管状三通铸件铸造工艺的CAE毕业设计
三通管注塑模毕业设计(机电模具电气)
四川理工学院成人高等教育毕业设计(论文)题目三通管注塑模具教学点专业机械设计制造及其自动化年级姓名指导教师定稿日期：年月日四川理工学院成人教育学院毕业设计（论文）任务书学生姓名专业班级机械自动化设计（论文）题目三通管模具设计接受任务日期完成任务日期指导教师（签名）xxx 指导教师单位设计(论文)内容目标1、模具整体方案设计：包括零件的注射成型工艺分析、模具类型的确定、型腔的布置方案以及分型面、浇注系统、出件方式的的确定等。
2、模具整装配图和模具重要零件选用与设计3、编写模具主要零件的制造、装配工艺4、撰写此模具设计的毕业论文设计(论文)要求1、详细的设计计算过程22、有关零件的选用依据及过程33、主要零件（主型芯、侧型芯、型腔等）的制造工艺规程4、毕业设计论文参考资料1、学校图书馆的中文电子期刊2、《塑料成型工艺及模具设计》，孙玲主编清华大学出版社3、《注塑模设计》，张克惠主编西北工业出版社4、《模具制造工艺》，黄毅宏、李明辉主编5、相关网站资料查寻注：此表由指导教师填写后发给学生，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。
三通管注塑模具设计摘要三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，本文对塑料模具的设计方法及过程进行了阐述。
通过用Moldflow模拟对其工艺分析，确立了合理的成型工艺参数。
设计了三通管塑料模具中的各个系统如注射系统、温度调节系统、导向与定位机构、侧向分型与抽芯机构、脱模机构、分型面及排气槽。
并对塑件的材料性能进行了分析。
关键词：三通管；注射；模导；向型；脱模；顶出Three pipe injection moldAbstractThree pipe as a connecting element is widely used in daily life, the design method of plastic mold and process are expounded. Through the analysis of the process is simulated by Moldflow, the molding process parameters to establish rational. The design of the three pipe plastic mould in various systems such as injection system, temperature control system, the lateral guide and positioning mechanism, parting and core pulling mechanism, demoulding mechanism, the parting surface and exhaust slot. And on the material properties of plastic parts was analyzed。
铸造过程CAD_CAE综合实验报告--课程设计报告
课程名称：铸造过程CAD/CAE综合实验报告学院：机械工程专业：材料成形及控制工程姓名：符静枫学号： 080803110008 年级：成形082 任课教师：姜云第一章简介 (4)1.1 进气支管零件分析 (4)1.1.1 零件介绍 (4)1.2 进气支管结构分析 (4)第二章基于UG零件的三维造型 (4)2.1零件的三维造型图 (4)第三章铸造工艺参数 (6)3. 1 工艺设计参数确定及砂芯设计 (6)3.1.1铸件尺寸公差 (7)3.1.2机械加工余量 (7)3.1.3铸造收缩率 (7)3.1.4最小铸出孔 (8)3.1.5铸件在砂型内的冷却时间 (8)3.1.6工艺补正量 (8)3.1.7分型负数 (9)3.1.8反变形量 (9)3.1.9非加工壁厚负余量 (10)3.1.10起模斜度 (10)3.1.11铸件重量公差 (10)第四章浇注系统及冒口、出气孔等设计 (11)4.1浇注系统的设计 (11)4.1.1选择浇注系统类型 (11)4.1.2确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向 (11)4.1.3决定直浇道的位置和高度 (12)4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度 (12)4.1.5铸件工艺出品率 (13)4.1.6计算阻流截面积 (13)4.1.7确定浇口比 (14)4.1.8计算内浇道截面积 (14)4.1.9计算横浇道截面积 (15)4.1.10计算直浇道截面积 (16)4.1.11浇口窝的设计 (17)4.1.12浇口杯的设计 (17)4.2冒口的设计 (18)4.3出气孔的设计 (18)第五章砂箱决定及铸件完整图 (18)5.1浇铸系统的三维图 (18)5.2砂箱大小及砂箱中铸件数目的确定 (20)第六章Anycasting模拟分析 (21)6.1进气支管模拟分析 (21)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附图 (33)第一章简介1.1 进气支管零件分析1.1.1 零件介绍零件名称：进气支管零件材料：进气支管材质为HT250，其主要参数是抗拉强度（MPa）σ不小于250MPa，主要组织为细片状普通灰铸铁，b产品生产性质：大批量生产1.2 进气支管结构分析1）零件结构特点进气支管件是一个中小型的结构件，外形尺寸170⨯⨯,主要壁厚基本均匀，在4～15mm左右，最大162mm5.mmmm182壁厚14,最小壁厚4mm，零件结构呈对称布置。
铸造成型CAD CAE
下图是铸件凝固模拟计算结果，由此可以判定铸件的热 节位置和各部位的凝固顺序及可能出现缩松缺陷的位置。
a. 凝固经历时间15秒时的铸件色温
b. 凝固经历时间8秒时的液相分布
下图为压铸型的温度场切片显示结果，据此又可以优化 压铸模具冷却系统的设计，实现模具的热平衡。
a. 凝固经历时间15秒时的铸型色温切片1
利用传热学原 理，分析铸件 的传热过程， 模拟铸件的冷 却凝固进程， 预测缩孔、缩 松等缺陷。
