【正文】 及冒口、澆注系統(tǒng)、冒口套、冷鐵等工藝參數(shù)的三維實(shí)體模型，并導(dǎo)出 STL 格式文件作為接口文件，然后用華鑄軟件進(jìn)行模擬計(jì)算處理。鑄鐵平板 I 掛舵臂鑄造成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬 摘 要 介紹了鑄造過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)的一些基本的原理和應(yīng)用。采用華鑄 CAE 軟件對(duì)大型鑄鋼件掛舵臂的 鑄造 成形過(guò)程溫度場(chǎng) 進(jìn)行模擬 。 模擬結(jié)果作為改良掛舵臂鑄造工藝的依據(jù)，在掛舵臂肋板熱節(jié)處設(shè)置冷鐵來(lái)提高凝固速度，在冒口上加設(shè)保溫冒口套來(lái)提高冒口的金屬液補(bǔ)縮能力。利用 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，判斷鑄造工藝的合理性，輔助完成工藝優(yōu)化的方法，能夠徹底克服傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短試制周期，降低生產(chǎn)成本。 鑄鐵平板 II Computer Simulation for Casting Process of Rudder Arm ABSTRACT This article has introduced the principles and applications of numerical simulation of casting process. HUA ZHU CAE been used to imitate the temperature field in the casting process of the large rudder arm.. In this experiment, Solidworks, a threedimensional modeling software, has been used to create the threedimensional entity model of casting and riser, pour system, riser set, cold iron, etc and lead out files whose forms are STL as the interface files. And then Intecast has been used to imitate the puting. The simulation result is used as the basic of improving the casting technology of the rudder horn. In order to enhance the speed of solidification, cold irons are set up in the rib hot spot of rudder arm. And to improve the contraction pensation capacity of molten metal of the riser head, the insulating riser sleeve has been set up. Through the simulation analysis the original technology has been optimized. Utilizing the puter modeling technique to judge the rationality of casting technology and to assist the optimization of casting technology can overe the shorting of the traditional method on craft design pletely. That can improve design quality and shorten production cycle as well as reduce the production cost. CITIC heavy machinery CO. adopted the optimized technology in the actual production. The results shows that cast of rudder arm with pact texture, high quality and satisfying parameters can be produced by properly setting the position and size of riser and cold iron, properly choosing perfusion system and parting plane， controling smelting and heat treatment process and ensuring that the cast accord to the principle of sequential solidification. KEY WORDS： rudder arm, HUA ZHU CAE, shrinkage, process optimization 鑄鐵平板 III 目 錄 第一章 緒論 .............................................. 1 167。 掛舵臂的傳統(tǒng)鑄造工藝 ............................. 3 167。 傳統(tǒng)鑄造工藝 ............................... 4 第二章 掛舵臂縮孔、縮松等缺陷的研究 ....................... 7 167。 掛舵臂生產(chǎn)中縮孔、縮松等缺陷的產(chǎn)生 ............... 8 167。 掛舵臂鑄件中縮孔位置的確定 ................. 9 167。 計(jì)算機(jī)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用 .................... 13 167。 華鑄 CAE 對(duì)掛舵臂鑄造過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬 ............ 16 167。 溫度場(chǎng)的計(jì)算分析 .......................... 17 167。 掛舵臂鑄造工藝優(yōu)化 .............................. 