺陷。在工艺实施前对铸件形成过程进行数值模拟试验，可优化或验证所采用的铸造工艺参数。在铸件产品开发上，数值模拟技术可缩短工艺设计和产品试制周期，显著降低能耗和材料消耗。深入开展该领域的研究、开发和应用，对改变我国铸造业落后面貌，推动铸造生产现代化，增强中国铸件产品在世界市场的竞争能力，具有十分重要的意义。

2、国内外研究现状： 

     铸造是机械装备中不可缺少的广泛应用零部件的加工手段，铸造行业在我国有着数千年的历史，在应用技术与发达国家相比是比较落后的。生产形状复杂、型腔内具有复杂结构的零部件，目前我国已经具有年产上亿吨的生产能力，但是，高能耗、高污染、高废品率、劳动密集使铸造业的发展受到严重制约，尤其是铸造行业对环境的污染使国外纷纷把铸件的生产向中国转移。但高精密、高附加值、高技术含量的铸件，国外却没有向中国提供技术。液压泵体、阀体铸件是铸件中的高端产品，精度高、型腔结构复杂、耐渗压性能要求高，因此精密液压铸件一直是铸造领域试图攻破的难题。我国铸造行业技术落后问题十分严重，高污染、高劳动强度、高浪费、高成本。烟气排放污染物含量难以达标，造成大气污染，破坏生态环境，成为我国当前铸造行业能源利用和技术改造方面的一系列问题。

随着我国铸造行业的快速发展，铸造行业的对环境的污染已经非常严重，铸造用砂含有大量的硫、磷、汞等大量危害生命的化学元素。城市中铸造企业将铸造用砂排放到江、河、湖、海中，农村中的铸造企业将铸造用砂排放到枯井、田间地头、河边，致使周围的居民不能饮用地下水，同时周围的农作物不能良好生长，以致于枯死；而人类吃了这样的粮食，饮用周围的地下水，有毒物质会在体内留存，患各种各样的不治之症。而铸造中尤其是冲天炉在冶炼过程中产生含有大量的硫、磷等有毒浓烟和粉尘，直接排放到大气层中，造成严重的空气污染。而铸造工人是受污染最严重的群体，据统计，铸造工人年龄平均年龄不会超过50岁，而这个群体中，大部分人都会得肺气肿、矽肺病、肺癌、肝癌等不治之症。 

铸造行业对能源的消耗也是居工业之首。铸造采用的大量煤粉沙都是直接从自然界获取的，铸造所用模型每年都会采用大量的木材，据统计，平均每吨铸件需用河砂5-6吨砂，600公斤硼润土，240公斤煤粉，其中30%排掉，其余经过水洗才能回用。按我国年产1500万吨铸造件，需要采掘河砂7500-9000万吨河砂，900万吨硼润土，360万吨煤粉，而每年向自然界中排放的煤粉渣就达3078万吨，废渣排放之处不能生长任何植物。如此大量的废渣排放，长此以往，给人类会带来灾难性的污染。面对这种状况，我们必须尽快改变落后的生产技术和工艺，采用高新技术及工艺，节约资源、提高生产效率，使铸件成本大幅度降下来，在铸造行业资金能源利用上采用高新技术，最大限度的挖潜和减少浪费，这对企业和国家的资金积累，对社会经济各方面可持续发展是一个非常重要的课题，这是我们开发高新技术的新型铸造技术的宗旨。

    A、国外发展的现状：国外铸造工艺CAD/CAE方面的研究已达到了相当的水平，并已逐步进入实用化阶段。这主要反映在以下3个方面。(1)前期：根据实际物体的结构和形状建立实体模型，并自动剖分为多面体单元。一般来讲，对于形状简单的铸件，通常采用二维的方法近似地进行数值模拟就可得到较为精确的结果。而对于结构复杂的铸件，则需三维模拟计算才能满足精度的要求。（2）中期：通过数值模拟计算法对热平衡方程进行解析和缩孔缩松的预测判断，同时也可通过求解Navier-Stokes方程来模拟充型过程等。 (3）后期：将计算的结果经分析后通过彩色图形或图象等方式动态地表示出来。如用二维方式显示铸件某一断面或某点的温度-时间动态曲线图(图3所示)，用三维方式显示铸件的温度变化、缩孔缩松的形成、或是反映铸件的应力场分布等。

    B、国内发展的现状：目前以可对铸件凝固过程进行二维和三维温度场的分析，预测铸钢件的缩孔缩松，并开始用于生产，流动场和应力场的的模拟分析也取得进展。经过30多年的不断发展，铸造模拟在工程应用已是一项十分成熟的技术，已有很多商品软件，并已在生产中取得显著的经济及社会效益。目前，模拟仿真技术已能用在压力铸造、熔模铸造等精确成型制造工艺，而焊接过程的模拟仿真研究也取得可喜的进展。

     随着铸造工业的快速发展，人口的增长，节约能源，能源的合理充分利用是关系到人类社会可持续发展至关重要的问题。众所周知，能源资源是有限的，能源利用的浪费就意味着加速能源资源的枯竭，人类生存就会提前面临危机的到来，那将是可怕的灾难，对人类生存的严重威胁。因此，节省有限的能源，合理充分的利用现有的能源资源是一件非常重要的社会问题，必须引起人们的高度重视，并应千方百计的在所有领域中采取一切措施进行节能。我国铸造行业近二十年来所用资源的开采和利用得以飞速发展，我国资源虽然比较丰富，但毕竟有限，因此，在利用方面必须物尽其用，不能浪费，可是在铸造行业能源材料方面存在着巨大的浪费。造成浪费的潜在原因有两方面：第一，由于我们技术和工艺上的落后，致使铸件在生产过程中，高能、高耗、污染排放、生产效率低下，没有充分利用资源，节约资源。第二，还未能解决铸件产品传统工艺，硼润土、硅砂、海石砂改为覆膜砂的课题，造成整个资源浪费的现实问题，解决资源消耗，环境污染，提高生产效率，已成为国民经济的迫切需要。高值能源消耗和污染环境，破坏大自然，已直接威胁着企业的经济效益和生存发展。铸造行业的另一个问题是冲天炉处理技术，次技术严重造成了空气污染，破坏生态环境。由于冲天炉处理燃烧技术粗糙落后，使煤焦燃烧不充分，燃烧炉中的许多有害物质，给周围环境造成了极大危害。为了保护我们的生存环境，必须减少空气污染以及有害物质的排放，进一步解决铸造技术及工艺的这一重要课题。     

3、参考文献： 

[1]侯贺涛 李翠翠 谢庆智 陈祥洲 《铸造技术》2008

[2]张俊法 关红宇 《铸造技术》2009

[3]范新会 魏朋义 《材料工程》2008

[4]武增臣 龙思远 徐绍勇 《铸造》2007

[5]罗继相 《特种铸造及有色合金》2008

[6]伊淑莲 段希仁 《铸造》2009

[7]王嘉敏 贾爱雪 《材料开发与应用》2008

[8]张敬芝 廖丕博 《铸造设备研究》2008

[9]卢勤杰 张德成 卢全铎 《铸造技术》2007

[10]杜新宇 任义磊 《新技术新工艺》2008

指导教师意见：

                                                  指导教师（签字）：

                                                            年     月     日

学院毕业设计（论文）工作领导小组意见：

                                                      组长（签字）：

                                                           年     月      日