鑄造工藝設(shè)計開題報告

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鑄造工藝設(shè)計應(yīng)用鑄造有關(guān)理論和系統(tǒng)知識生產(chǎn)鑄件的技術(shù)和方法。下面小編為大家?guī)龛T造工藝設(shè)計開題報告供大家參考！

鑄造工藝設(shè)計開題報告1

畢業(yè)設(shè)計(論文)題目

減速器箱體的鑄造工藝設(shè)計

選題的目的和意義

減速器是廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)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(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(shè)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(xiàn)有的鑄造工藝基礎(chǔ)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(shè)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(jié)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(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題

1．國內(nèi)研究現(xiàn)狀及存在問題：

總體上來說，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(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力。在國內(nèi)，只有少數(shù)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(nèi)部存在鑄造缺陷，導(dǎo)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(chǎn)供應(yīng)的社會化、專業(yè)化、商品化差距大，在品種質(zhì)量等方面遠不能滿足新工藝新技術(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，自動化程度低；工藝設(shè)計多憑個人經(jīng)驗，計算機技術(shù)應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；生產(chǎn)過程手工操作比例高，現(xiàn)場工人技術(shù)素質(zhì)低；先進的造型制芯工藝僅在少數(shù)大型汽車、內(nèi)燃機集團鑄造廠應(yīng)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(jié)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(biāo)準體系，但很多企業(yè)仍出于被動執(zhí)行標(biāo)準的狀態(tài)，企業(yè)標(biāo)準多低于GB（國標(biāo)）和ISO（國際標(biāo)準），有的企業(yè)廢品率高達30%；質(zhì)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(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，其原輔材料已經(jīng)形成了商品化系列化供應(yīng)體系，如在歐洲市場已經(jīng)建立跨國服務(wù)系統(tǒng)。生產(chǎn)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(fēng)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(chǎn)中，對材質(zhì)要求高，采用熱分析技術(shù)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(diào)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(shù)有效控制鑄件質(zhì)量。

普遍采用液態(tài)金屬過濾技術(shù)，過濾器可適應(yīng)高溫諸如鈷基、鎳基合金及不銹鋼液的過濾。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(yù)熱、降低熔化溫度、提高爐子運轉(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)條件差等因素而大量使用機器人。由于環(huán)保法制嚴格，鑄造廠都重視環(huán)保技術(shù)。

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(chǎn)全過程主動、從嚴執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準，鑄件廢品率僅2%-5%；標(biāo)準更新快（標(biāo)齡4-5年）；普遍進行ISO9000、ISO14000等認證。重視開發(fā)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，紛紛建立自己的主頁、站點。鑄造業(yè)的電子商務(wù)、遠程設(shè)計與制造、虛擬鑄造工廠等飛速發(fā)展。

主要研究內(nèi)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(shè)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(shè)計的鑄造工藝進行仿真模擬，分析仿  真結(jié)果，找到最優(yōu)的減速器箱體鑄造工藝設(shè)計；

研究方法、步驟和措施

（1）鑄造工藝設(shè)計

參考常用汽車減速器箱體的規(guī)格尺寸，結(jié)合李弘英、趙成志主編的《鑄造工藝設(shè)計》，設(shè)計減速器箱體的鑄造工藝過程

（2）步驟

參考國內(nèi)外對減速器箱體鑄造工藝的研究成果，結(jié)合本科階段所學(xué)的知識，對已有減速器箱體鑄造工藝進行大膽的改進，設(shè)計出幾種不同的設(shè)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(jié)果，得到最優(yōu)的減速器箱體鑄造設(shè)計方案。

（3）措施

查閱相關(guān)文獻和書籍，在現(xiàn)有減速器箱體鑄造工藝基礎(chǔ)上提出改進意見，設(shè)計改進的鑄造工藝；將設(shè)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(shè)計開題報告2

題目

HT250中坐鑄件砂型鑄造工藝設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容

本課題主要的任務(wù)是結(jié)合工藝設(shè)計和數(shù)值模擬來對HT250中坐鑄件的工藝方案設(shè)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(jīng)驗進行設(shè)計，往往出現(xiàn)了理論計算同生產(chǎn)情況相差較大的情況，這樣導(dǎo)致工藝更改頻繁，延長了產(chǎn)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(nèi)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(shè)計（論文）的技術(shù)路線及預(yù)期目標(biāo)

