鑄造工藝設計開(kāi)題報告
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鑄造工藝設計應用鑄造有關(guān)理論和系統知識生產(chǎn)鑄件的技術(shù)和方法。下面小編為大家帶來(lái)鑄造工藝設計開(kāi)題報告供大家參考！
鑄造工藝設計開(kāi)題報告1
畢業(yè)設計(論文)題目
減速器箱體的鑄造工藝設計
選題的目的和意義
減速器是廣泛應用于國民經(jīng)濟各個(gè)領(lǐng)域的機械傳動(dòng)裝置，它能實(shí)現降低速度、提高扭矩的特點(diǎn)，產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、電力、工程機械及石化等行業(yè)。但目前減速器箱體鑄造箱體存在著(zhù)氣孔、澆不足、隔冷等缺陷，而且工藝出品率不高，鑄件的合格率較低，因此必須通過(guò)改進(jìn)減速器箱體的鑄造工藝過(guò)程來(lái)解決上述問(wèn)題。
目前，減速器箱體鑄造工藝方法有很多，大體可分為三類(lèi)，一是立做立澆工藝，二是平做平澆工藝，三是V法鑄造工藝。這些方法在一定程度上減少了減速器箱體的氣孔、澆不足和隔冷等缺陷，但從研究現狀上來(lái)看，并沒(méi)有取得理想的效果，由于減速器箱體的大小、澆注材料、澆注系統設計等差異，減速器箱體的氣孔、澆不足和隔冷等缺陷的減少程度大不一樣，從而對減速器箱體的力學(xué)性能影響較大，因此在現有的鑄造工藝基礎上，對現有鑄造工藝的改進(jìn)來(lái)使得減速器箱體的鑄造缺陷降低到最低，提高鑄件的合格率。本課題針對常用汽車(chē)減速器，通過(guò)設計多種鑄造工藝方法，將工藝過(guò)程首先進(jìn)行二維和三維建模，接著(zhù)用ProCast模擬仿真軟件進(jìn)行數值模擬，最后根據模擬結果，分析各種鑄造方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找到缺陷最少、用料最少、時(shí)間最省的鑄造工藝方法。
國內外研究現狀及存在的問(wèn)題
1．國內研究現狀及存在問(wèn)題：
總體上來(lái)說(shuō)，我國在鑄造領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究與發(fā)達國家相比，研究成果并不落后于發(fā)達國家，其中很多研究成果在世界相關(guān)領(lǐng)域也是出于領(lǐng)先水平，但很多研究成果僅局限于理論研究，很少轉化為現實(shí)的生產(chǎn)力。在國內，只有少數企業(yè)的鑄造技術(shù)能達到世界水平，行業(yè)整體的生產(chǎn)技術(shù)水平相對比較落后，鑄件內部存在鑄造缺陷，導致鑄件的力學(xué)性能較差，鑄造材料以及能源消耗高，經(jīng)濟效益差，勞動(dòng)條件惡劣，污染嚴重。具體表現在：鑄造模樣仍然以手工或簡(jiǎn)單機械進(jìn)行模具加工，模樣鑄造精度較低；鑄造原輔材料生產(chǎn)供應的社會(huì )化、專(zhuān)業(yè)化、商品化差距大，在品種質(zhì)量等方面遠不能滿(mǎn)足新工藝新技術(shù)發(fā)展的需要；鑄造合金材料的生產(chǎn)水平、質(zhì)量低；生產(chǎn)管理落后，自動(dòng)化程度低；工藝設計多憑個(gè)人經(jīng)驗，計算機技術(shù)應用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎條件差；生產(chǎn)過(guò)程手工操作比例高，現場(chǎng)工人技術(shù)素質(zhì)低；先進(jìn)的造型制芯工藝僅在少數大型汽車(chē)、內燃機集團鑄造廠(chǎng)應用，大多鑄造企業(yè)仍用震壓造型機甚至手工造型，制芯以桐油、合脂和粘土等粘結劑砂為主。
我國雖然已經(jīng)建成了比較完整的鑄造行業(yè)標準體系，但很多企業(yè)仍出于被動(dòng)執行標準的狀態(tài)，企業(yè)標準多低于GB（國標）和ISO（國際標準），有的企業(yè)廢品率高達30%；質(zhì)量和市場(chǎng)意識不強，僅少數專(zhuān)業(yè)化鑄造企業(yè)通過(guò)了ISO9000認證。
2．國外研究現狀及存在問(wèn)題：
總體上來(lái)看，發(fā)達國家具有先進(jìn)的鑄造技術(shù)、良好的產(chǎn)品質(zhì)量、較高的生產(chǎn)效率、較少的環(huán)境污染等特點(diǎn)，其原輔材料已經(jīng)形成了商品化系列化供應體系，如在歐洲市場(chǎng)已經(jīng)建立跨國服務(wù)系統。生產(chǎn)普遍實(shí)現機械化、自動(dòng)化、智能化（計算機控制、機器人操作）。
