D型承載鞍的工藝工裝設計及數(shù)值模擬

1、D 型承載鞍的工藝工裝設計及數(shù)值模擬【摘 要】本文主要是對材質為 ZG230-450 的 D 型承 載鞍進行工藝工裝設計，應用 UG 軟件畫出三維造型，最后 應用 AnyCasting 軟件進行工藝模擬，針對模擬結果進行分 析，修改工藝，得出最合理的工藝設計方案。 D 型承載鞍鑄 件，要求具有高強度，高韌性，不允許有砂眼、氣孔、夾砂 等缺陷。造型采用樹脂砂，熔煉采用酸性電弧爐進行，為保 證鑄件質量，澆注系統(tǒng)設為開放式，為保證生產率采用一箱 十件澆注，橫澆道向兩端對稱分支，內交道對稱安放，共十 個。因鑄件的鞍面和頂部是鑄件缺陷的主要集中區(qū)，因此在 鑄件頂部安放冒口，提高補縮效率，這樣可以大大提高

2、鑄件 出品率，提高了鑄件的質量。【關鍵詞】鑄造；鑄造工藝設計；數(shù)值模擬引言D 型承載鞍是貨車轉向架中的重要鑄件，每臺車 8 個， 鑄造公司（鑄鋼廠）的廢品率高達1015% （廠外各生產廠廢品率為812% ）。好多都需要進行外購。這樣就大大增加 了成本， 為了解決 D 型承載鞍產量低的問題， 對改進承載鞍 的鑄造工藝，提高其生產率就顯得迫在眉睫。而此次的 D 型承載鞍工藝工裝設計， 我們選擇了一箱十 件的工藝設計，大大的提高了生產效率，同時采取冒口進行 補縮大大提高了補縮效率，使廢品率大大降低。1. 鑄造工藝方案的設計鑄件的輪廓尺寸為： 315mmx204mmx160mm ，鑄件內腔 結構的最高

3、空腔面至導框底面距離為 135mm 。從整體來看， 該產品的外形如馬鞍，內部有多處凹腔， 鑄件的平均壁厚 為 15 mm，體積為 2190110 mm 3。根據(jù) D 型承載鞍鑄件的結構特點及選擇分型面的一般 原則，選定鑄件分型面為鑄件最大截面處，其分型面和澆注 位置如圖 1 所示 1 ：造型?r，將上砂箱放在上模底板上然后填砂壓實，成型 后將模底板在砂箱上取出，即可獲得完整的零件上砂箱外 形。同樣，將下砂箱放在下模底板上然后填砂壓實，待成型 后將下模版取出，即可獲得完整的零件下砂箱外形。最后， 將所需要的砂芯安放在下砂箱內部，固定好之后合箱就可以 等待澆注了。根據(jù) D 型承載鞍的技術要求， 承

4、載鞍的尺寸公差等級選 為CT10。鑄件尺寸公差是鑄件各部分尺寸允許的極限偏差， 它取決于鑄造工藝方法等多種因素。 D 型承載鞍鑄件的鞍面 和其頂面是重要的表面，需要進行加工，因此要預留加工余 量。所謂加工余量，是指在鑄件工藝設計時預先增加的，而 后在機械加工時又被切去的金屬厚度。須留加工余量的表面有2：（1）鑄件的鞍面部分，加工余量為 3mm ；（ 2） 鑄件承受載荷的頂面，加工余量為 3mm。2. 充型及凝固過程數(shù)值模擬鑄件澆注充型過程中， 伴隨著熱量的散失、 溫度的降低。 顯示溫度場時，采用色溫映射的方式，即利用 OpenGL 技術 對充型過程中的速度場、溫度場及壓力場的動態(tài)顯示。如圖 2

5、 所示為充型順序及溫度場分布 3 。從充型過程溫度分布來看，鑄件在整個充型過程中的溫 度分布基本上是縱向下部溫度低，上部溫度高，橫向則是中 心溫度高，邊緣溫度低。充型過程中溫度變化較小，充型完 成時溫度分布較為均勻。3. 結論D 型承載鞍的工藝與工裝設計及使用現(xiàn)代計算機技術， 優(yōu)化工藝提高生產率， 使用 UG 造型、 應用 AnyCasting 軟件 進行鑄造過程模擬分析。主要的設計內容包括：鑄件澆注位 置的確定、分型面的選擇、澆注系統(tǒng)的設計、工藝參數(shù)的設 計明顯地防止和消除鑄件縮孔、縮松、夾渣、裂紋及滲漏等 缺陷。該工藝同時在節(jié)約原材料和能源等方面具有明顯的技 術經(jīng)濟效益。參考文獻：1王新節(jié) .貨車轉向架的承載鞍鑄鋼件消失模工藝 .期刊(2010) 1001 -4977 59 63.2 姜彬 .UG 壓鑄模具設計入門與提高 .北京：電子工業(yè)出 版社， 2008.5 ：2 5.3 R. Stoehr. Simulation in the Design of Sand Casting Procee