利用流体力学 原理，分析铸 件的充型过程 ，可以优化浇 注系统，预测 卷气、夹渣、 冲砂等缺陷。
研究内容
应力场分析
利用力学原理 分析铸件的应 力分布，预测 热裂、冷裂、 变形等缺陷。
组织模拟
分宏观、中观 及微观组织模 拟，利用一些 数学模型来计 算形核、枝晶 长生速度、组 织转变、预测 铸件性能。
a. 凝固经历时间15秒时的铸件色温
b. 凝固经历时间8秒时的液相分布
模具设计与实际试浇
在模具实际制造时考虑到将来与模拟结果作对比分析,厂家仍然先按原 设计方案生产。试模时共压铸了四件产品。首件由于合金液不足未浇满， 后三件均出现了大致相似的问题：铸件顶面中部靠内浇口一侧产生了夹渣、 冷隔，并造成顶面中部出现了一条大约200mm长的细裂纹；铸件最后填充的 区域也有冷隔和裂纹的出现。下图所示为铸件实物上的一些缺陷（图中黑 色箭头所指）。
铸造成形过程数值模拟发展
目前，数值模拟软件被广泛认为是优化工艺设计的必备工 具。美国、德国、日本等国的镁合金压铸企业十分重视镁合 金CAD/CAE技术在产品生产工艺设计上的应用，并取得了一定 成果。如美国芝加哥White Metal铸造公司采用CAE软件获取 薄壁家电产品机壳流场、温度场的各种信息，据此进行浇道、 溢流槽和冷却系统优化设计。利用模拟结果绘制PQ² 图，综合 考虑多种因素的影响，最终确定生产工艺中采用的最佳工艺 参数值。
CAE仿真指导铸造关键工艺参数优化设计
CAE仿真指导铸造关键工艺参数优化设计CAE仿真指导铸造关键工艺参数优化设计在现代制造业中，铸造工艺在产品制造中占据了重要的地位。
为了保证产品的质量和性能，铸造过程中的关键工艺参数必须经过优化设计。
而CAE（计算机辅助工程）仿真技术则成为了铸造工艺参数优化设计中的有力工具。
本文将就CAE仿真指导铸造关键工艺参数优化设计进行探讨。
一、铸造工艺参数的重要性铸造工艺参数是指在铸造过程中需要设置和控制的各项参数。
这些参数的合理设置直接影响着铸件的质量和性能。
例如，铸造温度、注射速度、浇注时间等参数的选择会影响铸件的凝固过程，从而影响铸件的组织结构和力学性能。
因此，对于铸造工艺参数的合理设置是保证产品质量的关键。
二、CAE仿真技术在铸造工艺参数优化设计中的应用CAE仿真技术是指通过计算机辅助的方法对工程问题进行分析和解决的技术。
在铸造工艺参数优化设计中，CAE仿真技术可以帮助工程师预测和优化铸造过程中的各项参数。
具体来说，CAE仿真技术能够通过计算模型对铸造过程中的热力学、流体力学和固体力学等问题进行模拟和分析，从而得出合理的铸造工艺参数。
首先，CAE仿真技术可以模拟铸造过程中的温度变化。
通过建立热力学模型，工程师可以预测出铸造流体的温度分布以及铸件的凝固过程。
根据模拟结果，工程师可以调整铸造温度和凝固时间等参数，以实现理想的凝固结构和性能。
其次，CAE仿真技术可以模拟铸造过程中的流体流动情况。
通过建立流体力学模型，工程师可以预测出浇注过程中的金属液流动速度和压力分布。
根据模拟结果，工程师可以调整注射速度和浇注时间等参数，以优化铸造工艺，避免产生缺陷，提高铸件的质量。
此外，CAE仿真技术还可以对铸件的固态变形进行模拟和分析。
通过建立固体力学模型，工程师可以预测出铸件在凝固和冷却过程中的应力和变形情况。
根据模拟结果，工程师可以调整铸造温度和冷却速率等参数，以减少应力集中和变形产生，提高铸件的整体性能。
三、CAE仿真技术的优势和挑战CAE仿真技术在铸造工艺参数优化设计中具有许多优势。
CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计
CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计为了实现优化铸造关键工艺参数设计，现代工程领域广泛采用计算机辅助工程（CAE）技术。
通过CAE仿真模拟，可以快速准确地分析铸造过程，并优化关键工艺参数，从而降低生产成本、提高产品质量。
本文将介绍CAE仿真在铸造领域中的应用，以及如何通过CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计。
一、CAE仿真在铸造领域的应用CAE仿真技术是一种基于计算机数值模拟的工程分析方法，常用于预测材料、零件和工艺在实际使用中的性能。
在铸造领域中，CAE仿真可以应用于以下方面：1. 铸型设计仿真铸造的第一步是铸型设计。
通过CAE仿真，可以对铸造过程进行模拟，分析铸型的填充性能、温度分布等，以确定最佳的铸型设计方案。
通过优化铸型结构，可以有效提高铸造的成形性能和零件质量。
2. 熔炼与输送仿真熔炼和输送过程是影响铸件质量的关键因素。
通过CAE仿真，可以模拟熔炼过程中的温度分布、流动情况等，以确定最佳的熔炼参数。
同时，通过仿真分析熔体在管道中输送的流动状态，可以预测铸件中的气孔、夹杂物等缺陷，并采取相应的措施加以解决。
3. 铸造工艺仿真铸造工艺参数对铸件质量起着决定性作用。
通过CAE仿真，可以模拟铸造过程中的铸件填充、凝固过程，分析温度变化、应力分布等，以指导优化铸造工艺参数的设计。
通过合理调整工艺参数，可以降低缺陷率、提高产品质量。
二、CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计的方法实施CAE仿真指导优化铸造关键工艺参数设计，需要遵循以下步骤：1. 确定铸造关键工艺参数根据具体铸造工艺的特点，确定需要优化的关键工艺参数，例如铸型温度、浇注速度、浇注温度等。
2. 建立仿真模型基于CAE软件，建立铸造过程的仿真模型。
包括铸型结构、材料性质、初始条件等。
3. 设置边界条件根据实际情况，设置仿真模型的边界条件，如环境温度、初始温度、填充时间等。
4. 进行仿真分析运行仿真模型，进行铸造工艺的仿真分析。
三通管模具毕业设计
三通管注塑模及零部件设计三通管注塑模及零部件设计摘要本文详细地阐述了三通注射模具的设计过程。
设计了注射模具中的各个系统，如注射系统、温度调节系统、导向与定位机构、侧向分型与抽芯机构、脱模机构、分型面等，并对塑料材料性能进行了分析。
根据塑件的产品数量要求，以及结构要求，该模具采用一模四腔。
利用proe 、CAD 软件设计成形零件以及非标准零件，从而进行全方面的参数化设计，即对模具进行分模、生产元件、装配、试模、开模设计。
