鑄造工藝設計開題報告
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鑄造工藝設計應用鑄造有關理論和系統(tǒng)知識生產鑄件的技術和方法。下面小編為大家?guī)龛T造工藝設計開題報告供大家參考！
鑄造工藝設計開題報告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濟各個領域的機械傳動裝置，它能實現(xiàn)降低速度、提高扭矩的特點，產品服務領域涉及冶金、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，因此必須通過改進減速器箱體的鑄造工藝過程來解決上述問題。
目前，減速器箱體鑄造工藝方法有很多，大體可分為三類，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(xiàn)狀上來看，并沒有取得理想的效果，由于減速器箱體的大小、澆注材料、澆注系統(tǒng)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性能影響較大，因此在現(xiàn)有的鑄造工藝基礎上，對現(xiàn)有鑄造工藝的改進來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減速器，通過設計多種鑄造工藝方法，將工藝過程首先進行二維和三維建模，接著用ProCast模擬仿真軟件進行數(shù)值模擬，最后根據(jù)模擬結果，分析各種鑄造方法的優(yōu)缺點，找到缺陷最少、用料最少、時間最省的鑄造工藝方法。
國內外研究現(xiàn)狀及存在的問題
1．國內研究現(xiàn)狀及存在問題：
總體上來說，我國在鑄造領域的學術研究與發(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領域也是出于領先水平，但很多研究成果僅局限于理論研究，很少轉化為現(xiàn)實的生產力。在國內，只有少數(shù)企業(yè)的鑄造技術能達到世界水平，行業(yè)整體的生產技術水平相對比較落后，鑄件內部存在鑄造缺陷，導致鑄件的力學性能較差，鑄造材料以及能源消耗高，經濟效益差，勞動條件惡劣，污染嚴重。具體表現(xiàn)在：鑄造模樣仍然以手工或簡單機械進行模具加工，模樣鑄造精度較低；鑄造原輔材料生產供應的社會化、專業(yè)化、商品化差距大，在品種質量等方面遠不能滿足新工藝新技術發(fā)展的需要；鑄造合金材料的生產水平、質量低；生產管理落后，自動化程度低；工藝設計多憑個人經驗，計算機技術應用少；鑄造技術裝備等基礎條件差；生產過程手工操作比例高，現(xiàn)場工人技術素質低；先進的造型制芯工藝僅在少數(shù)大型汽車、內燃機集團鑄造廠應用，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)仍出于被動執(zhí)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%；質量和市場意識不強，僅少數(shù)專業(yè)化鑄造企業(yè)通過了ISO9000認證。
2．國外研究現(xiàn)狀及存在問題：
總體上來看，發(fā)達國家具有先進的鑄造技術、良好的產品質量、較高的生產效率、較少的環(huán)境污染等特點，其原輔材料已經形成了商品化系列化供應體系，如在歐洲市場已經建立跨國服務系統(tǒng)。生產普遍實現(xiàn)機械化、自動化、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、外熱送風無爐襯水冷連續(xù)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(xù)脫硫或搖包脫硫使鐵液中硫含量達0.01%以下；在重要鑄件生產中，對材質要求高，采用熱分析技術及時準確控制C、Si含量，用直讀光譜儀2-3分鐘分析出十幾個元素含量且精度高，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，采用先進的無損檢測技術有效控制鑄件質量。
普遍采用液態(tài)金屬過濾技術，過濾器可適應高溫諸如鈷基、鎳基合金及不銹鋼液的過濾。采用熱風沖天爐、兩排大間距沖天爐和富氧送風，電爐采用爐料預熱、降低熔化溫度、提高爐子運轉率、減少爐蓋開啟時間，加強保溫和實行微機控制優(yōu)化熔煉工藝。在球墨鑄鐵件生產中廣泛采用小冒口和無冒口鑄造。鑄鋼件采用保溫冒口、保溫補貼，工藝出品率由60%提高到80%?？紤]人工成本高和生產條件差等因素而大量使用機器人。由于環(huán)保法制嚴格，鑄造廠都重視環(huán)保技術。
砂處理采用高效連續(xù)混砂機、人工智能型砂在線控制專家系統(tǒng),制芯工藝普遍采用樹脂砂熱、溫芯盒法和冷芯盒法。鑄造生產全過程主動、從嚴執(zhí)行技術標準，鑄件廢品率僅2%-5%；標準更新快（標齡4-5年）；普遍進行ISO9000、ISO14000等認證。重視開發(fā)使用互聯(lián)網技術，紛紛建立自己的主頁、站點。鑄造業(yè)的電子商務、遠程設計與制造、虛擬鑄造工廠等飛速發(fā)展。
主要研究內容
本文以常用汽車減速器箱體為研究對象，在以下方面開展研究工作：
（1）根據(jù)汽車減速器箱體大小規(guī)格繪制二維和三維機械圖；
（2）根據(jù)汽車減速器箱體大小規(guī)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
