CAE作业报告(PreCAST软件学习).doc

材料成形CAE（铸造方向）结课工艺分析报告（2011-2012第一学期）题 目 基于ProCAST的铸件成型工艺分析学生姓名：学 号：班 级：指导老师：目 录1零件概述.1 1.1零件信息.1 1.2技术要求.22铸造工艺方案拟定.2 2.1 分型面选择.3 2.2浇注位置选择.43铸造主要参数 .44 浇注系统设计计算.45 零件网格化.56preCAST处理.67dataCAST处理.78 proCAST处理.99结果及分析.910总结.91零件概述1.1零件信息名称：联轴器 材料： 球墨铸铁外形尺寸：120X80 体积: 298.4cm2质量: 2.16kg 生产批量：大批量生产零件二位图如下图所示零件三维图如图1.1所示图1.1 联轴器三维图1.2技术要求（1）铸件加工后，加工面不得有任何的铸造缺陷，非加工表面不得有明显的夹渣、凹陷、砂眼和裂纹；。（2）该零件配合方式为过盈配合；（3）保证该件受力较大的工作部分的力学性能。2铸造工艺方案拟定1、铸造工艺图如图所示，分型面、加工余量、拔模斜度如图所示对于单个零件，其冒口及浇注系统初步定为如下图所示，浇注位置和冒口正好选在热节最大的地方浇注系统冒口加沙箱及浇注系统后的零件分布图选择分型面的理由：1、保证铸件大部分位于下箱，温度分布较为合理，冒口 位置设计较为方便，便于补缩；2、有要求的加工面都位于下型腔，其质量得到保证3、铸件主要工艺参数的选择加工余量根据零件服役条件及加工部位精度要求，该零件主要工作面及尺寸有配合要求的部位是零件中间的连接孔，取加工余量3mm，其他部位无；收缩率球墨铸铁，查表得收缩率为0.8%-1.2%，取=1.0%拔模斜度便于铸件从型腔中取出，取各处拔模斜度为1铸件质量在增加铸件拔模斜度等工艺参数后计算的铸件体积为298.4cm2，质量为2.16kg4 浇注系统与冒口的设计计算1、 浇注系统铁液经球化,孕育处理后，温度下降，易氧化。因此要求浇注系统能大流量输送铁液，又有一定的挡渣能力。故薄壁小型球墨铸铁常用的封闭式浇注方式，它充型速度较快，又有挡渣能力，充型平稳。用奥赞公式如公式4.1可计算阻流截面积：Gl为浇注重量，该铸件质量Gc2.16kg出品率，估算Gl=Gc/2.5kg浇注系统流量损耗因素，查表得干型中小铸型阻力浇注时间 ，由t=sGl 取3s为平均静压力头高度。该方案可近似认为是中间浇注式，HpHo-C/8。式中C为零件高度C80cm，取140mm得=130mm。故最小面积：内浇道个数n=8,=11.94/8=1.5cm2 ；取封闭式浇注系统比例设计为：取内浇道截面为梯形尺寸为21mm/23mm7mm,即=1.5cm2。横浇道截面尺寸为梯形16mm/20mm20mm ，=3.6 cm2，直浇道截面尺寸为圆形直径为46mm ，=16.8 cm2。2、 冒口球墨铸铁凝固时具有糊状凝固的特性，按传统冒口设计方式，应在铸件的热节处放置冒口，将缺陷引入冒口内，减小缩松缩孔；由于球墨铸铁凝固过程中有石墨化膨胀，可以利用球铁的共晶膨胀补偿铸件缩松缺陷。这种补缩方式不仅提高工艺出品率，而且比传统冒口有更好的效果。故采用冒口对铸件进行液相收缩进行补充，利用凝固过程中的共晶膨胀实现自补缩的思想设计冒口。冒口补缩体积 ；为补缩区内铸件液态收缩体积；金属的液态体收缩率，一般球铁取为4%；用UG造型得铸件体积V=298.4 cm3；压边冒口液态补缩体积：=298,44% =11.936 cm3，取Vo=12 cm3液态补缩量=4x7.412x 10-3=355.2g；每个冒口液态补缩量G=88.8g根据冒口的补缩条件及该零件浇注情况，取冒口的形状为圆柱形，尺寸为60x755、 零件网格化处理 将画好的三维零件图ug导出成parasolid格式，在preCAST软件中打开，注意打开格式选x-t格式，如下图所示：注意进行网格化后的图如下图所示：注意在对其进行网格化之前，要先将其沙箱和零件分成两部分，如上图点击这儿生成网格化网格化具体操作如下：6、 preCAST处理零件信息打开刚生成的mesh文件，对其进行预处理注意选择对象注意所有材料设置沙箱或铸件材料及格式点击进行选材对其进行参数设置此处重力方向是由自己画图决定从此处输入温度值对铸件及沙箱进行初始温度的设置运行总步数设置为2000步本次选择重力浇注选择铸件浇注类型7dataCAST处理点此处进行数据处理8 proCAST处理点击此处进行ProCAST查看运行进度此界面表示前面操作过程无错误，已运行完成9结果及分析由图可看出冒口完全没起到补缩作用，它的冷却速度比铸件还快由图看出这种工艺使得铸件存在许多缺陷第一种：将冒口设在三个突起上面，但补缩效果仍然不明显由于上图明显显示出冒口没有补缩作用，因此可看出结果并非我们想象中的，而且模拟结果出现了很多缺陷，鉴于此种情况，我又重新设计了两种第二种改进方式，不用冒口，直接浇注，如图所示第一种情况下存在的缺陷不比原本设想的少模拟结果如图，缩松缩孔较前面两种加冒口而言，不用冒口铸件质量反而有所提高，虽然没有彻底去除缺陷鉴于以上三种方案的结果，最终我决定采用第三种，即不用冒口，不仅提高了铸件质量，而且提高了生产率。接下来结果将都是无冒口的分析结果Faction solid 分析结果Solidfaction time 分析结果时间-温度曲线选取任一节点任一节点的时间温度曲线缩松缩孔分析图10总结通过这段时间对procast 的学习，我收获良多。刚刚学习时，由于软件是英文的，比较难学习，不知道菜单操作的意思，所以遇到很多困难。但是在老师的讲解下，在同学的帮助下，加上自己这些时间不懈的磨练，我不仅锻炼了实际动手操作能力，对这种英文软件也有了一定的适应能力，对于学习其他的软件也很有帮助。所以非常感谢这段时间老师和同学的帮助！Procast 软件主要是针对铸造的模拟的软件，对于节省成本，及提高工艺分析效率非常实用。学习的过程中，开始如果不认真听老师讲解，自己真的是无从下手。在练习过程中，感觉首先是网格划分有一点难度，尤其是如何解决划分面网格及体网格中的问题，显得很重要。例如：对于某些坏面无法划分，通常可以从meshcast 中修改，也可以从三维图中修改。而角度问题，就可以进入体网格划分界面，找到坏了的节点，用smooth All 命令即可修复。也可以改变网格密度来实现。再就是precast中各个参数的设置，一定要准确，否则在后面的datacast及procast就会无法进行。而在viewcast中则可以进行各种模拟。如：充型过程，缩松缩孔的预测，充气裹气的预测，铸件表面冷隔预测等。这些对于优化工艺有着非常重要的作用。根据这些参数，可以改进方案，优化工艺，提高生产效率