【正文】 the representation of the curved parts by straight edges would be smoother and more accurate. Unfortunately, the more elements, the longer the putational time that is required. Hence, due to the constraints on putational hardware and software, it is always necessary to limit the number of elements. As such, promises are usually made in order to decide on an optimum number of elements used. As a result, fine details of the geometry need to be modelled only if very accurate results are required for those regions. The analysts have to interpret the results of the simulation with these geometric approximations in mind.Depending on the software used, there are many ways to create a proper geometry in the puter for the FE mesh. Points can be created simply by keying in the coordinates. Lines and curves can be created by connecting the points or nodes. Surfaces can be created by connecting, rotating or translating the existing lines or curves。參考文獻[1] 李權(quán), 馬英. 鑄造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用[J]. 潤滑油與燃料, 2005, (03)[2] 撖俊虎. 鑄造用金屬模具設(shè)計的一般原則[J]. 寧夏機械, 2003,(01)[3] 趙群. 可鍛鑄鐵管路連接件新舊標準間的差異[J]. 機械工業(yè)標準化與質(zhì)量, 2004,(01)[4] 徐艷,康進武,黃天佑. 鑄造過程溫度場/應(yīng)力場雙向耦合的數(shù)值模擬[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008,(05) .[5] 李日,馬軍賢. 如何有效運用鑄造數(shù)值模擬軟件提高鑄件質(zhì)量[J]. 鑄造, 2009,(03)[6] 楊軍,艾秀蘭,李寶治. 數(shù)值模擬技術(shù)在鑄造工藝中的應(yīng)用[J]. 大連交通大學(xué)學(xué)報, 2009,(04)[7] 李轉(zhuǎn)軍. 三通管件注射模具設(shè)計與制造[J]. 塑料制造, 2010,(06)[8] 唐予遠, 趙連勝. 基于UG/CAE環(huán)境下的卡車車架分析[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2010,(12)[9] 王文清，李魁盛 . 鑄造工藝學(xué)[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，[10] 劉瑞玲，范金輝 . 鑄造使用數(shù)據(jù)速查手冊[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，[11] 陳立亮,劉瑞祥,林漢同. 基于STL網(wǎng)格剖分技術(shù)的研究[J]. 特種鑄造及有色合金, 1999,(S1) .[12] 黃建國,劉文彭. CAE在風(fēng)電鑄件鑄造工藝設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用[A]. 云南省機械工程學(xué)會2010年年會論文集[C], 2010 . [13] 關(guān)洋. 鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬前后處理技術(shù)研究[D]. 機械科學(xué)研究院, 2004 [14] SUN Qing。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。再次要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我們打下鑄造專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，他們?yōu)槲姨峁〤AE軟件、收集相關(guān)資料，共同討論解答問題，對我的學(xué)習(xí)和研究有很大幫助。到了21 世紀, CAE技術(shù)將在各行各業(yè)都有所應(yīng)用, 可以說在目前的各個領(lǐng)域的制造業(yè), 已離不開CAE技術(shù)的應(yīng)用, 其中CAE技術(shù)在模具領(lǐng)域的應(yīng)用最為出色, 其前景也將更為廣闊。運用CAE技術(shù)進行數(shù)值模擬，可以縮短生產(chǎn)周期，延長名模具壽命，降低成本。本次設(shè)計的亮點之處在于，結(jié)合了CAE軟件，進行凝固數(shù)值模擬。在本次設(shè)計中通過兩個方案地對比，我們得到了更加優(yōu)化的方案，但在其中仍有不足，在工藝成型過程中雖然通過冒口的補縮，可以減少大部分的缺陷，但在鑄件邊緣處，仍有少量的鑄造缺陷，這需要對鑄造工藝進一步改善，達到效果更優(yōu)。