參考常用汽車減速器箱體的規(guī)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，結合本科階段所學的知識，對已有減速器箱體鑄造工藝進行大膽的改進，設計出幾種不同的設計方案，通過Pro/E繪制三維鑄造工藝圖，并用Procast鑄造仿真軟件進行仿真模擬，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
查閱相關文獻和書籍，在現(xiàn)有減速器箱體鑄造工藝基礎上提出改進意見，設計改進的鑄造工藝；將設計好的鑄造工藝通過Pro/E繪制工藝圖以及ProCast鑄造仿真軟件對鑄造工藝進行仿真模擬。
鑄造工藝設計開題報告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
本課題主要的任務是結合工藝設計和數(shù)值模擬來對HT250中坐鑄件的工藝方案設計。由于以前都采取傳統(tǒng)的理論方式進行澆注系統(tǒng)的計算或者不進行計算而完全靠經驗進行設計，往往出現(xiàn)了理論計算同生產情況相差較大的情況，這樣導致工藝更改頻繁，延長了產品的開發(fā)周期。
本課題通過改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來觀察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進工藝方案提供意見。使鑄件成品率能得以提高。
設計（論文）的技術路線及預期目標
采用了不同澆注溫度和不同的澆注時間對比，分析討論了其對充型過程和縮孔縮松的影響。結合工藝設計，鑄造過程數(shù)值模擬和實際的試驗結果來完成產品的開發(fā)，從而建立一種新的開發(fā)產品的過程和方法。以便更好地對鑄型結構及其配方進行設計，改進和提高，以適應時代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應用對鑄造生產具有重大的意義和價值。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、提高設計的質量和科學性、縮短設計的周期、保證鑄件質量和提高經濟效益。所以，從應用的角度上講，各種數(shù)值模擬最終要服務于鑄造工藝的優(yōu)化設計。
畢業(yè)設計（論文）的主要內容
本課題主要的任務是結合工藝設計和數(shù)值模擬來對HT250中坐鑄件的工藝方案設計。由于以前都采取傳統(tǒng)的理論方式進行澆注系統(tǒng)的計算或者不進行計算而完全靠經驗進行設計，往往出現(xiàn)了理論計算同生產情況相差較大的情況，這樣導致工藝更改頻繁，延長了產品的開發(fā)周期。
本課題通過改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來觀察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進工藝方案提供意見。使鑄件成品率能得以提高。
設計（論文）的技術路線及預期目標
采用了不同澆注溫度和不同的澆注時間對比，分析討論了其對充型過程和縮孔縮松的影響。結合工藝設計，鑄造過程數(shù)值模擬和實際的試驗結果來完成產品的開發(fā)，從而建立一種新的開發(fā)產品的過程和方法。以便更好地對鑄型結構及其配方進行設計，改進和提高，以適應時代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應用對鑄造生產具有重大的意義和價值。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、提高設計的質量和科學性、縮短設計的周期、保證鑄件質量和提高經濟效益。所以，從應用的角度上講，各種數(shù)值模擬最終要服務于鑄造工藝的優(yōu)化設計。
完成課題所需條件及落實措施
本課題通過改變其澆注溫度的高低和澆注速度的快慢，來觀察對其內部的縮松縮孔的影響。從而為改進工藝方案提供意見。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：
鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬是鑄造工藝設計技術實施過程中的重要環(huán)節(jié)，屬于鑄造工藝設計的CAE。鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬及缺陷預報技術可在計算機屏幕上展示鑄件充型凝固過程中液態(tài)金屬自由表面、速度場和溫度場的變化，結合判據(jù)函數(shù)預報常見鑄造缺陷。在工藝實施前對鑄件形成過程進行數(shù)值模擬試驗，可優(yōu)化或驗證所采用的鑄造工藝參數(shù)。在鑄件產品開發(fā)上，數(shù)值模擬技術可縮短工藝設計和產品試制周期，顯著降低能耗和材料消耗。深入開展該領域的研究、開發(fā)和應用，對改變我國鑄造業(yè)落后面貌，推動鑄造生產現(xiàn)代化，增強中國鑄件產品在世界市場的競爭能力，具有十分重要的意義。
2、國內外研究現(xiàn)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)在我國有著數(shù)千年的歷史，在應用技術與發(fā)達國家相比是比較落后的。生產形狀復雜、型腔內具有復雜結構的零部件，目前我國已經具有年產上億噸的生產能力，但是，高能耗、高污染、高廢品率、勞動密集使鑄造業(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向中國轉移。但高精密、高附加值、高技術含量的鑄件，國外卻沒有向中國提供技術。液壓泵體、閥體鑄件是鑄件中的'高端產品，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域試圖攻破的難題。我國鑄造行業(yè)技術落后問題十分嚴重，高污染、高勞動強度、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)能源利用和技術改造方面的一系列問題。
