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    铸件铸造技术应用在航天产品的研究

    类别:行业动态   发布时间:2020-04-03 17:12:35   浏览:

      1.铸件铸造技术应用概述

      跟着核算机技能的展开及各种商业化软件的广泛运用,铸造进程核算机模仿仿真技能(CAE)现已得到了遍及运用,改变着传统铸造工艺的规划与优化。本文首要介绍了铸造CAE技能在北京航星机器制作公司及其它航天企业中的运用,并对其展开方向和远景进行了展望。

      2.铸造CAE技能运用现状

      自1962年丹麦Fround公司第一个选用核算机模仿铸件凝结进程以来,核算机在铸造工艺研讨中得到了广泛运用,如凝结温度场,热应力场的数值模仿,充型进程流速场的数值模仿,组织形状及力学性能的数量模仿等。经过这些单一或复合进程的数值模仿,能够剖析铸件中存在的各种缺点的发生原因,从而采纳相应的工艺措施来消除缺点,完成工艺优化。一起,选用核算机模仿能够节约很多的人力,物力和财力,缩短产品从规划到运用的周期,增强产品的市场竞争力。如今,在芬兰,90%以上的铸造厂在日常出产中选用铸造模仿软件辅佐铸造工艺规划。世界上一些大型汽车公司的铸造厂,如美国的通用,福特,德国的奔驰等,也都把数值模仿软件作为日常东西来运用。

      核算机在铸造出产中的运用,引发了铸造技能的快速展开和根本变革。与传统铸造工艺规划办法比较,运用CAD/CAE技能对铸件进行铸造工艺规划和模仿,能够显着进步规划功率,缩短规划周期;能够完成规划与剖析的统一;能够使规划者在工艺规划阶段发现缺点部位,从而及时改善工艺,进步工艺的合理性和精确性,下降试制本钱;能够存储并使用铸造工作者的经历,较简单规划出合理的铸造工艺。经过多年的研讨和开发,世界上已有一大批商品化的铸造进程数值模仿软件先后推向市场,对实践铸件出产起着越来越重要的效果,这表明该技能现已趋于成熟。

      这些软件大都能够对砂型铸造,金属型铸造,精细铸造和压力铸造等工艺进行温度场,应力场和流场的数值模仿,可猜测铸件的缩孔,疏松,裂纹和变形等缺点,以及铸件各部位的纤维组织,并且与CAD实体模型有数据转换接口,可将实体文件用于有限元剖析。

      国内有关高等院校,科研院所和要点铸造厂经过20多年的尽力,也取得了一些活跃的成果:先后展开了核算机工艺辅佐规划,成分和力学性能辅佐规划,铸造合金凝结进程及温度场数值模仿,铸件充型进程的数值模仿,铸造进程,铸造合金质量和铸件质量及铸造设备的检测与控制,铸造数据库办理,核算机识图,机械手和机器人的运用等方面的研讨,并在出产中得到运用,取得了杰出的经济效益。华铸CAE是现在国内运用较成功的铸造进程模仿软件之一,也是现在国内仅有走出国门的铸造模仿剖析体系。

      其以铸件充型进程,凝结进程数值模仿技能为中心对铸件进行铸造工艺剖析,在猜测铸件缩孔,疏松缺点倾向,优化工艺,进步产质量量,下降废品率,削减浇冒口耗费,进步工艺出品率,缩短产品试制周期,下降出产本钱,削减工艺规划对人员经历的依赖,坚持工艺规划水平稳定等诸多方面都具有显着的效果。

      现在,国内选用铸造CAE技能的企业首要是大型铸造企业,仅占一切铸造厂家的0.5%左右,与西方工业发达国家比较距离很大。这几年,跟着国内企业对CAE技能运用推广工作的不断加强,航天企业也逐步知道到了信息化技能的重要性,开端注重铸造CAE技能在铸件产品研发和工艺规划方面的运用。现在,已有多家企业先后引进铸造CAE软件,并取得了一定的运用效果,如北京航星机器制作公司于2007年引进了华铸CAE模仿剖析软件并开端运用。

      3铸造CAE技能在航天企业中的运用

      与传统铸造工艺规划不同,铸造CAE技能使用核算机对工艺规划计划进行模仿仿真剖析,对工艺规划在核算机上进行结果剖析,循环比照剖析后确认出优化工艺,再进行实践出产。图1给出了铸造CAE技能在工艺规划中的技能思路。

      其根本步骤如下:

