1浇注系统CAD的组成
按照浇注系统设计的主要方法,将浇注系统设计模块分为浇注方式确定、浇注系统结构确定、浇注时间确定、阻流断面面积确定、各组元断面形状和尺寸确定等(见1)。对浇注系统的设计,目前很多软件也是根据经验确定一个最佳浇注时间,然后以此为依据计算各部位截面积。本软件则是在保证最小充型速度的基础上,得到水力学理论和水力模拟的结果,以浇注系统内部各部位所允许的最大紊流程度为限制条件,确定各部位的截面积与形状,得出的结果具有较强的理论根据。软件可按照程序提供的参数运行,也可根据操作者的经验修改参数继续运行,吸取有益的经验,以提高设计结果的可靠性。内浇道的个数和位置应有利于液体金属能迅速而且均等地流入型腔,并有利于实现方向性凝固。
(1)浇注系统布置形式的选择,浇注系统CAD设置了几种单向浇道和双向浇道的布置形式,以及几种常见的浇注系统布置形式。浇注方式的不同是指内浇道在铸件上的相对位置的不同,不同的铸造合金由于其化学成分、熔点和流动性等的差异,所采用的浇注方式有很大的不同。普通灰铸铁熔点较低,氧化倾向小,流动性好,所以可以根据铸件的具体情况采用各种类型的浇注方式。
(2)浇注金属的质量和工艺出品率的计算,浇注金属液的质量包括铸件毛质量和浇冒口的质量,工艺出品率( %) =铸件毛质量/浇总注质量(包括浇冒口)×100 %.
(3)确定流量系数μ值,μ值大小与浇注系统的结构、浇注方式、铸型特点(如复杂程度、壁厚、有无明冒口和出气孔、铸型的透气性和发气性等)及合金的特性等因素有关。
(4)确定有效压头,有效压头是指作用在内浇道的液体金属背压。实际上型腔中的金属液面的位置随时间而变化,因此这个背压是变化的,有效压头只是为了简化计算而假定的平均压头(如下式)。
Hp=H0-p2/ 2c
式中Hp―――平均压力头(cm) ;H 0―――内浇道至浇道杯液面的高度(cm) ;c―――铸件的高度(cm) ;p―――内浇道以上的铸件高度(cm)。
对于封闭式浇注系统,顶注时p = 0 ,H p = H 0;底注时p = C,H p = H 0 - C / 2 ;中间注人时如p = c / 2则H p = H 0 - c / 8 ;为了保证金属液能充满直浇道最远的铸件最高部位,铸件最高点离浇口杯内液面的高度必须有一最小值称剩余压头H p = H 0 - p。当铸件尺寸较大而壁又较薄,以及在液态金属流程较远的情况下,需用压力角核算剩余压头是否足够。其计算方法如下式:H p = L tgа式中L―――铸件最远最高点至直浇道中心线的水平距离,mm ;α―――压力角。
(5)确定浇注时间,充满浇注系统和型腔所需要的时间叫浇注时间。浇注的全部液体金属的量除以浇注时间所得之值称为浇注速度。浇注时间和浇注速度对各种铸造缺陷的产生有很大影响,必须选择合适的值。为了保证金属液在型腔中平稳充填,避免使液态金属氧化和吸气,又能防止铸件产生冷隔和浇不足缺陷,必须保证金属液在型腔中有合适的上升速度。这一点是确定浇注时间的依据。这个时间的长短决定于合金的种类、铸件的特性(复杂程度、结构、尺寸及壁厚等)和所用浇注系统的类型。
(6)确定浇注系统各组元的断面尺寸,确定浇道比,所谓浇道比是指浇注系统的直浇道、横浇道、内浇道的断面积之比,也就是直浇道断面积:横浇道总断面积:内浇道总断面积,根据浇道比,浇注系统大致可以分为封闭式,开放式和半开放式3种。根据假设,利用伯努利方程计算阻流截面位于分配直浇道上部时的浇注系统结构和金属液充填情况。确定的内浇道截面尺寸,必须满足设计人员对各层内浇道之间流量分配及流动状态的要求,使得金属液能平稳地充满铸型型腔,并形成合理的温度分布,以利于铸件纵向(或横向)的定向凝固或同时凝固。可推导出各层内浇道截面积与各浇道流量比以及各层内浇道流入百分比的关系。
(7)浇注系统内浇道截面和浇口杯的绘制,本软件提供了6种形式的内浇道截面,提供了4种形式的浇道,是浇口杯绘制界面,是浇道横截面绘制。
(8)设计校核,校核假定的流量系数,产生铸造(探讨数控加工在铸造模具制造业中的应用)缺陷的可能性,浇注系统各组元的流速与压力分布等。
2浇注系统CAD主要开发技术在本系统的铸造工艺CAD子系统中,浇注系统设计模块所采用的数学模型和结构都是固定的,不同的只是铸件的具体尺寸。因此这类模块首先根据铸件的种类、形状、模数、尺寸等参数,用SQL Server建立相应标准件数据库,在绘图前计算机首先计算铸件的工艺参数,然后通过交互的数据传递在屏幕上将计算结果自动转化为图形。是这类模块的设计原理。
3结论
铸造工艺浇注系统CAD可以提高设计人员设计效率,避免重复劳动。可以代替繁重的铸造工艺计算,并且快速绘制出铸造工艺浇注系统图。本软件适合中小铸造企业使用,系统的推广可提高铸造企业信息化的水平,极大地提高工作效率和准确性。为企业带来良好的经济效益。
扩展阅读:探讨数控加工在铸造模具制造业中的应用 http://www.jc81.com/ypnew_view.asp?id=1695