計算機三維繪圖在液壓件鑄造中的應用 03

2022-10-17 06:30:07 字數 4084 閱讀 9457

**計算機輔助鑄造

液壓件是機電工業的基礎元器件之一,而液壓鑄件則是這個基礎件的基礎。液壓鑄件一般外型相對較簡單,內腔結構複雜,相對位置度要求較高。液壓件一般都承受高壓,不允許有任何縮松、縮孔等鑄造缺陷。

這些特點都增加了液壓件的設計和鑄造難度。

隨著計算機技術的飛速發展,計算機已經進入了各個行業。在鑄造行業也不例外,計算機的應用給設計人員提供了很大的幫助,將許多複雜過程簡單化。特別是三維繪圖軟體的應用,使鑄件的整個設計過程很直觀的呈現在設計師面前。

原來依靠經驗和繁瑣的計算才能解決的問題,現在靠計算機就能完成。有效地提高鑄造工藝設計過程的準確性和設計進度,為鑄件質量提供了保障。

現以生產菱形法蘭液壓閥的設計過程為例詳細說明一下三維繪圖軟體在鑄造設計中的應用:

一、 接圖

1、 接客戶圖紙。由於各鑄造廠的生產條件不同、設計理念不同,在鑄造工藝設計時各有各的特點、各有各的方案,許多設計理念只適用於自己本廠,並不能適用於所有鑄造廠。大多數以加工為主的客戶對不同鑄造廠的設計理念不易把握,且對鑄造行業了解不多,所設計的鑄件圖紙往往不適合鑄造或不適合於某鑄造廠。

所以大部分客戶往往以加工零件圖作為交流圖紙使用。由鑄造廠設計人員根據本廠的實際情況,按自己的設計理念設計鑄件圖紙。

2、 審圖紙。接到客戶圖紙後開始按照客戶所提供的加工圖紙進行三維圖的繪製。當客戶以加工圖紙作為交流圖紙時,鑄造設計人員需認真審圖。

加工圖紙是為加工而設計的,加工時工人接到圖紙對照鑄件可進行加工,然而關於鑄件自身結構中的一些定形定位尺寸加工圖紙中往往不會標註。如發現此種情況應盡快與客戶聯絡,由客戶進行確定。

3、 改善結構。在根據加工圖紙繪製加工後三維圖時,很容易發現一些不太適合鑄造,或適合鑄造但容易產生鑄造缺陷的結構或過渡,此時就要向客戶提出一些修改建議。還可以發現什麼部位為此液壓件的高壓區,以便在工藝設計時澆冒口位置盡量避免零件高壓區(如圖1中g位置)。

只有經過認真審核確定圖紙沒有問題時才能接下圖紙,進行加工圖到鑄件的設計過程。

二、 設計鑄件

通常情況,鑄件的形狀、尺寸與零件是不一樣的,模具的尺寸、形狀與鑄件也是不一樣的,鑄件是連線模具與零件的中間產物,所以鑄件的設計非常重要。主要是一些工藝引數的設計:加工餘量、拔模斜度、鑄造圓角等。

設計鑄件,以客戶的加工零件圖為基礎,本著適合鑄造、利於分型、便於工藝布局、減少鑄造缺陷、適應本廠生產條件為原則進行設計,一般借助於前面繪製的加工後三維圖,直接在三維圖上進行更改設計,可以減少重複操作,有效地提高工作效率,也可以避免一些錯誤的發生。

圖11、 處理不鑄孔。在零件上有一些孔不便於鑄造或是由加工生成的孔,鑄造時此類孔不鑄出稱為不鑄孔。在設計鑄件時將這類孔在鑄件三維圖上刪除。

如圖1所示,圖中標示①的螺紋孔,此類孔由加工生成,僅起到緊固連線之用,不用做通油孔。標示②的孔,在零件結構中用做通油孔也由加工產生,但由於尺寸太小,鑄造不易實現。標示③的孔由於干涉模具分型,不易鑄出。

2、 選定鑄件分型面。如圖1中所示,由於閥體中結構⑤不便於加工應由鑄造產生,所以此鑄件僅有如圖1所示的一種分型方式。

3、 增加加工量。凡加工零件圖上標註加工符號的面上都要根據加工需求適當增加加工量,一般2-4mm,應直接在三維圖上加工面上新增加工量,如圖1所示a、b、c三個面。對於內腔環槽位置,加工量可適當放小一點,使內腔結構盡量簡單,便於芯子出模。

對於放完加工量的面最好在三維圖中用不同的顏色標示,便於區別。以免在放加工量的過程中有漏放或重放的現象發生。

4、 增加鑄造圓角。為了便於模具出模,防止尖角應力集中造成的鑄造缺陷產生。在各面與面的交接處均要增加鑄造圓角,鑄件中不允許出現尖角位置,鑄造圓角一般r2-r5。

當鑄件三維圖繪製完成之後,應將鑄件三維圖轉換為鑄件工程圖,做為內部圖紙,供檢驗測量鑄件之用。

三、 工藝方案設計

當鑄件三維圖設計好之後,鑄件實體更直觀的呈現在設計人員面前,對於鑄件的外形內腔有了直接的認識,在三維圖的基礎上能夠更全面更合理地考慮工藝布局。

在設計過程中可以借助三維繪圖軟體中的評估工具對鑄件的質量(kg)、表面積、體積和重心等引數直接計算得出。從而得出鑄件的模數。為工藝設計提供有利的資料支援。

特別是對於一些比較複雜的異型結構產品。就避免了繁瑣的手工計算,而且計算精度較手工計算更加精確。在液壓件設計時的注意事項:

1、 確定加工定位基準面。液壓件內腔與外型的相對位置度要求較一般鑄件要高。所以在設計時一定要弄清加工定位基準面。

如圖1所示a面為加工定位基準面,鑄件則要盡量保證a面的表面質量,所以工藝設計時將a面朝下澆注。此種工藝設計能有效的防止竄芯、彎芯、斷芯等鑄缺陷的發生。保證鑄件內腔與外型較高的相對位置度。

2、 確定零件高壓區。圖1中標註g的位置為高壓區,在設計澆冒口時,將澆冒口放在圖1中標註m的位置。澆冒口位置比較容易產生疏鬆等鑄造缺陷,液壓件高壓區應避開澆冒口位置。

以免造成開裂洩漏。

3、 確定澆注系統形狀。潮模砂造型常會因衝砂或落砂造成鑄件缺陷。如圖2所示澆注系統盡量做到光滑,且拔模斜度要大一些可有效防止衝砂落砂的產生。

①為澆口杯、②為過濾網片、③為澆口嘴、④為反澆道。澆口杯做的越光滑越有利於減少衝砂,新增過濾網能有效防止外界的砂子落入型腔,還可以過濾鐵液防止鐵液中的雜質進入鑄型形成鑄造缺陷。由於此零件高度差過大所以增加反澆道,起到緩衝作用,防止鐵液直接由③澆入,落差太大沖毀砂型。

所以澆注系統要做得盡量圓滑,使鐵液能夠緩和的流入鑄型,避免鐵液在澆注過程中發生激盪。

4、 計算工藝出品率。澆注系統和鑄件均設計完成時,利用三維繪圖軟體的評估工具對鑄件和澆冒口的質量(kg)進行估算。可以準確的計算出工藝出品率,如圖2所示造型澆注方式採用平做立澆,出品率一般較高,可達65%--80%,此種工藝布局能有效提高鐵液利用率。

當計算的出品率低於60%應考慮是否應該採取一型多件的工藝布局,或其他更合理的工藝方式。對於造型澆注採用平做立澆的布局時一般都是一型兩件,兩模具關於澆注系統中心線相對稱布置。

當生產工藝確定後,便著手設計模具及芯子。在模具和芯子設計過程中應使芯子芯頭定位方式適合上述工藝布局。要方便下芯、合箱等操作。

四、 設計模具及芯子

1、 確定芯頭定位方式。如圖3所示芯子中③④⑤⑥幾處結構在鑄件中相對於外形的角度要求比較嚴格。所以芯子一定有比較可靠的角度定位方式。

如圖所示模具和芯子採用⑧和①相互配合的芯頭定位方式,可利用芯頭的兩斜面自動定心,固定芯子角度防止芯子在澆注過程中發生轉動現象,從而確保③④⑤⑥幾處結構相對於鑄件外形的角度;⑧處模具芯頭做成尖角而芯子則做成圓角(如①),可以留出芯頭落砂空間,用來容納下芯時不注意落入的型砂;⑧處芯頭和模具圓端麵之間保留一定的距離,下芯合箱後可以將芯子勾住,確保芯子的軸向固定不會發生竄芯,從而保證了鑄件內腔各結構相對於端麵的尺寸;在菱形一端做芯頭②,確保芯子與外形的同心度。

2、 確定芯子分盒方式。根據芯子結構確定最佳芯盒分盒方式,如圖3所示,只有採用沿⑦分盒最為合適。結構③④⑤都能順利出模。

結構⑥不便於加工產生,只能由芯子帶出,由於結構⑥在w處形成死角,不利於芯子出模,所以應由活塊帶出。

3、 設定收縮率。根據不同材質的收縮率不同進行設定。利用軟體的收縮功能,選擇按尺寸收縮即可,套用公式1+s。

軟體設定的收縮率為整體收縮,對於不同的工藝布局,模具不同位置的收縮率並不完全相同。對於不適用的位置要進行手工調整,如菱形法蘭液壓閥,當造型澆注工藝採用平做立澆時由於菱形法蘭置於最低端,澆注後菱形法蘭的厚度不會產生收縮。所以應手動將菱形法蘭厚度的收縮率調小或調為零收縮。

4、 設定拔模斜度。分型方式確定後⑦,所有垂直於分型線的面都要設定拔模斜度以便於起模。潮模砂造型,模具拔模斜度一般1°—3°,芯子使用熱芯盒射砂工藝,芯子拔模斜度一般0.

5°--1°。模具和芯子芯頭相配合處的拔模斜度應一致,以便能更準確的確定芯子與外型的相對位置度。在設計時拔模斜度盡量做小,便於起模即可。

模具不同結構處的拔模方式應加以區分,如菱形法蘭液壓閥,菱形端麵處應採用平面拔模,而圓形端處則應採用錐面拔模方式。

由客戶加工圖紙,到模具芯子圖設計完成,整個設計過程告一段落。

綜上所述,可以得出以下結論:

(1) 利用計算機三維繪圖軟體可以貫穿鑄件設計的整個過程。

(2) 以三維圖為基礎設計鑄件圖、工藝布局圖、模具圖等工藝檔案,可有效縮短設計週期,解放生產力,提高生產效率。

(3) 三維圖能將枯燥的二維圖生動形象的展現在設計人員面前,使整個過程更直觀清晰。

(4) 三維繪圖軟體自帶的一些計算機功能,將過去繁瑣複雜的計算變的簡單易行,將過去經驗化的過程變得引數化、合理化。

(5) 三維繪圖軟體較二維繪圖速度快,準確性好,效率高具有很廣闊的應用前景。

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