鑄鐵熔煉使用大型、高效、除塵、微機測控、外熱送風(fēng)無(wú)爐襯水冷連續作業(yè)沖天爐，普遍使用鑄造焦，沖天爐或電爐與沖天爐雙聯(lián)熔煉，采用氮氣連續脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達0.01%以下；在重要鑄件生產(chǎn)中，對材質(zhì)要求高，采用熱分析技術(shù)及時(shí)準確控制C、Si含量，用直讀光譜儀2-3分鐘分析出十幾個(gè)元素含量且精度高，C、S分析與調控可使超低碳不銹鋼的C、S含量得以準確控制，采用先進(jìn)的無(wú)損檢測技術(shù)有效控制鑄件質(zhì)量。
普遍采用液態(tài)金屬過(guò)濾技術(shù)，過(guò)濾器可適應高溫諸如鈷基、鎳基合金及不銹鋼液的過(guò)濾。采用熱風(fēng)沖天爐、兩排大間距沖天爐和富氧送風(fēng)，電爐采用爐料預熱、降低熔化溫度、提高爐子運轉率、減少爐蓋開(kāi)啟時(shí)間，加強保溫和實(shí)行微機控制優(yōu)化熔煉工藝。在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中廣泛采用小冒口和無(wú)冒口鑄造。鑄鋼件采用保溫冒口、保溫補貼，工藝出品率由60%提高到80%。考慮人工成本高和生產(chǎn)條件差等因素而大量使用機器人。由于環(huán)保法制嚴格，鑄造廠(chǎng)都重視環(huán)保技術(shù)。
砂處理采用高效連續混砂機、人工智能型砂在線(xiàn)控制專(zhuān)家系統,制芯工藝普遍采用樹(shù)脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。鑄造生產(chǎn)全過(guò)程主動(dòng)、從嚴執行技術(shù)標準，鑄件廢品率僅2%-5%；標準更新快（標齡4-5年）；普遍進(jìn)行ISO9000、ISO14000等認證。重視開(kāi)發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，紛紛建立自己的主頁(yè)、站點(diǎn)。鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠程設計與制造、虛擬鑄造工廠(chǎng)等飛速發(fā)展。
主要研究?jì)热?/strong>
本文以常用汽車(chē)減速器箱體為研究對象，在以下方面開(kāi)展研究工作：
（1）根據汽車(chē)減速器箱體大小規格繪制二維和三維機械圖；
（2）根據汽車(chē)減速器箱體大小規格設計鑄造工藝圖；
（3）使用Pro/E軟件繪制減速器箱體的鑄造工藝圖；
（4）采用ProCast鑄造仿真軟件對設計的鑄造工藝進(jìn)行仿真模擬，分析仿 真結果，找到最優(yōu)的減速器箱體鑄造工藝設計；
研究方法、步驟和措施
（1）鑄造工藝設計
參考常用汽車(chē)減速器箱體的規格尺寸，結合李弘英、趙成志主編的《鑄造工藝設計》，設計減速器箱體的鑄造工藝過(guò)程
（2）步驟
參考國內外對減速器箱體鑄造工藝的研究成果，結合本科階段所學(xué)的知識，對已有減速器箱體鑄造工藝進(jìn)行大膽的改進(jìn)，設計出幾種不同的設計方案，通過(guò)Pro/E繪制三維鑄造工藝圖，并用Procast鑄造仿真軟件進(jìn)行仿真模擬，分析仿真結果，得到最優(yōu)的減速器箱體鑄造設計方案。
（3）措施
查閱相關(guān)文獻和書(shū)籍，在現有減速器箱體鑄造工藝基礎上提出改進(jìn)意見(jiàn)，設計改進(jìn)的鑄造工藝；將設計好的鑄造工藝通過(guò)Pro/E繪制工藝圖以及ProCast鑄造仿真軟件對鑄造工藝進(jìn)行仿真模擬。
鑄造工藝設計開(kāi)題報告2
題目
HT250中坐鑄件砂型鑄造工藝設計
畢業(yè)設計（論文）的主要內容
本課題主要的任務(wù)是結合工藝設計和數值模擬來(lái)對HT250中坐鑄件的工藝方案設計。由于以前都采取傳統的理論方式進(jìn)行澆注系統的計算或者不進(jìn)行計算而完全靠經(jīng)驗進(jìn)行設計，往往出現了理論計算同生產(chǎn)情況相差較大的情況，這樣導致工藝更改頻繁，延長(cháng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。