关键词关键词：：三通管 注塑模 导向 分型面 脱模 顶出机构ABSTRACTThis paper expounds the three injection mold design process. Design of the injection mould in various systems, such as injection system, temperature control system, guiding and positioning mechanism, side parting and core pulling mechanism, release mechanism, the parting surface, and the plastic material performance are analyzed. According to the plastic parts of the product quantity, and structural requirements, the use of a mold of a mold four cavity. The use of PROE, CAD software design forming parts and non-standard parts, thus all the parametric design, namely of the mold parting, production element, assembly, test mold, mold design.Key words: Three way pipe ， Injection mold ， Guide ， Parting surface ，Release ， Ejection mechanism目录第一章绪论..........................................................................................- 1 -1.1课题来源、思路、目的和意义...............................................- 1 -1.2 国内外注塑模具设计技术发展现状......................................- 1 -1.2.1我国塑料模具工业的发展现状......................................- 1 -1.2.2国际塑料模具工业的发展现状......................................- 2 -1.3我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向...................- 3 -1.3.1我国模具制造技术的不足..............................................- 3 -1.3.2我国塑料成型技术发展趋势..........................................- 4 - 第二章工艺方案分析.........................................................................- 5 -2.1 塑件分析...................................................................................- 5 -2.2 材料特性...................................................................................- 6 -2.2.1 PVC化学和物理特性......................................................- 6 -2.2.2 成型特性.........................................................................- 6 -2.2.3 注塑模工艺条件.............................................................- 7 - 第三章塑件成形工艺与设备.............................................................- 8 -3.1 注射成型工艺条件..................................................................- 8 -3.1.1 温度..................................................................................- 8 -3.1.2 压力..................................................................................- 8 -3.1.3 时间..................................................................................- 9 -3.2 注射机型号的确定..................................................................- 9 -3.2.1制件体积的计算............................................................- 10 -3.2.2型腔数量的确定............................................................- 12 -3.2.2.1 按注射机的塑化能力确定型腔数量....................- 12 -3.2.2.2 按注射机的最大注射量确定型腔数量................- 12 -3.2.3注射机的校核................................................................