20 第四章 掛舵臂鑄鋼件的實(shí)際生產(chǎn) ............................ 23 結(jié)論 .. ................................................. 27 參考文獻(xiàn) ................................................ 28 致謝 ... .................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 造船業(yè)的發(fā)展與掛舵臂鑄件的介紹 中國(guó)造船業(yè)經(jīng)過(guò)幾代人的努力，取得了令世人矚目的成就。中國(guó)船舶工業(yè)應(yīng)以加入 WTO為契機(jī)，抓住新的機(jī)遇，放眼世界，充分利用國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)資源、兩個(gè)市場(chǎng)， 努 力創(chuàng)新， “做大、做強(qiáng) ”中國(guó)船舶工業(yè) 。 中 國(guó)船舶工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施跨越式發(fā)展的新時(shí)期，呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭和巨大的發(fā)展?jié)摿?，中?guó)船舶工業(yè)所具有的綜合比較優(yōu)勢(shì)，使中國(guó)最有希望成為下一個(gè)造船王國(guó)。這不僅僅是中國(guó)船舶制造工業(yè)的發(fā)展，無(wú)疑也對(duì)中國(guó)整體高技術(shù)制造生產(chǎn)、高質(zhì)量鑄件生產(chǎn)提出更高要求。所以船用鑄件，尤其是大型船用鑄件的生產(chǎn)技術(shù)對(duì)造船業(yè)的發(fā)展有著極大的影響。舵系的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，在外裝區(qū)域設(shè)計(jì)中占有重要的地位，其質(zhì)量的好壞直接影響到整艘船舶下水節(jié)點(diǎn)和建造質(zhì)量 [2]。掛舵臂與 艉軸管安裝位置示意如圖 13所示 ，從而掛舵臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀特殊、尺寸精度要求高。 圖 12 掛舵臂 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 圖 13 掛舵臂與艉軸管安裝位置示意圖 以上種種的使用要求和設(shè)計(jì)思想無(wú)不體現(xiàn)對(duì)高技術(shù)制造業(yè)尤其對(duì)鑄造業(yè)的迫切需求。 本文正是探討利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（ CAE）對(duì)大型鑄鋼件掛舵臂鑄造成形過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)縮孔、縮松缺陷，進(jìn)而對(duì)鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的“試制”模式，以計(jì)算機(jī)技術(shù)提高鑄造業(yè)鑄造技術(shù)水平，并為中國(guó)船舶工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。 掛舵臂的傳統(tǒng)鑄造工藝 大型掛舵臂鑄鋼件是支撐、吊掛舵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵件 ， 掛舵臂的性能和質(zhì)量在船舶航運(yùn)中起 著非常重要的作用。還要控制內(nèi)部質(zhì)量 ， 保證掛舵臂在惡劣的工作環(huán)境下滿足使用要求 ， 確保整個(gè)船只的安全航行。為此應(yīng)該對(duì)該鑄件進(jìn)行了仔細(xì)的分析 ，制訂 合理可行的鑄造工藝 ，以 生產(chǎn)出合格的鑄件 。 掛舵臂成型特點(diǎn) 掛舵臂鑄件的成形過(guò)程具有如下特點(diǎn)： 1. 由表 11可看出，碳量在 FeC相圖中位于包晶區(qū)，凝固特性決定鑄件易形成顯微縮松，磁粉探傷后出現(xiàn)超標(biāo)磁痕顯示 ，特別是加工后不易進(jìn)行返修、焊補(bǔ)和回火處理 [3]。 3. 掛舵臂質(zhì)量要求高，形位公差要求極其嚴(yán)格，且要求磁粉探傷和超聲波探傷。 4. 鑄件尺寸大、重量大，最大重量達(dá) 150t，鋼液總量 200t以上，需要三包鋼液合澆，給生產(chǎn)組織和質(zhì)量管理增加了難度。 167。 1. 澆注位置的選擇 由于掛舵臂鑄件體積大，尤其是兩個(gè)曲面型側(cè)面近似于兩個(gè)大平面，為避免曲面形側(cè)面平躺時(shí)朝上的大平面產(chǎn)生夾砂結(jié)疤類缺陷，把鑄型實(shí)體從平躺狀態(tài)翻轉(zhuǎn) 90176。 2. 分型面的選擇 分型面是兩半鑄型相互接觸的表面。其中三個(gè)分型面分別在三層橫澆道處，最上一層河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 分型面在掛舵臂舵軸孔下 540mm處。采用頂注式，充型不平穩(wěn)，易造成沖砂缺陷。中間注入式適用于高度不大、中等壁厚的鑄件。充型后，上部金屬溫度高于下部，有利于順序凝固和冒口補(bǔ)縮，鑄件組織致密。故經(jīng)過(guò)分析各澆注系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及分型面的選擇 位置 ，采用三層階梯澆道。 圖 14 澆注系統(tǒng)（綠色） 4. 冒口的設(shè)置 掛舵臂鑄件熱節(jié)部位主要在兩個(gè)加工軸孔及筒體與側(cè)向伸出部分交接處（脊梁處），具體的預(yù)測(cè)過(guò)程將在下章進(jìn)行說(shuō)明。 根據(jù)熱節(jié)大小及補(bǔ)縮距離計(jì)算 設(shè)置冒口 ， 如圖 15 所示，具體尺寸如下： 在大頭舵軸孔上處設(shè)置 1－ φ 900mm 明冒口，澆高為 1600mm； 在小頭軸孔處設(shè)置 1－ φ 900mm 的明冒口，澆高為 1920mm；脊河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 梁處 冒口 ， 沿筒體長(zhǎng)度方向，以大頭舵軸內(nèi)表面為基準(zhǔn)，設(shè) 置四排 暗 冒口，其間距分別為： 940mm、 1250mm、 1100mm、 1910mm， 大小分別為 2－ φ 400mm、 2－ φ 400