隨著我國鑄造行業(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，致使周圍的居民不能飲用地下水，同時周圍的農作物不能良好生長，以致于枯死；而人類吃了這樣的糧食，飲用周圍的地下水，有毒物質會在體內留存，患各種各樣的不治之癥。而鑄造中尤其是沖天爐在冶煉過程中產生含有大量的硫、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(jù)統(tǒng)計，鑄造工人年齡平均年齡不會超過50歲，而這個群體中，大部分人都會得肺氣腫、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采用大量的木材，據(jù)統(tǒng)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，其余經過水洗才能回用。按我國年產1500萬噸鑄造件，需要采掘河砂7500-9000萬噸河砂，900萬噸硼潤土，360萬噸煤粉，而每年向自然界中排放的煤粉渣就達3078萬噸，廢渣排放之處不能生長任何植物。如此大量的廢渣排放，長此以往，給人類會帶來災難性的污染。面對這種狀況，我們必須盡快改變落后的生產技術和工藝，采用高新技術及工藝，節(jié)約資源、提高生產效率，使鑄件成本大幅度降下來，在鑄造行業(yè)資金能源利用上采用高新技術，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，對社會經濟各方面可持續(xù)發(fā)展是一個非常重要的課題，這是我們開發(fā)高新技術的新型鑄造技術的宗旨。
A、國外發(fā)展的現(xiàn)狀：國外鑄造工藝CAD/CAE方面的研究已達到了相當?shù)乃?，并已逐步進入實用化階段。這主要反映在以下3個方面。(1)前期：根據(jù)實際物體的結構和形狀建立實體模型，并自動剖分為多面體單元。一般來講，對于形狀簡單的鑄件，通常采用二維的方法近似地進行數(shù)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足精度的要求。（2）中期：通過數(shù)值模擬計算法對熱平衡方程進行解析和縮孔縮松的預測判斷，同時也可通過求解Navier-Stokes方程來模擬充型過程等。 (3）后期：將計算的結果經分析后通過彩色圖形或圖象等方式動態(tài)地表示出來。如用二維方式顯示鑄件某一斷面或某點的溫度-時間動態(tài)曲線圖(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分布等。
B、國內發(fā)展的現(xiàn)狀：目前以可對鑄件凝固過程進行二維和三維溫度場的分析，預測鑄鋼件的縮孔縮松，并開始用于生產，流動場和應力場的的模擬分析也取得進展。經過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，已有很多商品軟件，并已在生產中取得顯著的經濟及社會效益。目前，模擬仿真技術已能用在壓力鑄造、熔模鑄造等精確成型制造工藝，而焊接過程的模擬仿真研究也取得可喜的進展。
隨著鑄造工業(yè)的快速發(fā)展，人口的增長，節(jié)約能源，能源的合理充分利用是關系到人類社會可持續(xù)發(fā)展至關重要的問題。眾所周知，能源資源是有限的，能源利用的浪費就意味著加速能源資源的枯竭，人類生存就會提前面臨危機的到來，那將是可怕的災難，對人類生存的嚴重威脅。因此，節(jié)省有限的能源，合理充分的利用現(xiàn)有的能源資源是一件非常重要的社會問題，必須引起人們的高度重視，并應千方百計的在所有領域中采取一切措施進行節(jié)能。我國鑄造行業(yè)近二十年來所用資源的開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，由于我們技術和工藝上的落后，致使鑄件在生產過程中，高能、高耗、污染排放、生產效率低下，沒有充分利用資源，節(jié)約資源。第二，還未能解決鑄件產品傳統(tǒng)工藝，硼潤土、硅砂、海石砂改為覆膜砂的課題，造成整個資源浪費的現(xiàn)實問題，解決資源消耗，環(huán)境污染，提高生產效率，已成為國民經濟的迫切需要。高值能源消耗和污染環(huán)境，破壞大自然，已直接威脅著企業(yè)的經濟效益和生存發(fā)展。鑄造行業(yè)的另一個問題是沖天爐處理技術，次技術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粗糙落后，使煤焦燃燒不充分，燃燒爐中的許多有害物質，給周圍環(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的排放，進一步解決鑄造技術及工藝的這一重要課題。
3、參考文獻：
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[7]王嘉敏 賈愛雪 《材料開發(fā)與應用》2008
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[10]杜新宇 任義磊 《新技術新工藝》2008