- 13 -3.2.3.1 最大注射量的校核................................................- 13 -3.2.3.2 锁模力的校核........................................................- 13 -3.2.3.3 最大注射压力的校核............................................- 15 -3.2.3.4 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核............- 15 -3.2.3.5 开模行程的校核....................................................- 16 - 第四章注射模具结构设计...............................................................- 18 -4.1 型腔的确定............................................................................- 18 -4.2 制品成型位置及分型面的选择............................................- 18 -4.2.1 分型面的选择...............................................................- 18 -4.2.2 模具型腔的排列...........................................................- 19 -4.3 成型零部件设计....................................................................- 20 -4.3.1 凹模结构设计与计算...................................................- 20 -4.3.1.1 型腔的径向尺寸计算............................................- 20 -4.3.1.2 型腔的高度尺寸计算............................................- 21 -4.3.2型芯结构设计与尺寸计算............................................- 21 -4.3.2.1型芯径向尺寸计算.................................................- 21 -4.3.2.2 型芯高度尺寸........................................................- 22 -4.4模架的选择..............................................................................- 23 -4.5 浇注系统的设计....................................................................- 24 -4.5.1 主流道的设计...............................................................- 25 -4.5.2 分流道设计...................................................................- 26 -4.5.3 浇口设计.......................................................................- 26 -4.5.4 冷料穴设计...................................................................- 27 -4.5.5 排气系统设计...............................................................- 28 -4.6 导向与定位机构....................................................................- 28 -4.6.1 导向机构的功用...........................................................- 29 -4.6.2 导柱的设计...................................................................- 29 -4.6.3 导套的设计...................................................................- 29 -4.6.4定位圈的设计................................................................- 30 -4.7 推出机构的设计....................................................................- 30 -4.8 冷却系统的设计与计算........................................................- 32 -4.8.1模具温度调节系统的设计............................................- 32 -4.8.2模具系统的热平衡计算................................................- 32 -4.9 侧向分型及抽芯机构的设计................................................- 36 -4.9.1 斜导柱的设计...............................................................