本課題通過(guò)改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來(lái)觀(guān)察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進(jìn)工藝方案提供意見(jiàn)。使鑄件成品率能得以提高。
設計（論文）的技術(shù)路線(xiàn)及預期目標
采用了不同澆注溫度和不同的澆注時(shí)間對比，分析討論了其對充型過(guò)程和縮孔縮松的影響。結合工藝設計，鑄造過(guò)程數值模擬和實(shí)際的試驗結果來(lái)完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，從而建立一種新的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的過(guò)程和方法。以便更好地對鑄型結構及其配方進(jìn)行設計，改進(jìn)和提高，以適應時(shí)代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應用對鑄造生產(chǎn)具有重大的意義和價(jià)值。但必須清楚地認識到鑄造工藝CAD不是目的，而是手段。應用和加速發(fā)展鑄造工藝CAD是為了鑄造工藝的最優(yōu)化設計、提高設計的質(zhì)量和科學(xué)性、縮短設計的周期、保證鑄件質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益。所以，從應用的角度上講，各種數值模擬最終要服務(wù)于鑄造工藝的優(yōu)化設計。
畢業(yè)設計（論文）的主要內容
本課題主要的任務(wù)是結合工藝設計和數值模擬來(lái)對HT250中坐鑄件的工藝方案設計。由于以前都采取傳統的理論方式進(jìn)行澆注系統的計算或者不進(jìn)行計算而完全靠經(jīng)驗進(jìn)行設計，往往出現了理論計算同生產(chǎn)情況相差較大的情況，這樣導致工藝更改頻繁，延長(cháng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。
本課題通過(guò)改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來(lái)觀(guān)察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進(jìn)工藝方案提供意見(jiàn)。使鑄件成品率能得以提高。
設計（論文）的技術(shù)路線(xiàn)及預期目標
采用了不同澆注溫度和不同的澆注時(shí)間對比，分析討論了其對充型過(guò)程和縮孔縮松的影響。結合工藝設計，鑄造過(guò)程數值模擬和實(shí)際的試驗結果來(lái)完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，從而建立一種新的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的過(guò)程和方法。以便更好地對鑄型結構及其配方進(jìn)行設計，改進(jìn)和提高，以適應時(shí)代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應用對鑄造生產(chǎn)具有重大的意義和價(jià)值。但必須清楚地認識到鑄造工藝CAD不是目的，而是手段。應用和加速發(fā)展鑄造工藝CAD是為了鑄造工藝的最優(yōu)化設計、提高設計的質(zhì)量和科學(xué)性、縮短設計的周期、保證鑄件質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益。所以，從應用的角度上講，各種數值模擬最終要服務(wù)于鑄造工藝的優(yōu)化設計。
完成課題所需條件及落實(shí)措施
本課題通過(guò)改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來(lái)觀(guān)察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進(jìn)工藝方案提供意見(jiàn)。使鑄件成品率能得以提高。
參考文獻、資料
1、選題的目的意義：
