“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛

创建时间:  2011/10/24  郭远益   浏览次数:   返回

        "永冠杯"第二届中国大学生铸造工艺设计大赛于2010年10 月在杭州正式启动,于2011年6月8日在大连理工大学正式结束。在学院专家组老师和杨弋涛老师的指导下,我们组的参赛作品获得全国硕士生组三等奖。
        我们的选题为"F件-铝合金框架铸造工艺设计"。其中包括铝合金框架的三维设计、铸造工艺设计以及ADSTEFAN软件辅助优化三部分。我们组的成员为郭远益、梁冬和张卫鹏三人。
        2010年10月份到2011年1月份,我们小组成员开始着手学习铸造方面的专业知识,包括分型情况、拔模斜度、加工余量、砂芯情况等;另外分析铸造材质要求,包括铸造材料、性能标准、基本熔炼工艺、生产的难易程度等。
        2011年1月份开始,我们小组正式开始了实际的设计工作。由于首次接触铸造设计工作,其中犯了许多错误。在杨弋涛老师的悉心指导下,我们对铸造方面的一些感性认识开始理性化,不断摸索、边做边学,渐渐的对设计流程有了直观的认识,同时形成了自己的设计思路。
        面临的挑战:由于框架类铸件的主体形状大多呈"口"字形、"井"字形或近似"口"字形、"井"字形,而且截面多扁平,属于铸造工艺性很差的铸件。铝合金的特点是:容积热容量小而导热率大,致使在流动的过程中温度迅速降低,极易氧化和吸气,且氧化物的比重与铝液相近,使混入铝液中的氧化物难以浮起;凝固体积收缩大,容易产生缩孔或缩松。因此,这就要求设计合理的浇铸工艺,以确保尽可能的减少缩孔、缩松、冷隔、浇不足等缺陷,让铸件综合性能达到或是超过标准规定。
        从所给零件图可以看出,该铸件的外形轮廓尺寸较大且壁薄,若浇注系统设计不合理,可能造成浇不足、冷隔或因局部过热而产生缩松等铸造缺陷。因此必须设计合理的工艺方案,并根据模拟的情况对方案进行及时的调整,使得铸件的综合力学性能达到甚至超过国家标准。
        2011年3月份开学后进入冲刺阶段设计阶段。但是在ProE三维造型、AutoCAD等软件的实际情况应用成为工艺设计的又一困境。此时,团队合作的积极作用愈发显著。我们进行相应的分工和交叉合作。其中张卫鹏负责浇注系统的设计,郭远益负责ProE三维造型和铸造工艺图、型板图等二维AutoCAD图形的绘制,梁冬负责铸造工艺方案实施计算机模拟辅助优化。我们共同努力,最终完成了工艺设计的初稿。然而,由于赶进度争取时间,我们忽视了设计中许多重要的细节问题,幸由杨老师老师指正,得以及时改善。
        为尽快取得合适的铸造工艺参数,同时为了节约做实验的成本,有必要对所设计的铸造工艺方案实施计算机模拟辅助优化。通过对充型、凝固等过程的数值模拟,分析各个工艺参数对所获得铸件组织性能的影响,从而验证或优化所设计的工艺方案。避免铸造过程中的缺陷,获得优异的性能。
        通过解决设计中出现的问题,我们学会了很多实用的铸造知识,提高了自己的能力,但是还存在经验上的不足,需要继续的努力学习,来提高自己的水平。学习第一,比赛第二。这是我们组成员初次参加非本专业类大赛,其中遇到的问题和困惑可想而知。多亏了杨老师的悉心指导和帮助,才慢慢走上设计的正轨、不断完善并最终获得硕士生组三等奖。一个人不可能学到所有的知识,是团队合作让我们真正坚持下来。另外,学会了如何把一个看似复杂的课题分解为许多简单的小问题逐个解决,是我们参加这次铸造设计大赛外我们宝贵的收获。

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