- 37 -4.9.1.1 斜导柱倾斜角α的选择.........................................- 38 -4.9.1.2 圆柱形斜导柱直径的确定....................................- 38 -4.9.2 侧滑块设计...................................................................- 39 -4.9.3 楔紧块设计...................................................................- 40 -4.9.4 干涉现象.......................................................................- 40 -4.10 模具成型零部件材料的选择..............................................- 40 - 第五章试模........................................................................................- 42 -5.1 试模过程.................................................................................- 42 -5.2 试模过程中可能产生的缺陷、原因以及调整方法............- 42 - 设计小结..............................................................................................- 45 - 致谢......................................................................................................- 46 - 参考文献..............................................................................................- 47 -第一章绪论思路、、思路、目的和意义课题来源、1.1课题来源1、课题来源：生产实践2、思 路：通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤，软PVC等材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。
华铸cae在铸造工艺课程设计教学中的应用
华铸cae在铸造工艺课程设计教学中的应用华铸CAE是目前铸造工艺课程设计中必不可少的软件之一，它是铸造领域中最为先进的数值模拟软件之一，在铸造工艺课程中具有非常广泛的应用。
本文将从以下几个方面探讨华铸CAE在铸造工艺课程设计教学中的应用。
一、教学目标与内容的制定在铸造工艺课程设计教学中，教师首先需要确定该课程的教学目标，明确学生需要掌握的知识和技能。
然后，再根据教学目标，确定课程内容和教学方法。
利用华铸CAE软件，可以帮助教师模拟出不同形状、不同材料的铸件，分析铸件中可能存在的缺陷及其原因，并提出相应的改良措施。
教师可以通过让学生使用华铸CAE软件来进行铸造流程的模拟分析，使其深入了解铸造加工的具体流程、常用设备及其作用、常用材料的特性等等相关知识。
二、教学方法与手段的选择铸造工艺课程设计的教学方法和手段的选择主要就是如何利用高精度的计算机软件为学生提供更直观、更形象的教学内容。
通过设计一些小实验和实例来演示铸造加工过程的各个环节和步骤，可以帮助学生加深对铸造工艺的理解，同时增强学生对华铸CAE软件应用的掌握能力。
此外，教师可以利用多媒体技术，将华铸CAE软件的操作界面和实验结果以图片、动画等形式展示给学生，使学生更加直观地理解各种铸造工艺的分析过程。
三、教学效果与评估在铸造工艺课程设计教学过程中，教师需要对学生进行定期的测评和考核，以了解其掌握情况和学习效果。
此时，华铸CAE软件就是一个非常好的评估工具。
学生可以利用华铸CAE软件对设计出的铸件进行模拟分析，预测其可能存在的缺陷和问题，并提出改进建议。
同时，华铸CAE软件也可以输出多种相关报告，方便教师、学生进行对比分析和评估教学效果。
综上所述，华铸CAE软件在铸造工艺课程设计教学中无疑具有非常广泛的应用，它大大提高了教学质量和效率，为学生提供了更加直观、深入的铸造加工方面的知识和技能，是一种非常好的教学辅助工具。
毕业设计三通管注塑模具设计
三通管注塑模具设计赵大作者李梅指导教师摘要：三通管作为一种连接件在日常生活中应用普遍。
本文主要介绍了三通管注塑模具的设计进程。
本设计通过对塑件的工艺分析，肯定其主要成型工艺参数，设计了三通管注塑模具中的各个系统，如浇注系统、导向与定位机构、侧向分型和抽芯机构、脱模机构、分型面、冷却系统及排气系统等，并对所选用的注塑机参数进行了校核，最后绘制出模具的装配总图，完本钱文的编写。
该注塑模具为双分型面结构，一模一腔，采用滚轮式滑板侧向抽芯机构，利用推杆将塑件脱出，结构合理，运行靠得住。
整个设计进程不仅利用了传统的设计方式，还运用了CAD、PRO/E等技术，大大提高了设计的效率。
本次设计能增强对注塑模具成型原理的理解，同时锻炼了注塑模具设计和制造能力。
