基于砂型3D打印技术的铸造工艺设计方法研究
发布时间：2022-07-08 10:39
随着市场的全球化竞争加剧以及我国淘汰和限制低端产品产能及落后工艺设备政策的陆续出台,传统铸造行业急需有效地实现高效、高质量、柔性化、绿色、健康可持续发展。低污染、低排放、低能耗、经济高效且具有高度工艺灵活性的3D打印技术为我国铸造行业加快转型升级,改变技术和装备落后状态的提供了一种技术途径。目前关于砂型3D打印技术的特点和基于砂型3D打印技术的铸造工艺设计方法的研究还处于初级阶段,阻碍了砂型3D打印技术优势的发挥和推广应用。本文通过分析砂型3D打印技术的特点和优势,总结了3D打印铸型工艺设计原则,主要包括浇冒口系统设计和铸型结构设计。对青铜鼎铸件进行了基于砂型3D打印的铸造工艺设计,然后对其进行铸造过程的模拟分析和工艺改进,获得了具有砂型3D打印特点的优化的铸造工艺设计方案。采用3D打印技术制造砂型时,由于不需要拔模,水平分型时直浇道的形状可以是曲线形,使金属液稳流;横浇道和内浇道不一定设置在分型面上,应根据充型和凝固顺序的需要在型腔适当位置设置横浇道和内浇道;冒口应尽量选择相同体积时散热最慢的球形冒口;可以实现型芯一体化设计和复杂砂芯的整体设计;铸型分型面不一定是平面,以实现倾斜放置...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 砂型3D打印技术发展概述
1.2.1 传统砂型铸造技术概述
1.2.2 砂型3D打印技术概述
1.2.3 国内外发展现状
1.3 有限元技术在铸造工艺设计中的应用
1.4 研究目的和意义
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究意义
1.5 研究内容
第二章 设计方法
2.1 铸型工艺设计方法
2.1.1 浇注系统的类型与适用范围
2.1.2 浇口杯设计
2.1.3 直浇道和浇口窝设计
2.1.4 横浇道设计
2.1.5 内浇道设计
2.1.6 冒口设计
2.2 铸造过程数值模拟
2.2.1 充型过程数值模拟
2.2.2 凝固过程数值模拟
2.2.3 边界条件和初始条件
2.3 建模和模拟
2.3.1 建模软件的选用
2.3.2 模拟软件的选用
第三章 基于砂型3D打印的铸造工艺设计原则
3.1 浇注系统
3.1.1 直浇道
3.1.2 横浇道与内浇道
3.2 冒口
3.3 铸型
3.3.1 型芯一体化结构
3.3.2 复杂砂芯一体化结构
3.3.3 铸型壁厚
3.3.4 型壁结构
3.4 分型
3.5 铸型在打印机砂床中的位置
3.6 本章小结
第四章 青铜鼎铸造工艺的设计和优化
4.1 铸件分析
4.1.1 青铜鼎的技术要求
4.1.2 青铜鼎的结构特点和工艺设计难点
4.1.3 青铜鼎的材质特点
4.2 造型材料的选择
4.2.1 造型材料的要求
4.2.2 造型材料的选用
4.3 青铜鼎造型工艺设计
4.3.1 浇注位置的选择
4.3.2 铸造工艺参数的确定
4.3.3 浇冒口系统设计
4.3.4 其余工艺参数
4.4 青铜鼎铸造过程数值模拟
4.4.1 模型导入与网格划分
4.4.2 参数设定
4.5 开放式中注系统模拟结果与分析
4.5.1 充型过程结果与分析
4.5.2 凝固过程模拟结果分析
4.6 开放式阶梯浇注系统模拟结果与分析
4.6.1 充型过程数值模拟
4.6.2 凝固过程数值模拟
4.7 浇冒口系统的改进与优化
4.7.1 充型与凝固过程模拟结果与分析
4.7.2 优化的铸造工艺方案
4.8 铸型结构设计
4.8.1 铸型的分块
4.8.2 砂块结构
4.8.3 砂块的装配
4.9 合金熔炼工艺
4.10 铸件后处理与外观质量检测
4.10.1 铸件后处理
4.10.2 铸件外观质量检测
4.11 铸造工艺卡
4.12 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3656876
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 砂型3D打印技术发展概述
1.2.1 传统砂型铸造技术概述
1.2.2 砂型3D打印技术概述
1.2.3 国内外发展现状
1.3 有限元技术在铸造工艺设计中的应用
1.4 研究目的和意义
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究意义
1.5 研究内容
第二章 设计方法
2.1 铸型工艺设计方法
2.1.1 浇注系统的类型与适用范围
2.1.2 浇口杯设计
2.1.3 直浇道和浇口窝设计
2.1.4 横浇道设计
2.1.5 内浇道设计
2.1.6 冒口设计
2.2 铸造过程数值模拟
2.2.1 充型过程数值模拟
2.2.2 凝固过程数值模拟
2.2.3 边界条件和初始条件
2.3 建模和模拟
2.3.1 建模软件的选用
2.3.2 模拟软件的选用
第三章 基于砂型3D打印的铸造工艺设计原则
3.1 浇注系统
3.1.1 直浇道
3.1.2 横浇道与内浇道
3.2 冒口
3.3 铸型
3.3.1 型芯一体化结构
3.3.2 复杂砂芯一体化结构
3.3.3 铸型壁厚
3.3.4 型壁结构
3.4 分型
3.5 铸型在打印机砂床中的位置
3.6 本章小结
第四章 青铜鼎铸造工艺的设计和优化
4.1 铸件分析
4.1.1 青铜鼎的技术要求
4.1.2 青铜鼎的结构特点和工艺设计难点
4.1.3 青铜鼎的材质特点
4.2 造型材料的选择
4.2.1 造型材料的要求
4.2.2 造型材料的选用
4.3 青铜鼎造型工艺设计
4.3.1 浇注位置的选择
4.3.2 铸造工艺参数的确定
4.3.3 浇冒口系统设计
4.3.4 其余工艺参数
4.4 青铜鼎铸造过程数值模拟
4.4.1 模型导入与网格划分
4.4.2 参数设定
4.5 开放式中注系统模拟结果与分析
4.5.1 充型过程结果与分析
4.5.2 凝固过程模拟结果分析
4.6 开放式阶梯浇注系统模拟结果与分析
4.6.1 充型过程数值模拟
4.6.2 凝固过程数值模拟
4.7 浇冒口系统的改进与优化
4.7.1 充型与凝固过程模拟结果与分析
4.7.2 优化的铸造工艺方案
4.8 铸型结构设计
4.8.1 铸型的分块
4.8.2 砂块结构
4.8.3 砂块的装配
4.9 合金熔炼工艺
4.10 铸件后处理与外观质量检测
4.10.1 铸件后处理
4.10.2 铸件外观质量检测
4.11 铸造工艺卡
4.12 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3656876
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