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GUANGMING JIXIE
毛坯鑄件工藝的曲線及CAD/CAE技術(shù)的研究
毛坯鑄件在計(jì)算機(jī)中零件是用其表面的曲面來表示的。曲面離散是把曲面分解成滿足精度要求的三角片或者四邊片。零件曲面的離散是、穩(wěn)定、正確生成刀具軌跡的基礎(chǔ)。曲面離散有三種方式:全局離散、局域離散和分割離散。本文采用的是分割曲面離散方法,即當(dāng)曲面的參數(shù)矩形域?qū)?yīng)的四邊片或者三角片不能滿足離散的精度要求時(shí),將該參數(shù)矩形域分割成幾個(gè)小的參數(shù)矩形,然后判斷這些小的參數(shù)矩形對(duì)應(yīng)的四邊片或者三角片是否滿足離散精度的要求,然后遞歸直到滿足離散精度的要求。
毛坯鑄件是將金屬或合金熔化后注入鑄模中冷卻凝固而成的,液態(tài)金屬注入鑄模后,與模壁 先接觸的液態(tài)金屬因溫度下降很快而且模壁有大量固態(tài)微粒形成晶核,因此很快凝固成為較細(xì)晶粒。隨著與模壁距離的增加,模壁對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響逐漸減弱,晶體的主軸沿散熱的平均方向生長(zhǎng),即形成沿著與模壁相垂直的方向生長(zhǎng)且彼此平行的柱狀晶體。在鑄件的中心,散熱己無顯著的方向性,冷卻凝固緩慢,晶體自由地向各個(gè)方向生長(zhǎng),形成等軸晶區(qū),晶粒比較粗大而不均勻。
液態(tài)金屬的結(jié)晶是以樹枝狀生長(zhǎng)方式進(jìn)行的,樹枝間的液態(tài)金屬 后凝固,但樹枝間很難被金屬液體全部填滿,這就造成了鑄件普遍存在的不致密性。另外,液態(tài)金屬在冷卻凝固中體積會(huì)產(chǎn)生收縮,如果得不到及時(shí)、足夠的補(bǔ)充,也可形成疏松或縮孔。
毛坯鑄件是一次澆注成形的,形狀往往比較復(fù)雜且不規(guī)則。致使鑄件后期加工中,部分表面無法做表面處理而表面粗糙。
毛坯鑄件中主要的缺陷類型有:孔洞類缺陷泡括縮孔、縮松、疏松、氣孔等、裂紋冷隔類缺陷嶺裂、熱裂、白點(diǎn)、冷隔和熱處理裂紋等、夾雜類缺陷以及成分類缺陷等。由于應(yīng)力的原因,冷卻速度過快,組織應(yīng)力增大都可鑄件沿鑄孔邊緣或死角處產(chǎn)生冷裂紋,是具有危險(xiǎn)性的缺陷。
CAE技術(shù)被應(yīng)用在鑄鋼件,擁有大量準(zhǔn)確的判據(jù),可以判定鑄造凝固過程階段的縮孔和縮松等缺陷,但由于球墨鑄鐵其的糊狀凝固,限制了球墨鑄鐵鑄造過程CAE技術(shù)應(yīng)用。針對(duì)球墨鑄鐵的性了模塊解決球墨鑄鐵CAE技術(shù)的準(zhǔn)確性問題,模擬球墨鑄鐵凝固過程中的收縮與石墨化膨脹的耦合作用結(jié)果上已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)用程度。針對(duì)毛坯鑄件在工藝設(shè)計(jì)過程中的困難,提出將CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用到工藝的設(shè)計(jì)過程中,并的球墨鑄鐵設(shè)計(jì)系統(tǒng),以滿足CAE模擬和CAD設(shè)計(jì)時(shí)的需要,提高設(shè)計(jì)成功率,減少設(shè)計(jì)周期。
CAD/CAE一體化技術(shù)在鑄造過程的應(yīng)用已成為鑄造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。鑄造工藝CAD的基本上涉及所有的CAD軟件,包括各種材料,各種鑄造類型、數(shù)據(jù)庫等,可以說是 立體式發(fā)展。目前國內(nèi)基于三維CAD軟件的鑄造工藝CAD的研究還很不成熟,有待進(jìn)一步的發(fā)展。
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