关键词：三通管注塑模具侧抽芯Three-way Pipe Injection Mold Design Abstract：The three-way pipe as a connection in daily life is used widely. This paper introduces the process of the three-way pipe injection mold design. Through to the analysis of the technology of plastic parts, determine its main molding process parameters, the design of injection mould three-way pipe each of the system, such as gating system, orientation and the position of the institutions, side parting and core-pulling mechanism, ejection mechanism, the parting surface, cooling systems and exhaust slot. And checked the selected injection molding machine parameters, finally draw mold assembly drawing, completes the preparation. This injection mold is two joint surfaces structure,dying structure adopted one module one cavity, used the side core-pulling mechanism of a slide,using the push rod plastic parts prolapse, it is a reasonable structure, reliable operation. The whole design process not only using traditional design method, still use of the CAD, PRO / E and other technology greatly improving the design efficiency. The design of injection mould can strengthen the understanding of forming principle, while exercising the injection moldingmould design and manufacturing ability.Key words：The three-way pipe injection mold side core-pulling目录第1 章 ............................................................................................................................................................... 绪论 11.1............................................................................................................................... 塑料成型在塑料工业中的地位 11.2............................................................................................................................................ 塑料成型模具的重要性 11.3........................................................................................................................................ 塑料成型技术的进展方向 1第2 章................................................................................................................................................. 塑件工艺分析 32.1......................................................................................................................................................................... 塑件图 32.2........................................................................................................................................................ 塑件原材料分析 32.3............................................................................................................................................................. 塑件形状分析 3第3 章................................................................................................................................................. 注塑工艺设计 43.1........................................................................................................................................................ 工艺参数的计算 43.1.1................................................................................................................................ 