鑄件充型凝固過(guò)程數值模擬是鑄造工藝設計技術(shù)實(shí)施過(guò)程中的重要環(huán)節，屬于鑄造工藝設計的CAE。鑄件充型凝固過(guò)程數值模擬及缺陷預報技術(shù)可在計算機屏幕上展示鑄件充型凝固過(guò)程中液態(tài)金屬自由表面、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化，結合判據函數預報常見(jiàn)鑄造缺陷。在工藝實(shí)施前對鑄件形成過(guò)程進(jìn)行數值模擬試驗，可優(yōu)化或驗證所采用的鑄造工藝參數。在鑄件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上，數值模擬技術(shù)可縮短工藝設計和產(chǎn)品試制周期，顯著(zhù)降低能耗和材料消耗。深入開(kāi)展該領(lǐng)域的研究、開(kāi)發(fā)和應用，對改變我國鑄造業(yè)落后面貌，推動(dòng)鑄造生產(chǎn)現代化，增強中國鑄件產(chǎn)品在世界市場(chǎng)的競爭能力，具有十分重要的意義。
2、國內外研究現狀：
鑄造是機械裝備中不可缺少的廣泛應用零部件的加工手段，鑄造行業(yè)在我國有著(zhù)數千年的歷史，在應用技術(shù)與發(fā)達國家相比是比較落后的。生產(chǎn)形狀復雜、型腔內具有復雜結構的零部件，目前我國已經(jīng)具有年產(chǎn)上億噸的生產(chǎn)能力，但是，高能耗、高污染、高廢品率、勞動(dòng)密集使鑄造業(yè)的發(fā)展受到嚴重制約，尤其是鑄造行業(yè)對環(huán)境的污染使國外紛紛把鑄件的生產(chǎn)向中國轉移。但高精密、高附加值、高技術(shù)含量的鑄件，國外卻沒(méi)有向中國提供技術(shù)。液壓泵體、閥體鑄件是鑄件中的'高端產(chǎn)品，精度高、型腔結構復雜、耐滲壓性能要求高，因此精密液壓鑄件一直是鑄造領(lǐng)域試圖攻破的難題。我國鑄造行業(yè)技術(shù)落后問(wèn)題十分嚴重，高污染、高勞動(dòng)強度、高浪費、高成本。煙氣排放污染物含量難以達標，造成大氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境，成為我國當前鑄造行業(yè)能源利用和技術(shù)改造方面的一系列問(wèn)題。
隨著(zhù)我國鑄造行業(yè)的快速發(fā)展，鑄造行業(yè)的對環(huán)境的污染已經(jīng)非常嚴重，鑄造用砂含有大量的硫、磷、汞等大量危害生命的化學(xué)元素。城市中鑄造企業(yè)將鑄造用砂排放到江、河、湖、海中，農村中的鑄造企業(yè)將鑄造用砂排放到枯井、田間地頭、河邊，致使周?chē)木用癫荒茱嬘玫叵滤瑫r(shí)周?chē)霓r作物不能良好生長(cháng)，以致于枯死；而人類(lèi)吃了這樣的糧食，飲用周?chē)牡叵滤卸疚镔|(zhì)會(huì )在體內留存，患各種各樣的不治之癥。而鑄造中尤其是沖天爐在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生含有大量的硫、磷等有毒濃煙和粉塵，直接排放到大氣層中，造成嚴重的空氣污染。而鑄造工人是受污染最嚴重的群體，據統計，鑄造工人年齡平均年齡不會(huì )超過(guò)50歲，而這個(gè)群體中，大部分人都會(huì )得肺氣腫、矽肺病、肺癌、肝癌等不治之癥。
鑄造行業(yè)對能源的消耗也是居工業(yè)之首。鑄造采用的大量煤粉沙都是直接從自然界獲取的，鑄造所用模型每年都會(huì )采用大量的木材，據統計，平均每噸鑄件需用河砂5-6噸砂，600公斤硼潤土，240公斤煤粉，其中30%排掉，其余經(jīng)過(guò)水洗才能回用。按我國年產(chǎn)1500萬(wàn)噸鑄造件，需要采掘河砂7500-9000萬(wàn)噸河砂，900萬(wàn)噸硼潤土，360萬(wàn)噸煤粉，而每年向自然界中排放的煤粉渣就達3078萬(wàn)噸，廢渣排放之處不能生長(cháng)任何植物。如此大量的廢渣排放，長(cháng)此以往，給人類(lèi)會(huì )帶來(lái)災難性的污染。面對這種狀況，我們必須盡快改變落后的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，采用高新技術(shù)及工藝，節約資源、提高生產(chǎn)效率，使鑄件成本大幅度降下來(lái)，在鑄造行業(yè)資金能源利用上采用高新技術(shù)，最大限度的挖潛和減少浪費，這對企業(yè)和國家的資金積累，對社會(huì )經(jīng)濟各方面可持續發(fā)展是一個(gè)非常重要的課題，這是我們開(kāi)發(fā)高新技術(shù)的新型鑄造技術(shù)的宗旨。