冒口是鑄型內(nèi)用于儲存金屬液的空腔，在鑄件形成時補給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣、集渣的作用。并提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能克服各種流動阻力充型。由于設(shè)計橫澆口有兩個，因此S橫=2*178。由于設(shè)計內(nèi)澆口有兩個，因此S內(nèi)=2/2≈1cm178。式中 m—一個鑄件質(zhì)量 kgt—充滿一個型腔時間 s，對于可鍛鑄鐵ρ=*106 2㎏/mm3ρ—金屬液密度 kg/cm μ—內(nèi)澆道的流量系數(shù)Hp—每個鑄件的平均計算壓力頭 cmS內(nèi)=2cm2澆口比查表412得：A直：A橫：A內(nèi)=：：1A內(nèi)=2 cm178。根據(jù)鑄件圖計算單個鑄件的體積V=193cm3～ 一箱兩件質(zhì)量為m=193**4=≈三通大批量生產(chǎn)的工藝出品率約為85%，可估計鑄型中鐵水總重量GG=≈初步計算澆注時間查表411得：系數(shù)s=表411系數(shù)s與鑄件壁厚關(guān)系T=S√G=*√=通過比對21mm/s的上升速度符合實際，不必調(diào)整經(jīng)驗系數(shù)。但應(yīng)檢驗該高度是否足夠。圖41 內(nèi)澆道位置示意圖 實踐證明，直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，容易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到上表面縮凹等缺陷。為了方便造型，內(nèi)澆道開設(shè)在分型面上。而三通就是采用濕型的鑄件小件，所以選擇封閉式澆注系統(tǒng)。擋渣能力強，但充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴濺，金屬液易氧化。澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開放式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉開放式澆注系統(tǒng)。對于垂直芯頭為了保證其軸線垂直、牢固地固定在砂型上，必須有足夠的芯頭尺寸。砂芯應(yīng)滿足以下要求：砂芯的形狀、尺寸以及在砂型的位置應(yīng)符合鑄件要求，具有足夠的強度和剛度，在鑄件形成過程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外，鑄件收縮時阻力小和容易清砂。重量公差數(shù)值查表47得：14%表47 鑄件重量公差數(shù)值4. 2砂芯設(shè)計砂芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外型不能出砂的部分。，尺寸公差為CT9級。設(shè)計三通的冷卻時間為30～60min。30＇,a=表46 黏土砂造型時，模樣外表面的起模斜度鑄件在砂型內(nèi)的冷卻時間短，容易產(chǎn)生變形，裂紋等缺陷。起模斜度應(yīng)在鑄件上沒有結(jié)構(gòu)斜度的，垂直于分型面的表面上應(yīng)用。表44要求的鑄件機械加工余量（RMA）最大尺寸要求的機械加工余量等級大于至ABCDEFGHJK100160346鑄造收縮率又稱鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長度差除以模樣長度的百分比表示：ε=[（L1L2）/L1]*100％ε—鑄造收縮率L1—模樣長度L2—鑄件長度三通受阻收縮率查表45得：～(%)％表45各種鑄鐵件的鑄造收縮率（%）為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。三通為砂型鑄造機器造型大批量生產(chǎn)，查表43得：三通的加工余量為E～G級，取G級。表41大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級（GB/T64141999）方法公差等級CT鑄件材料砂型鑄造機器造型和殼型鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金8~128~128~128~128~108~107~98~128~12三通的輪廓尺寸為120mm**75mm，查表42得：。在兩個允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿足機械加工，裝配，和使用要求。工藝參數(shù)選取不準確，則鑄件精度，甚至因尺寸超過公差要求而報廢。這些工藝數(shù)據(jù)主要是：機械加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔的尺寸、型芯頭尺寸、分型負數(shù)等。這樣工藝出品率大幅提高，生產(chǎn)成本也大大降低。如果一箱一件生產(chǎn)則工藝出品率會較低，如此生產(chǎn)成本較高。但分析各種分型面方案的優(yōu)劣之后，可能需要重新調(diào)整澆注位置，生產(chǎn)中，澆注位置和分型面有事是同時確定的，分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。、澆注位置和鑄件冷卻位置相一致初步對三通對澆注位置的確定有：方案如圖33圖33 澆注位置確定方案分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，鑄件的尺寸精度及造型工藝過程的難易程度。而且只要砂芯表層有數(shù)毫米的硬殼即可自芯取出，中心部分的砂芯利用余熱可自行硬化。選擇使用射芯工藝生產(chǎn)砂芯。在造芯用料及方法選擇中，如用粘土砂制作砂芯原料成本較低，但是烘干后容易產(chǎn)生裂紋，容易變形。