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工業(yè)電爐：鑄件鑄造過程變形分析方法

來源:開封市華能電爐有限公司 | 作者:huanengdl | 發(fā)布時(shí)間: 2017-04-24 | 4758 次瀏覽 | 分享到:

為了分析澆注過程中的鑄件變形，本文涉及3個(gè)模型，第1個(gè)是包含加工余量的鑄件形狀，也就是鑄造后要求的形狀，本文將之稱為鑄件要求形狀，其尺寸由鑄件圖確定，先根據(jù)鑄件圖用造型軟件如Pro/E、UG等建立三維CAD模型，然后進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分。

    為了分析澆注過程中的鑄件變形，本文涉及3個(gè)模型，第1個(gè)是包含加工余量的鑄件形狀，也就是鑄造后要求的形狀，本文將之稱為鑄件要求形狀，其尺寸由鑄件圖確定，先根據(jù)鑄件圖用造型軟件如Pro/E、UG等建立三維CAD模型，然后進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分。即得到鑄件要求形狀；第2個(gè)是鑄件熱應(yīng)力分析時(shí)的初始形狀，也就是液態(tài)金屬剛剛充滿鑄型時(shí)的形狀、鑄型型腔或模樣形狀，由鑄件要求形狀添加縮尺后得到，本文統(tǒng)一稱為鑄型型腔形狀；第3個(gè)是數(shù)值模擬得到的最終鑄件形狀，也就是實(shí)際生產(chǎn)中得到的成品鑄件，通過將鑄型型腔形狀作為數(shù)值模擬時(shí)鑄件的初始形狀進(jìn)行模擬得到。要得到鑄件的變形結(jié)果，不是直接將鑄件凝固前后的形狀對(duì)比，而是用模擬得到的最終鑄件尺寸與鑄件要求尺寸進(jìn)行對(duì)比，其主要步驟如下。
    模擬得到的最終鑄件的尺寸計(jì)算
    通常模擬結(jié)果是鑄件離散節(jié)點(diǎn)的位移，因此由鑄型型腔尺寸的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)加位移結(jié)果計(jì)算出模擬得到的最終鑄件的形狀。
    模擬得到的最終鑄件尺寸與鑄件要求形狀的匹配。
    用模擬得到的鑄件與鑄件要求形狀進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比時(shí)在鑄件上未發(fā)生變形的部分選取3個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行匹配，女口無法確定未變形部位，可通過多次嘗試，選取鑄件上的變形趨勢(shì)相對(duì)較小的點(diǎn)作為參考點(diǎn)。a中取鑄件要求形狀上O、P、Q點(diǎn)和模擬得到的最終鑄件上相應(yīng)的O2、P1、Q1點(diǎn)。
    通過3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)2個(gè)鑄件模型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的匹配。
    (1)平移變換，將模擬得到的最終鑄件模型沿矢量O1O進(jìn)行整體平移，使O點(diǎn)和O1點(diǎn)重合。
    (2)旋轉(zhuǎn)變換，將模擬得到的最終鑄件繞O(O1)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)α角，使參考點(diǎn)連線OQ和O1Q1共線，。
    (3)旋轉(zhuǎn)變換，將模擬得到的最終鑄件繞OQ(O1Q1)軸旋轉(zhuǎn)，使三角形OPQ與0 1 Pl Ql共面。圖形圖像的平移旋轉(zhuǎn)公式參見相關(guān)文獻(xiàn)。
    (4)計(jì)算模擬得到的最終鑄件模型各節(jié)點(diǎn)與鑄件要求形狀對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的偏移量，即得到各部位變形。

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