鑄件充型凝固數(shù)值模擬系統(tǒng) 畢業(yè)論文

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1、目錄1緒論11.1選題背景和研究意義11.2計(jì)算機(jī)模擬在鑄造中的應(yīng)用現(xiàn)狀31.2.1國外研究現(xiàn)狀31.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀51.3ProCAST軟件介紹61.3.1ProCAST軟件主要模塊功能61.3.2ProCAST軟件結(jié)構(gòu)71.4研究目的及內(nèi)容82鑄造鋁合金縮孔形成理論82.1鑄造分類及特點(diǎn)82.2鑄造的缺陷92.3鋁合金鑄件縮孔形成機(jī)理92.4鋁合金鑄件中影響縮孔形成的因素102.5數(shù)值模擬技術(shù)概論102.5.1鑄造過程數(shù)值模擬軟件的發(fā)展現(xiàn)狀102.5.2溫度場112.6鋁合金鑄件縮孔形成

2、的部位133低壓鑄造下的縮孔缺陷數(shù)值模擬133.1數(shù)值模擬凝固過程縮孔缺陷預(yù)測133.2鋁合金鑄件縮孔的預(yù)測方法153.3低壓鑄造中縮孔預(yù)測173.4運(yùn)用Pro/E繪圖軟件繪制雙頭錘試件173.5利用EasyCAST模擬結(jié)果分析193.6ProCAST軟件模擬分析213.6.1網(wǎng)格剖分213.6.2進(jìn)入PreCAST界面設(shè)置條件223.6.3模擬計(jì)算234模擬結(jié)果對比244.1雙頭錘低壓鑄造結(jié)果244.2ProCAST軟件模擬結(jié)果和EasyCAST模擬對比254.3小結(jié)265結(jié)論26參考文獻(xiàn)28

3、致謝301緒論1.1選題背景和研究意義鑄造行業(yè)作為一個古老的行業(yè)，在數(shù)千年人類發(fā)展過程中，曾經(jīng)為人類文明的發(fā)展與進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)。早在5000年前的殷商時(shí)代，可以鑄造飲酒用的杯，當(dāng)作樂器用編鐘,祭祀用的銅鼎，打仗用的武器等,被譽(yù)為世界奇跡。青銅器的鑄造就很發(fā)達(dá)，湖北隋縣出土的一套青銅全套64支，總重5噸多，氣勢磅礴，鑄造精美，紋路精細(xì)，敲擊時(shí)鏗鏘悅耳，深沉渾厚，樂音和諧，扣人心弦。到了漢代，生鐵鑄造就已成規(guī)模。各種農(nóng)業(yè)用工具，打仗用刀斧劍炮，裝飾用鐵人、鐵馬、方鼎，品種繁多?？脊虐l(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)可鍛

4、鑄鐵在中國使用己經(jīng)很廣泛。而西方在公元1670年才發(fā)明歐法的白心可鍛鑄鐵。中國古代的鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)要比歐洲早1000多年[1]。進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。建國50多年來，我國的壓鑄工業(yè)從無到有，壓鑄生產(chǎn)有了相當(dāng)大的發(fā)展，隨著我國汽車、摩托車、家用電器、計(jì)算機(jī)等工業(yè)的發(fā)展，對壓鑄件的需要量日益增加，以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、精密、

5、大型壓鑄件的壓鑄工業(yè)得到高速的增長和發(fā)展。目前，我國鑄件年產(chǎn)量已超過3100萬噸，居世界第一，是世界鑄造生產(chǎn)大國。由于鑄造業(yè)其產(chǎn)品質(zhì)量不易保證，廢品率較高，所以在我國改革開放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的不斷深入以及國際市場競爭更加激烈、嚴(yán)格的條件下，對鑄件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化控制，確保鑄件質(zhì)量，縮短試制周期，降低鑄件成本，增加競爭能力，提高經(jīng)濟(jì)效益，加速產(chǎn)品更新和技術(shù)換代，對于促進(jìn)我國傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造和國民經(jīng)濟(jì)向質(zhì)量效益型健康發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。第30頁共30頁從六十年代初凝固模擬技術(shù)首次被用來進(jìn)行溫度

6、場研究開始，經(jīng)過數(shù)十年的努力，鑄件充型凝固過程的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入了工程實(shí)用化階段，鑄造工藝設(shè)計(jì)和實(shí)施也正在逐步由經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)化。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，鑄件凝固過程數(shù)值模擬等多項(xiàng)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)在改造和提升傳統(tǒng)鑄造技術(shù)，降低產(chǎn)品成本，提高鑄造企業(yè)競爭力等方面起到了不可替代的作用，其廣泛應(yīng)用必將為鑄造行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。鑄件充型凝固數(shù)值模擬系統(tǒng)主要包括前處理、充型計(jì)算、凝固計(jì)算和后處理幾個

7、主要模塊。鑄件凝固過程模擬包括溫度場計(jì)算、縮孔縮松預(yù)測、微觀組織形成以及其它場的模擬計(jì)算，其中溫度場計(jì)算、縮孔縮松預(yù)測，被學(xué)者稱為鑄件凝固過程的宏觀模擬。目前，一般的溫度場模擬已基本成熟，縮松、縮孔等缺陷預(yù)測也得到了深入研究。對于數(shù)值模擬軟件而言，縮松、縮孔的預(yù)測是凝固計(jì)算的主要目的之一，也是大多數(shù)凝固模擬軟件的主要功能之一，但是目前軟件的推廣以及應(yīng)用還并不完善[2]。壓鑄鋁合金自1914年投入商業(yè)化生產(chǎn)以來。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和冷室壓鑄機(jī)的發(fā)明，得到了快速發(fā)展。到20世紀(jì)80年代。美國68％的

8、鋁合金采用壓鑄生產(chǎn)。壓鑄鋁臺金按性能分為中低強(qiáng)度和高強(qiáng)度兩種，中低強(qiáng)度壓鑄鋁合金，如我國的Y102和美國的443.0(ASTM標(biāo)準(zhǔn)的$5C)；另一種勾高強(qiáng)度壓鑄鋁合金。如我國的Y112和美國的380.0(ASTM標(biāo)準(zhǔn)的SC84B)目前工業(yè)應(yīng)用的壓鑄鋁合金主要有以下幾大系列：AJ-Si、Mg、A1-Cu、A1SiMg、AlSiCuMg、AI-Zn等。美國的高強(qiáng)度壓鑄鋁合金A380.0(ASTM標(biāo)準(zhǔn)的SC84A)，其主要應(yīng)用于路燈燈座、打字機(jī)框架和牙科器皿等。日本的ADC12鋁硅合金因具有強(qiáng)度和耐腐