基于CADCAE的壳体铸件低压铸造工艺设计

1、资料成型CAD/CAE/CAM作业 基于CADCAE的壳体铸件低压铸造工艺设计主讲人：杨超.摘要 主要引见壳体铸件运用CADCAE计算机技术进展低压铸造工艺设计的过程、基于PROE软件的低压铸件三维CAD模型设计Anycasting铸造模拟软件的CAE工艺模拟。三维CAD可以使设计者比较直观和容易地进展铸造工艺工装设计，CAD模拟可以使设计者在工艺阶段预测缺陷部位，从而及时改良工艺，提高工装模具构造的合理性和准确性。.引言 运用CADCAE技术对某壳体铸件进展低压铸造工艺设计和模拟，和传统铸造工艺设计手段相比，三维CAD可以使设计者比较直观和容易地进展铸造工艺工装设计，CAE模拟可以使设计者在

2、工艺设计阶段预测缺陷部位，从而及时改良工艺，提高工装模具构造的合理性和准确性，有效缩短产品开发周期，保证铸件质量，满足产品运用要求，降低试制本钱。.正文1铸件构造工艺性分析11主要技术要求 壳体属于复杂重要零件，接受一定的静载荷和确定的动载荷，资料为高强度铝合金，要求铸件力学性能吼300 MPa，6515，HBS100，试块力学性能为0rb334 MPa，良20，HBs100，重要部位不允许存在任何铸造缺陷，见图1中的1、2、3部位，铸造尺寸公差要求为GBT6414 C，17级。.12铸件构造分析图1为该壳体铸件的ProE三维实体外型。外形尺寸约为320 mm x 190 mm150 mm，该

3、零件构造复杂，最小壁厚为8 mm，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。右边耳轴为明显部分厚大部位，厚达20 mm，因此呵斥了壁厚的不均匀性。经过以上分析，发现由于该壳体是一种尺寸精度要求高、外形复杂、受力大、可靠性要求较高的铸件，应选用金属型低压铸造工艺。.图l 壳体铸件的ProE三维实体外型.2 工艺方案CAD设计21分型面和浇注位置确实定根据该壳体构造及低压铸造的工艺要求，分型面应选在大端面处，这样外形由下模构成，内腔由主型芯构成，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

4、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构成。.22浇口设计普通来说，低压铸件的加工余量为12 mm，为添加补缩通道，在浇道处中心孔内圆加工余量为10 mm，由枷O mm变成弘0 mm，在浇道起始平面加工余量为8mm，浇道大端直径为拍5 mm，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10 mm015 mm的排气道，初始工艺模型表示图见图2。.(a)凸模(b)凹模图2初始工艺模型表示图.3 低压铸造工艺参数的选择31升液速度确实定其中升液阶段的加压速度应使合金液平稳上升，升液速度普通控制在50 mms左右，所需加压速度为0014 MPas，升

5、液时间视充型压力而定。.32充型压力和充型速度确实定普通根据帕斯卡原理来计算其充型压力值： P充=P2=H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间隔，mm；为金属液重度(Nmm3)；为充型阻力系数，普通取1215。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，普通稍高于升液速度。控制不良会构成气孔和氧化夹渣，因此正确地控制加压速度是获得良好铸件的关键。. 33 结壳时间t3确实定普通地说，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，但思索到该壳体有厚大部位，结壳时间选择5 s。.34 增压压力只及增压速度确实定 液态金属在一定压力下进展结晶，是低

6、压铸造的特点之一，因此增压压力也称为结晶压力，即充型终了后，在充型压力的根底上，再使压力添加一定数值，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要素的限制，增压压力也不能太高。 .35 保压时间t5确实定 保压时间缺乏，铸件的凝固得不到充分的补缩，易出现缩孔、缩松缺陷。假设保压时间过长，轻那么使消费周期长、消费率下降，严重时使上部“冻住，呵斥流通困难，甚至停产。消费上多以铸件浇口剩余长度为根据，凭阅历控制保压时间。.36浇注温度和模具温度确实定目前运用的低压铸造机型号为J453E，根据以上原那么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

7、图3)。 合金浇注温度(68020) 外模预热温度(24020) 金属芯预热温度(24020) 浇口预热温度(31020).图3加压规范表示图.4 CAE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。改良方案：左边采用曲面分型，让法兰外缘直接带入上下型腔，只需内部圆柱芯采用侧抽，有利于排气，在中心浇口处添加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。按改良后方案对该铸件进展模拟分析没有发现缺陷，凝固模拟结果见图7。.图4初始方案充型模型图5 凝固模拟图6改良方案图7凝固模拟结果.5 P

8、r0E模具设计对改良后的工艺模型(在Pr0E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.51 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，即未来构成型腔实体的部分。52 模型检验(Model Check必需先检验模型的厚度(ThicknessCheck)、起模斜度(Dr出check)等几何特征，以确认废品的厚度及起模斜度能否符合设计要求。假设不符合，便可及早发现并修正。.53设定

9、收缩率(AppIy Shrinkage) 不同的资料有不同的收缩率，为了补正体积收缩上的误差，必需将参照模型放大。ProE针对这个需求提供了一套设定收缩率的工具，根据该件的资料及低压铸造特征选用1的收缩率。.54 建立分型面(Parting Surface)建立分型面时首先定义各型芯分型面，最后定义主分型面。普通都是先用添加(Add)一复制(C叩y)一选择(select)一单独曲面(Indiv Su以)复制模型外外表，以生成初步的分型面，再用ModifyAddFlat及Modify-AddExtlllde来建立破孔面，构成不带破孔的分型面，最后将一切曲面合并(Merge)在一同。在一切分型面都

10、做完后，需求延拓到工件外表。该壳体铸件模型共6个分型面，5个圆柱芯在复制完模型外表后，均再做一个封锁旋转曲面合并后生成。主分型面比较难做的是左侧法兰分型面的分割，要用到曲线和侧像投影，然后做一个平整面合并而成，见图8。.图8分型面生成.55 建立模详细积块(Mold Volume)及模具元件Mold Comp)分型面完成之后，接着就要分割工件，建立模详细积块。首先利用型芯分型面分割出5个型芯，然后用主分型面分割出上下两半型，这样将坯料拆为7个模型体积块，并将其抽取为模具元件。利用刚生成的模具元件顺利生成模拟浇注件(M01ding)，阐明拆模流程正确。封锁参考零件、坯料及分型面，利用Pr0E的模具开启(Mold Opening)功能展现出开模形状，见图9。经过做干涉检查(Inte如rence Check)，该模具在拔模时不会发生干涉。.图9开模形状.56模座及定位元件的设计普通而言，模座的构件大部分可利用拉伸(Protrusion)、旋转(Revolve)及剪切(Cut)等简易