塑件的体积和质量的计算 43.1.2注塑机的选择 (4)3.2塑件注塑成型工艺参数 (5)第 4 章注塑模具整体设计 (6)4.1注射模浇注系统设计 (6)4.1.1主流道的设计 (6)4.1.2分流道的设计 (7)4.1.3冷料穴的设计 (8)4.1.4浇口的设计 (8)4.2分型面的设计 (9)4.3排气系统的设计 (9)4.4成型零部件设计 (9)4.4.1成型零部件的结构设计 (10)4.4.2成型零部件工作尺寸的计算 (11)4.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算 (13)4.5模架的选择 (13)4.6导向及脱模机构设计 (13)4.6.1导向机构设计 (13)4.6.2脱模机构设计 (15)第 5 章模具侧向分型与抽芯机构设计 (18)5.1侧向分型与抽芯机构的分类 (18)5.2侧向分型与抽芯机构的肯定 (18)5.3抽芯距和抽芯力的计算 (18)第 6 章温度调节系统的设计 (19)6.1温度调节系统的重要性 (19)6.2温度调节系统的设计计算 (19)6.3模具加热装置设计 (20)第7 章注塑机的校核 (21)7.1注射量校核 (21)7.2锁模力的校核 (21)7.3开模行程的校核 (22)7.4模具厚度的校核 (22)第8 章模具装配总图 (23)致谢 (25)参考文献： (26)第 1 章绪论1.1塑料成型在塑料工业中的地位塑料工业包括塑料生产和塑料制品生产两大部份。
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管状三通铸件铸造工艺的CAE毕业设计第1章绪论1.1铸造工艺和CAE的发展概况随着我国经济的快速发展，管道连接件的需要日益增多，而且管件的种类也越来越多。
由于采用锻造-切削加工的制造工艺不仅材料利用率低、模具寿命短而且后续加工切断了金属流线，影响其性能。
改为铸造方法，并利用CAE进行数值模拟，不仅可以减少工序，而且材料的利用率也可以大大提高，其经济效益和社会效益更为可观。
铸造技术正向着精确化、轻量化、节能化和绿色化的方向发展。
在传统的铸件工艺设计过程中，一直采用试错法来得到生产工艺，其工艺的定型是通过多次的浇注和修改, 反复摸索，直到得到能够满足设计要求的工艺方案，这就不可避免地带来了铸件工艺定型周期长、生产质量不稳定、作业成本高等许多不利因素，尤其是对于一些大型铸件和中小型企业的小批次铸件的工艺设计，更加增加了设计难度。
因此，就铸件的生产准备而言，迫切需要一种新的方法来解决这些问题。
计算机数值模拟技术在铸造中的应用，为解决这一问题提供了有效的手段。
利用计算机虚拟制造技术，可以在制造铸造工艺装备及浇注铸件之前，综合评价各种工艺方案与铸件质量的关系，并在计算机上模拟整个成型过程，预测铸造缺陷。
这样，铸造工艺人员就能够根据模拟结果及时修改工艺设计，省去了大量用于生产试验和摸索可行性铸造工艺而消耗的宝贵时间和费用。
将CAE 技术应用到铸造工艺的设计中是现代铸造工艺设计发展的方向。
1.1.1发展现状模具作为工业生产中的基础工艺装备, 是一种高附加值的高技术密集型产品, 也是高新技术产业化的重要领域, 尤其在汽车、电子、仪表、家电和通讯行业中应用广泛。
研究和发展模具技术, 对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义, 模具技术的水平及科技含量高低, 直接影响到模具工业产品的发展, 在很大程度上决定了产品的质量, 新产品的开发能力、企业的经济效益, 是衡量一个国家制造业水平的重要标志。
由于制造业产品信息相当复杂, 要实现企业生产自动化,在分离的CAD、CAE、CAM 之间还需要大量的人工工作, 这给企业自动化生产带来了极大地障碍, 且模具设计与制造周期可进一步缩短的空间较大, 模具CAD/CAE/ CAM 技术的使用, 极大地提高了产品质量, 加速了产品的开发, 缩短了从设计到生产的周期, 缩短了产品的上市周期, 实现了产品设计的自动化, 使设计人员从繁琐的绘图中解放出来, 集中精力进行创造性的劳动, 模具CAD/ CAE/ CAM 技术是模具工业发展的必然趋势。
尽管近年来我国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。
第一,专业化程度不高,生产规模小。
我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。
第二,技术含量及附加值低。
我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。
第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。
第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。
第五,材料损耗及能耗高污染严重。
中国铸铁件能耗比美国、日本高70%～120%。
第六,研发投入低、企业技术自主创新体系尚未形成。
发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。
生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。
在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。
砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统, 制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。
熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。
铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。
在CAE的应用方面，国外在航空航天、汽车、造船、机床制造等工业部门都已实现模具CAD/ CAE/ CAM 技术的应用。
如波音飞机公司应用模具CAD/ CAE/ CAM 技术, 在波音777 飞机上对全部零件进行了三维实体造型, 设计了除发动机以外的其他机械零件, 比传统设计和装配流程效率提高了一倍相比之下, 国内模具CAD/ CAE/ CAM 技术的研究和应用远落后于国外, 据统计, CAD/ CAE/ CAM 技术20 世纪末已应用于近百个工业领域。
