铸件结构工艺设计系统让铸型和浇注系统设计不再困难

2021-04-22

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行业背景

铸件结构工艺设计是设计到制造的重要环节,对提高铸造质量至关重要,主要任务包括:工艺结构修改、热节分析、铸型设计、砂箱或模具设计、工艺出图等一系列工艺设计任务。目前,工艺结构参数主要通过手工计算或经验类比方法获得,效率较低;根据工艺结构参数,使用通用三维CAD软件创建铸造模型、模具及浇注系统时,由于缺乏专业建模工具,建模效率较低;利用国外CAE模流分析软件,对设计的铸型进行铸造工艺分析时,需要反复修改结构参数。这个过程设计任务量较大,周期长。个性化定制铸造结构工艺系统将大幅提升工艺设计效率。

存在问题

南车集团下属某铸造企业,曾经使用通用三维CAD进行工艺设计,但通用CAD软件没有专业的工艺结构参数计算和设计工具,只能依赖手工计算或经验类比,计算时间长,而且需要反复的分析校核,设计效率很低;通用三维CAD没有专业的铸型设计、浇注设计等相关工具,从铸件到铸型以及模具的设计需要大量的时间。目前,已经开始采用某国外三维CAD系统的铸件工艺设计模块进行过铸件工艺设计,虽然能依靠该三维CAD软件辅助完成部分铸件工艺结构设计,但由于不铸孔检索、模样放大、热节分析、型芯设计等方面不满足设计要求,所以效率仍不高。

定制开发

该企业在充分了解华天软件SINOVATION铸造工艺模块的功能后,选择在具有完全自主知识产权的国产三维CAD系统铸造工艺模块基础上进行定制开发,主要定制的内容包括:

(1)加强冷铁设计系统功能:提供在铸件附近设计创建随型实体的功能,可根据热节分析快速创建冷铁。


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图  冷铁创建示意 

(2)铸型设计:通过选定铸件、冒口、冷铁、浇注系统,设置砂箱材料,计算列出几何尺寸并线框显示,尺寸规整设置,自动创建铸型模型并在分型面分离上下铸型,自动减除包含模型。


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(3)增加热节分析模块,进行模数计算,并预测缩孔,大大提高了铸型设计效率。

• 采用三维有限差分网格模型专利技术; 

• 不受铸件几何形状和金属材质的限制; 

• 计算结果准确可靠、效率高。


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(4)型芯端头设计:创建铸件型芯与砂箱结合部的结构创建,实现对零件型腔和开口面的识别和填充。


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(5) 增强浇注系统设计功能

自动计算铸件的实际体积、浇注重量、轮廓体积和平均壁厚。

浇注方式有:转包浇注、塞杆包浇注。

浇注系统设计方法:

转包浇注时浇注系统设计;

塞杆包浇注时钢液上升速度法、浇注重量速度计算法。


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(6)模面厚度设计:解决铸件毛坯的快速创建问题。通过设置型面厚度,自动处理型面相交面,并自动缝合,自动创建等距模型可与铸件结合或分离,实现增加铸件型面的等距余量。


(7)不铸孔检索及填补,检索不铸的孔,并自动填补。


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应用效果及用户反馈:

• 专业化的铸造工艺设计解决方案,积累了企业特有的专业化设计知识经验。

• 友好的人机对话操作,专业的设计计算与建模向导,将参数化三维CAD设计与铸造工艺知识相融合,实现铸件工艺模型的高效创建。

• 功能完整,支持全过程设计。主要功能包括:孔检查和填充、模样放大、加工余量设置 、拔模斜度设置、模数计算、热节分析和浇冒系统设计等。

• 热节分析、冒口尺寸、浇注系统计算结果准确,经实际应用验证满足铸造工艺要求。


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