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(jié)合工藝設(shè)計，鑄造過程數(shù)值模擬和實際的試驗結(jié)果來完成產(chǎn)品的開發(fā)，從而建立一種新的開發(fā)產(chǎn)品的過程和方法。以便更好地對鑄型結(jié)構(gòu)及其配方進行設(shè)計，改進和提高，以適應(yīng)時代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應(yīng)用對鑄造生產(chǎn)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(yīng)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(shè)計、提高設(shè)計的質(zhì)量和科學(xué)性、縮短設(shè)計的周期、保證鑄件質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益。所以，從應(yīng)用的角度上講，各種數(shù)值模擬最終要服務(wù)于鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計。

畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容

本課題主要的任務(wù)是結(jié)合工藝設(shè)計和數(shù)值模擬來對HT250中坐鑄件的工藝方案設(shè)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(jīng)驗進行設(shè)計，往往出現(xiàn)了理論計算同生產(chǎn)情況相差較大的情況，這樣導(dǎo)致工藝更改頻繁，延長了產(chǎn)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(nèi)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(shè)計（論文）的技術(shù)路線及預(yù)期目標(biāo)

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(jié)合工藝設(shè)計，鑄造過程數(shù)值模擬和實際的試驗結(jié)果來完成產(chǎn)品的開發(fā)，從而建立一種新的開發(fā)產(chǎn)品的過程和方法。以便更好地對鑄型結(jié)構(gòu)及其配方進行設(shè)計，改進和提高，以適應(yīng)時代的要求。鑄造工藝CAD的發(fā)展和應(yīng)用對鑄造生產(chǎn)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(yīng)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(shè)計、提高設(shè)計的質(zhì)量和科學(xué)性、縮短設(shè)計的周期、保證鑄件質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益。所以，從應(yīng)用的角度上講，各種數(shù)值模擬最終要服務(wù)于鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)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(nèi)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(shè)計技術(shù)實施過程中的重要環(huán)節(jié)，屬于鑄造工藝設(shè)計的CAE。鑄件充型凝固過程數(shù)值模擬及缺陷預(yù)報技術(shù)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(jié)合判據(jù)函數(shù)預(yù)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(chǎn)品開發(fā)上，數(shù)值模擬技術(shù)可縮短工藝設(shè)計和產(chǎn)品試制周期，顯著降低能耗和材料消耗。深入開展該領(lǐng)域的研究、開發(fā)和應(yīng)用，對改變我國鑄造業(yè)落后面貌，推動鑄造生產(chǎn)現(xiàn)代化，增強中國鑄件產(chǎn)品在世界市場的競爭能力，具有十分重要的意義。

　　2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：

鑄造是機械裝備中不可缺少的廣泛應(yīng)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(yīng)用技術(shù)與發(fā)達國家相比是比較落后的。生產(chǎn)形狀復(fù)雜、型腔內(nèi)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移。但高精密、高附加值、高技術(shù)含量的鑄件，國外卻沒有向中國提供技術(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(jié)構(gòu)復(fù)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(biāo)，造成大氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境，成為我國當(dāng)前鑄造行業(yè)能源利用和技術(shù)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(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(nóng)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(nóng)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(zhì)會在體內(nèi)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(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(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(jīng)過水洗才能回用。按我國年產(chǎn)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(zāi)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(jié)約資源、提高生產(chǎn)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(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，對社會經(jīng)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(shù)的新型鑄造技術(shù)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(dāng)?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(jié)構(gòu)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(jié)果。而對于結(jié)構(gòu)復(fù)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(yù)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(jié)果經(jīng)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(yīng)力場分布等。

B、國內(nèi)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(yù)測鑄鋼件的縮孔縮松，并開始用于生產(chǎn)，流動場和應(yīng)力場的的模擬分析也取得進展。經(jīng)過30多年的不斷發(fā)展，鑄造模擬在工程應(yīng)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)中取得顯著的經(jīng)濟及社會效益。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(guān)系到人類社會可持續(xù)發(fā)展至關(guān)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(zāi)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(yīng)千方百計的在所有領(lǐng)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(shù)和工藝上的落后，致使鑄件在生產(chǎn)過程中，高能、高耗、污染排放、生產(chǎn)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(chǎn)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(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，已直接威脅著企業(yè)的經(jīng)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(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(zhì)的排放，進一步解決鑄造技術(shù)及工藝的這一重要課題。

3、參考文獻：

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