齿轮铸件充型凝固过程计算机模拟仿真系统的研究与实现

【摘要】： 铸造过程计算机模拟仿真是铸造学科发展的前沿领域，是改造传统铸造产业的必由之路，是当今世界各国专家学者关注的热点。铸造过程的数值模拟可以优化工艺设计，缩短产品试制周期，降低成本，减少铸件缺陷，确保铸件质量。因此，已成为铸造领域最热门的研究课题之一。该课题就是为工艺设计提供模拟和校核手段，以传热理论、流体力学及金属凝固理论等为基础，利用数值分析技术、数据库技术和可视化技术等对铸造过程进行仿真，从而模拟出在铸件充型、凝固和冷却中的流场和温度场，并根据这些物理场对铸件质量进行预报，从而提高铸件工艺设计的质量。采用了PRO／Engineer作为三维造型软件，用美国UES公司著名的ProCAST软件作为铸造过程计算机模拟仿真工具，深入探讨了两种软件的接口方式。在对铸造过程流场、温度场以及铸造缺陷预计的数学模型进行深入分析研究的基础上，成功地开发出了一套铸造工艺CAD／CAE的工艺流程。该课题以白银有色金属公司机械厂的齿轮铸件为实例，进行了工艺CAD建模；通过对实际铸件生产条件的测定，建立了铸件、砂型的材料参数库；合理地选择数学模型、设置运行参数；成功地对铸件成型过程进行了模拟。模拟结果与实际缺陷情况基本相符。