到了21 世纪, CAD/ CAE/ CAM技术将在各行各业都有所应用, 可以说在目前的各个领域的制造业, 已离不开CAD/ CAE/ CAM 技术的应用, 其中CAD/ CAE/ CAM 技术在模具领域的应用最为出色, 其前景也将更为广阔。
1.2本设计的主要内容三通管,也叫T形管,是一个结构比较简单的非轴对称回转体,由两个圆柱形直管相贯形成。
三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，用途在于改变流体流动方向，主要用于医学、水利（节水灌溉、给水排水）、能源（石油、天然气）等工程领域。
由于计算机CAE 技术应用到铸造工艺的设计中是现代铸造工艺设计发展的方向。
本课题拟在传统铸造工艺设计手段基础上，结合采用AUTOCAD等建模软件、华铸CAE/InterCAST铸造工艺分析优化软件辅助管状三通铸件的铸造工艺设计。
以可视化的方式模拟铸造充型、凝固过程，直观显示铸造生产中容易出现的缺陷，并通过修改工艺提高铸件质量。
第2章铸造工艺方案数值模拟2.1 CAE软件介绍和使用2.1.1 CAE软件介绍以铸件充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件进行铸造工艺分析。
可以完成多种合金材质、多种铸造方法下铸件的凝固分析、流动分析以及流动和传热耦合计算分析。
实践应用证明，本系统在预测铸件缩孔缩松缺陷的倾向、改进和优化工艺，提高产品质量，降低废品率、减少浇冒口消耗，提高工艺出品率、缩短产品试制周期，降低生产成本、减少工艺设计对经验对人员的依赖，保持工艺设计水平稳定等诸多方面都有明显的效果。
2.1.2 CAE的使用CAE的使用主要有以下几个步骤：（1）新建工程如图2-1需要输入单位、操作人、铸件名、工艺号、材质。
并选择存储的位置（硬盘）图2-1 新建工程界面（2）前置处理如图2-2主要进行STL文件装配和网格剖分如图2-2前置处理界面（3）计算分析如图2-3用于铸造的充型过程、凝固过程以及流动与传热的耦合计算图2-3 计算分析界面（4）后置处理如图2-4图2-4 后置处理界面2.2三通实体建模及选择2.2.1三通实体建模三通铸造方案一如图2-5，铸造方案二如图2-6.两个方案区别在于浇注未知的选择不同图2-5 方案一图2-6方案二2.2.2网格剖分为了保证计算精度和计算速度，对铸件、冒口、砂型采用相同的网格尺寸，剖分步长取3mm，最终划分单元总数为118800.剖分结果如图2 -7.图2-7 剖分结果2.2.3热物参数的选择热物参数的选择合理与否对模拟计算准确性有着决定性影响。
三通的材质为可锻铸铁KTH300-06，其化学成分w(C)=2.7%～3.1%, w(Mn)=0.3%～0.6%, w(P)<0.3%, w(S)=0.18%, w(Si)=0.7%～1.1%,其余为Fe。
砂型选用呋喃树脂砂。
浇注工艺：浇注温度为1350℃，铸型、冒口初始温度为25℃，浇注时间30s。
2.3 方案一数值模拟结果及分析2.3.1凝固过程温度场从凝固过程温度场计算结果图2-8可以看出，铸件的大部分的温度分布均匀，只有在铸件的侧面位置，出现了温度分布的差异，这说明方案一的普通浇注系统，难以保证铸件的色温分布均匀，在产生温度差异的部位，有出现铸造缺陷的可能，结合温度场，可以发现缺陷可能产生的位置，并针对性的优化铸造工艺设计。
（a）（b）(c)图2-8 方案一铸件色温2.3.2凝固过程时间场凝固过程时间场反映铸件各部委凝固先后顺序，据此可以判断铸件是顺序凝固还是同事凝固，凝固过程中有无孤立凝固区域，是否会产生铸造缺陷。
铸件凝固时间分布如图2-9所示，可以看到铸件的凝固方式是顺序凝固，580S时铸件完全凝固。
整个凝固过程中两侧出现了孤立凝固区域，说明这一铸造工艺方案可能产生缺陷，需要优化铸造工艺。
(a) (b) (c)图2-9 方案一凝固过程2.3.3凝固过程缺陷分析分析了凝固过程的时间场和温度场，可以看出铸件的侧面和中间的凝固过程存在差异，这样导致了铸件侧面可能会产生铸造缺陷，具体的缺陷可能出现的部位如图2-10。
从图中可以看出，在铸件的下方，可能会出现缩孔缩松等铸造缺陷。
图2-10 方案一铸造缺陷2.4方案二的数值模拟的结果及分析2.4.2凝固过程温度场从图2-11凝固过程温度场计算结果可以看出，通过增加冒口补缩后，铸件的各部分温度分布更加均匀，没有出现侧面与中间的温度差，原来在方案一中可能出现缺陷的位置都进行了很好的补缩。
同时可以知道冒口的位置和尺寸都比较合适，可以消除铸造工艺分析中发现的缺陷。
(a) (b) (c)图2-11方案二铸件色温2.4.3凝固过程时间场依据图2-12的凝固时间分布，增加冒口后铸件在凝固时各部位的凝固速度基本相同，冒口基本实现了对铸件侧面的补缩。
(a) (b) (c)图2-12 方案二凝固过程2.4.4 凝固过程缺陷分析通过观察方案一的分析可以看出，在铸件的侧面可能会出现缩孔缩松缺陷，为了防止缺陷的产生，增加了冒口进行补缩。
增加冒口后的分析结果如图2-13，铸件侧面位置的铸造缺陷基本消除，铸造工艺得到了优化。
所以说明冒口的位置和尺寸符合要求。
图2-13方案二铸件缺陷2.5 结果讨论本次设计针对管状三通设计了两种铸造方案，凝固过程中由于方案二中新增的冒口有加热补缩作用，方案一在凝固过程中铸件色温分布不均匀，方案二利用冒口消除了两侧的温度差，如果排气通畅，方案二的效果要优于方案一。
通过数值模拟计算，可以看到方案一的侧面会出现缩松缩孔缺陷，影响浇注成型，改为方案二后，工艺方案基本符合要求，缺陷明显减少，但仍有部分位置缺陷难以消除，因此，还可以在两个铸造工艺方案的基础上进一步优化。
第3章铸造工艺方案确定3.1零件的工艺分析3.1.1零件的基本要求●产品生产性质——大批量生产●零件材质——KTH300-06●零件的外型示意图如图3-1所示，三通的零件图如图3-2所示，三通的外形轮廓尺寸为120mm*97.5mm*75mm，主要壁厚8mm，质量为1.35kg，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。
图3-1 三通外型示意图图3-2 三通零件图3.1.2零件的材料及材料的性能零件的材质为黑心可锻铸铁KTH300-06，金相组织为铁素体+团絮状石墨，具有中等强度、高塑形、高韧性。