A、國外發(fā)展的現狀：國外鑄造工藝CAD/CAE方面的研究已達到了相當的水平，并已逐步進(jìn)入實(shí)用化階段。這主要反映在以下3個(gè)方面。(1)前期：根據實(shí)際物體的結構和形狀建立實(shí)體模型，并自動(dòng)剖分為多面體單元。一般來(lái)講，對于形狀簡(jiǎn)單的鑄件，通常采用二維的方法近似地進(jìn)行數值模擬就可得到較為精確的結果。而對于結構復雜的鑄件，則需三維模擬計算才能滿(mǎn)足精度的要求。（2）中期：通過(guò)數值模擬計算法對熱平衡方程進(jìn)行解析和縮孔縮松的預測判斷，同時(shí)也可通過(guò)求解Navier-Stokes方程來(lái)模擬充型過(guò)程等。 (3）后期：將計算的結果經(jīng)分析后通過(guò)彩色圖形或圖象等方式動(dòng)態(tài)地表示出來(lái)。如用二維方式顯示鑄件某一斷面或某點(diǎn)的溫度-時(shí)間動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖(圖3所示)，用三維方式顯示鑄件的溫度變化、縮孔縮松的形成、或是反映鑄件的應力場(chǎng)分布等。
B、國內發(fā)展的現狀：目前以可對鑄件凝固過(guò)程進(jìn)行二維和三維溫度場(chǎng)的分析，預測鑄鋼件的縮孔縮松，并開(kāi)始用于生產(chǎn)，流動(dòng)場(chǎng)和應力場(chǎng)的的模擬分析也取得進(jìn)展。經(jīng)過(guò)30多年的不斷發(fā)展，鑄造模擬在工程應用已是一項十分成熟的技術(shù)，已有很多商品軟件，并已在生產(chǎn)中取得顯著(zhù)的經(jīng)濟及社會(huì )效益。目前，模擬仿真技術(shù)已能用在壓力鑄造、熔模鑄造等精確成型制造工藝，而焊接過(guò)程的模擬仿真研究也取得可喜的進(jìn)展。
隨著(zhù)鑄造工業(yè)的快速發(fā)展，人口的增長(cháng)，節約能源，能源的合理充分利用是關(guān)系到人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展至關(guān)重要的問(wèn)題。眾所周知，能源資源是有限的，能源利用的浪費就意味著(zhù)加速能源資源的枯竭，人類(lèi)生存就會(huì )提前面臨危機的到來(lái)，那將是可怕的災難，對人類(lèi)生存的嚴重威脅。因此，節省有限的能源，合理充分的利用現有的能源資源是一件非常重要的社會(huì )問(wèn)題，必須引起人們的高度重視，并應千方百計的在所有領(lǐng)域中采取一切措施進(jìn)行節能。我國鑄造行業(yè)近二十年來(lái)所用資源的開(kāi)采和利用得以飛速發(fā)展，我國資源雖然比較豐富，但畢竟有限，因此，在利用方面必須物盡其用，不能浪費，可是在鑄造行業(yè)能源材料方面存在著(zhù)巨大的浪費。造成浪費的潛在原因有兩方面：第一，由于我們技術(shù)和工藝上的落后，致使鑄件在生產(chǎn)過(guò)程中，高能、高耗、污染排放、生產(chǎn)效率低下，沒(méi)有充分利用資源，節約資源。第二，還未能解決鑄件產(chǎn)品傳統工藝，硼潤土、硅砂、海石砂改為覆膜砂的課題，造成整個(gè)資源浪費的現實(shí)問(wèn)題，解決資源消耗，環(huán)境污染，提高生產(chǎn)效率，已成為國民經(jīng)濟的迫切需要。高值能源消耗和污染環(huán)境，破壞大自然，已直接威脅著(zhù)企業(yè)的經(jīng)濟效益和生存發(fā)展。鑄造行業(yè)的另一個(gè)問(wèn)題是沖天爐處理技術(shù)，次技術(shù)嚴重造成了空氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境。由于沖天爐處理燃燒技術(shù)粗糙落后，使煤焦燃燒不充分，燃燒爐中的許多有害物質(zhì)，給周?chē)h(huán)境造成了極大危害。為了保護我們的生存環(huán)境，必須減少空氣污染以及有害物質(zhì)的排放，進(jìn)一步解決鑄造技術(shù)及工藝的這一重要課題。
3、參考文獻：
[1]侯賀濤 李翠翠 謝慶智 陳祥洲 《鑄造技術(shù)》2008
[2]張俊法 關(guān)紅宇 《鑄造技術(shù)》2009
[3]范新會(huì ) 魏朋義 《材料工程》2008
[4]武增臣 龍思遠 徐紹勇 《鑄造》2007
[5]羅繼相 《特種鑄造及有色合金》2008
[6]伊淑蓮 段希仁 《鑄造》2009
[7]王嘉敏 賈愛(ài)雪 《材料開(kāi)發(fā)與應用》2008
[8]張敬芝 廖丕博 《鑄造設備研究》2008
[9]盧勤杰 張德成 盧全鐸 《鑄造技術(shù)》2007
[10]杜新宇 任義磊 《新技術(shù)新工藝》2008