      1)首要依据规划部门的产品图纸,进行开始铸造工艺规划(包含铸造工艺图规划,铸件图规划,铸造办法选择等)。

      2)使用核算机进行三维实体造型,然后使用CAE软件对所规划的工艺计划进行模仿剖析,能够得出铸件缺点发生倾向及方位的判别,为修正或优化工艺供给科学的依据。

      具体内容是将CAD软件树立的三维模型使用标准的接口联系,将发生的Stl文件导入到CAE软件中,进行温度场和流场等核算剖析,经过反馈的信息进行工艺优化。这首要包含2个模块:前处理模块首要负责网格剖分核算,用于铸造中充型进程中的流动与传热核算,凝结进程的传热等核算模仿求解;后处理模块是一套将杂乱数据可视化,动态化的图形图像东西,即进行结果可视化剖析。这一步骤或许需要重复进行屡次,如图1中虚线框内所示,经过"工艺改善DCAE模仿D工艺改善"的重复进程,终究确认出一套合理的工艺计划。

      3)改善铸造工艺和优化铸造工艺,确认出最优工艺计划,依据三维模型树立的数据,进行铸造模具制作,然后进行实践铸件出产。

      经过上述进程,能够在从液态金属的充型及随后补缩的整个铸造进程中,使用CAE对铸造工艺规划树立合理的物理模型。经过可视化剖析模仿,能够逐步改善工艺规划,可十分快捷地改变铸件的几许模型(铸件形状,浇注体系和冷铁等)和各种铸造工艺参数(浇注温度和浇注速度等)。整个CAE技能完成了"无图纸化作业",不只能够大大进步规划功率,缩短铸件产品规划与制作周期,并且能够进步铸件质量,还能将规划人员从很多,繁冗的绘图中解放出来。

      运用CAD和华铸CAE剖析体系软件,北京航星机器制作公司对某杂乱要害铸件进行了铸造进程模仿剖析,找出了该铸件的缺点部位,使用剖析结果对浇注体系进行了屡次优化,并进行了实践出产,制作出的铸件经查验一次合格,为公司型号产品出产赢得了时刻。铸造CAE软件跟着很多实例的运用,逐步显示出其杰出的界面,强壮的功能及适用性,以及杰出的经济性和实用性。该公司不但在要害零件上运用铸造CAE软件来优化铸造工艺计划和工艺参数,并且使用铸造CAE软件对许多以前的零件铸造工艺进行了优化规划,进步了铸件质量。经过铸造CAE软件的运用,缩短了工艺规划周期,进步了产质量量,缩短了模具试制周期,给公司带来了杰出的经济效益,进步了公司铸造出产的实力。

      4运用中存在的问题

      经过这几年的运用,北京航星机器制作公司已开始完成了铸造CAE技能对铸件产品的模仿运用,但因为整个铸造进程是一个十分杂乱的动态,瞬时进程,并且遭到多种因素的影响,特别对于单件小批量,手工造型的出产方式,彻底使用CAE技能模仿铸造整个进程还存在一定的困难。

      现在运用中存在的问题有:

      1)因为软件本身的技能限制,不能彻底精确地对整个铸造进程进行模仿,铸造CAE只侧重于剖析,优化铸造工艺,而不能彻底替代铸造工程技能人员;2)出产研讨体系不健全,对信息化技能在出产中的所起效果的知道不行,首要选用传统铸造经历的现象仍较为遍及;3)铸造人才培养严重不足,缺乏后续人才队伍补给,特别是把握CAE等相关专业技能的铸造工艺人员。

      5展开远景

      跟着航天铸件产品型号和种类的多样化,杂乱化,出产制作周期不断缩短,对铸件的全体要求正不断向薄壁化,高强度,高质量和轻量化方向展开。为了习惯这些变化,满足铸件薄壁化,轻量化和净近成型等新技能展开的要求,提升企业的竞争力,铸造CAE技能已成为推进工艺技能进步的重要手法之一,具有广阔的展开远景,咱们应更加注重铸造CAE技能的展开和推广运用,要点做好以下几方面工作:1)航天铸造企业应解放思想,斗胆选用最新科技成果,要正确知道铸造CAE技能的效果,大力拔擢,多渠道推广运用。

      2)展开CAD/CAE/CAM/CAPP一体化技能研讨,使用互联网等信息技能,使铸件产品从规划到工艺的整个进程完成并行工程和信息化,从规划和工艺的视点下降出产本钱,进步产品规划的体系性和结构合理性,缩短产品研发和制作周期,进步产品的质量;

           3)将铸造CAE技能作为获取知识的手法,树立铸造工艺数据库,树立铸造工艺规划和优化规划专家体系,大幅度进步铸造工艺规划的水平,为快速进行铸件产品工艺规划供给有力的手法和东西。

      6结束语

      将铸造CAE技能与传统铸造工艺结合,能够缩短铸造产品的研发周期,节约开发本钱,更好地满足航天铸件产品高质量,高性能的要求。大力推进铸造CAE技能在航天铸件产品工艺规划中的运用具有重要的现实意义,跟着CAE等信息化技能的遍及运用,将更加有力地推进铸造技能的快速展开和进步。


     

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