采用濕型粘土砂造型靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實現(xiàn)機械化和自動化，材料成本低，節(jié)省烘干設(shè)備、燃料、電力等，還可延長砂箱使用壽命。符合要求。砂型鑄造條件下該輪廓尺寸允許的最小壁厚查表32得：最小允許壁厚為34mm。7. 避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。 5. 利于補縮和實現(xiàn)順序凝固。3. 鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁 鑄件的內(nèi)壁和肋等，散熱條件較差，應(yīng)薄于外壁，以使內(nèi)、外壁能均勻地冷卻，減輕內(nèi)應(yīng)力和防止裂紋。審查、分析應(yīng)考慮如下幾個方面：1. 鑄件應(yīng)有合適的壁厚，為了避免澆不到、冷隔等缺陷，鑄件不應(yīng)太薄。表31為KTH30006的主要性能指標。圖31 三通外型示意圖 圖32 三通零件圖零件的材質(zhì)為黑心可鍛鑄鐵KTH30006，金相組織為鐵素體+團絮狀石墨，具有中等強度、高塑形、高韌性。通過數(shù)值模擬計算，可以看到方案一的側(cè)面會出現(xiàn)縮松縮孔缺陷，影響澆注成型，改為方案二后，工藝方案基本符合要求，缺陷明顯減少，但仍有部分位置缺陷難以消除，因此，還可以在兩個鑄造工藝方案的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化。所以說明冒口的位置和尺寸符合要求。 (a) (b) (c)圖212 方案二凝固過程 凝固過程缺陷分析通過觀察方案一的分析可以看出，在鑄件的側(cè)面可能會出現(xiàn)縮孔縮松缺陷，為了防止缺陷的產(chǎn)生，增加了冒口進行補縮。同時可以知道冒口的位置和尺寸都比較合適，可以消除鑄造工藝分析中發(fā)現(xiàn)的缺陷。從圖中可以看出，在鑄件的下方，可能會出現(xiàn)縮孔縮松等鑄造缺陷。整個凝固過程中兩側(cè)出現(xiàn)了孤立凝固區(qū)域，說明這一鑄造工藝方案可能產(chǎn)生缺陷，需要優(yōu)化鑄造工藝。 （a） （b） (c)圖28 方案一鑄件色溫凝固過程時間場反映鑄件各部委凝固先后順序，據(jù)此可以判斷鑄件是順序凝固還是同事凝固，凝固過程中有無孤立凝固區(qū)域，是否會產(chǎn)生鑄造缺陷。澆注工藝：澆注溫度為1350℃，鑄型、冒口初始溫度為25℃，澆注時間30s。三通的材質(zhì)為可鍛鑄鐵KTH30006，其化學(xué)成分w(C)=%～%, w(Mn)=%～%, w(P)%, w(S)=%, w(Si)=%～%,其余為Fe。 CAE的使用CAE的使用主要有以下幾個步驟：（1）新建工程 如圖21需要輸入單位、操作人、鑄件名、工藝號、材質(zhì)。可以完成多種合金材質(zhì)、多種鑄造方法下鑄件的凝固分析、流動分析以及流動和傳熱耦合計算分析。以可視化的方式模擬鑄造充型、凝固過程，直觀顯示鑄造生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的缺陷，并通過修改工藝提高鑄件質(zhì)量。由于計算機CAE 技術(shù)應(yīng)用到鑄造工藝的設(shè)計中是現(xiàn)代鑄造工藝設(shè)計發(fā)展的方向。三通管,也叫T形管,是一個結(jié)構(gòu)比較簡單的非軸對稱回轉(zhuǎn)體,由兩個圓柱形直管相貫形成。如波音飛機公司應(yīng)用模具CAD/ CAE/ CAM 技術(shù), 在波音777 飛機上對全部零件進行了三維實體造型, 設(shè)計了除發(fā)動機以外的其他機械零件, 比傳統(tǒng)設(shè)計和裝配流程效率提高了一倍相比之下, 國內(nèi)模具CAD/ CAE/ CAM 技術(shù)的研究和應(yīng)用遠落后于國外, 據(jù)統(tǒng)計, CAD/ CAE/ CAM 技術(shù)20 世紀末已應(yīng)用于近百個工業(yè)領(lǐng)域。鑄造生產(chǎn)全過程主動、從嚴執(zhí)行技術(shù)標準，鑄件廢品率僅2%5%；標準更新快（標齡45年）；普遍進行ISO9000、ISO14000等認證。 砂處理采用高效連續(xù)混砂機、人工智能型砂在線控制專家系統(tǒng), 制芯工藝普遍采用樹脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。生產(chǎn)普遍實現(xiàn)機械化、自動化、智能化（計算機控制、機器人操作）。第六,研發(fā)投入低、企業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新體系尚未形成。第五,材料損耗及能耗高污染嚴重。第三,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密、鑄造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。第二,技術(shù)含量及附加值低。第一,專業(yè)化程度不高,生產(chǎn)規(guī)模小 。由于制造業(yè)產(chǎn)品信息相當(dāng)復(fù)雜, 要實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)自動化,在分離的CAD、CAE、CAM 之間還需要大量的人工工作, 這給企業(yè)自動化生產(chǎn)帶來了極大地障礙, 且模具設(shè)計與制造周期可進一步縮短的空間較大, 模具CAD/CAE/ CAM 技術(shù)的使用, 極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量, 加速了產(chǎn)品的開發(fā), 縮短了從設(shè)計到生產(chǎn)的周期, 縮短了產(chǎn)品的上市周期, 實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計的自動化, 使設(shè)計人員從繁瑣的繪圖中解放出來,