1澆注系統(tǒng)CAD的組成

　　按照澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方法，將澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊分為澆注方式確定、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定、澆注時(shí)間確定、阻流斷面面積確定、各組元斷面形狀和尺寸確定等（見1）。對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目前很多軟件也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)最佳澆注時(shí)間，然后以此為依據(jù)計(jì)算各部位截面積。本軟件則是在保證最小充型速度的基礎(chǔ)上，得到水力學(xué)理論和水力模擬的結(jié)果，以澆注系統(tǒng)內(nèi)部各部位所允許的最大紊流程度為限制條件，確定各部位的截面積與形狀，得出的結(jié)果具有較強(qiáng)的理論根據(jù)。軟件可按照程序提供的參數(shù)運(yùn)行，也可根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)修改參數(shù)繼續(xù)運(yùn)行，吸取有益的經(jīng)驗(yàn)，以提高設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。內(nèi)澆道的個(gè)數(shù)和位置應(yīng)有利于液體金屬能迅速而且均等地流入型腔，并有利于實(shí)現(xiàn)方向性凝固。

　　（1）澆注系統(tǒng)布置形式的選擇，澆注系統(tǒng)CAD設(shè)置了幾種單向澆道和雙向澆道的布置形式，以及幾種常見的澆注系統(tǒng)布置形式。澆注方式的不同是指內(nèi)澆道在鑄件上的相對(duì)位置的不同，不同的鑄造合金由于其化學(xué)成分、熔點(diǎn)和流動(dòng)性等的差異，所采用的澆注方式有很大的不同。普通灰鑄鐵熔點(diǎn)較低，氧化傾向小，流動(dòng)性好，所以可以根據(jù)鑄件的具體情況采用各種類型的澆注方式。

　?。?）澆注金屬的質(zhì)量和工藝出品率的計(jì)算，澆注金屬液的質(zhì)量包括鑄件毛質(zhì)量和澆冒口的質(zhì)量，工藝出品率（ %） =鑄件毛質(zhì)量/澆總注質(zhì)量（包括澆冒口）×100 %.

　　（3）確定流量系數(shù)μ值，μ值大小與澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、澆注方式、鑄型特點(diǎn)（如復(fù)雜程度、壁厚、有無明冒口和出氣孔、鑄型的透氣性和發(fā)氣性等）及合金的特性等因素有關(guān)。

　?。?）確定有效壓頭，有效壓頭是指作用在內(nèi)澆道的液體金屬背壓。實(shí)際上型腔中的金屬液面的位置隨時(shí)間而變化，因此這個(gè)背壓是變化的，有效壓頭只是為了簡(jiǎn)化計(jì)算而假定的平均壓頭（如下式）。

　　Hp=H0-p2/ 2c

　　式中Hp―――平均壓力頭（cm） ；H 0―――內(nèi)澆道至澆道杯液面的高度（cm） ；c―――鑄件的高度（cm） ；p―――內(nèi)澆道以上的鑄件高度（cm）。

　　對(duì)于封閉式澆注系統(tǒng)，頂注時(shí)p = 0 ，H p = H 0；底注時(shí)p = C，H p = H 0 - C / 2 ；中間注人時(shí)如p = c / 2則H p = H 0 - c / 8 ；為了保證金屬液能充滿直澆道最遠(yuǎn)的鑄件最高部位，鑄件最高點(diǎn)離澆口杯內(nèi)液面的高度必須有一最小值稱剩余壓頭H p = H 0 - p。當(dāng)鑄件尺寸較大而壁又較薄，以及在液態(tài)金屬流程較遠(yuǎn)的情況下，需用壓力角核算剩余壓頭是否足夠。其計(jì)算方法如下式：H p = L tgа式中L―――鑄件最遠(yuǎn)最高點(diǎn)至直澆道中心線的水平距離，mm ；α―――壓力角。

　?。?）確定澆注時(shí)間，充滿澆注系統(tǒng)和型腔所需要的時(shí)間叫澆注時(shí)間。澆注的全部液體金屬的量除以澆注時(shí)間所得之值稱為澆注速度。澆注時(shí)間和澆注速度對(duì)各種鑄造缺陷的產(chǎn)生有很大影響，必須選擇合適的值。為了保證金屬液在型腔中平穩(wěn)充填，避免使液態(tài)金屬氧化和吸氣，又能防止鑄件產(chǎn)生冷隔和澆不足缺陷，必須保證金屬液在型腔中有合適的上升速度。這一點(diǎn)是確定澆注時(shí)間的依據(jù)。這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短決定于合金的種類、鑄件的特性（復(fù)雜程度、結(jié)構(gòu)、尺寸及壁厚等）和所用澆注系統(tǒng)的類型。

　?。?）確定澆注系統(tǒng)各組元的斷面尺寸，確定澆道比，所謂澆道比是指澆注系統(tǒng)的直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的斷面積之比，也就是直澆道斷面積：橫澆道總斷面積：內(nèi)澆道總斷面積，根據(jù)澆道比，澆注系統(tǒng)大致可以分為封閉式，開放式和半開放式3種。根據(jù)假設(shè)，利用伯努利方程計(jì)算阻流截面位于分配直澆道上部時(shí)的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和金屬液充填情況。確定的內(nèi)澆道截面尺寸，必須滿足設(shè)計(jì)人員對(duì)各層內(nèi)澆道之間流量分配及流動(dòng)狀態(tài)的要求，使得金屬液能平穩(wěn)地充滿鑄型型腔，并形成合理的溫度分布，以利于鑄件縱向（或橫向）的定向凝固或同時(shí)凝固?？赏茖?dǎo)出各層內(nèi)澆道截面積與各澆道流量比以及各層內(nèi)澆道流入百分比的關(guān)系。

　?。?）澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道截面和澆口杯的繪制，本軟件提供了6種形式的內(nèi)澆道截面，提供了4種形式的澆道，是澆口杯繪制界面，是澆道橫截面繪制。

　?。?）設(shè)計(jì)校核，校核假定的流量系數(shù)，產(chǎn)生鑄造（探討數(shù)控加工在鑄造模具制造業(yè)中的應(yīng)用）缺陷的可能性，澆注系統(tǒng)各組元的流速與壓力分布等。

　　2澆注系統(tǒng)CAD主要開發(fā)技術(shù)在本系統(tǒng)的鑄造工藝CAD子系統(tǒng)中，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊所采用的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)都是固定的，不同的只是鑄件的具體尺寸。因此這類模塊首先根據(jù)鑄件的種類、形狀、模數(shù)、尺寸等參數(shù)，用SQL Server建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫，在繪圖前計(jì)算機(jī)首先計(jì)算鑄件的工藝參數(shù)，然后通過交互的數(shù)據(jù)傳遞在屏幕上將計(jì)算結(jié)果自動(dòng)轉(zhuǎn)化為圖形。是這類模塊的設(shè)計(jì)原理。

　　3結(jié)論

　　鑄造工藝澆注系統(tǒng)CAD可以提高設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)效率，避免重復(fù)勞動(dòng)?？梢源娣敝氐蔫T造工藝計(jì)算，并且快速繪制出鑄造工藝澆注系統(tǒng)圖。本軟件適合中小鑄造企業(yè)使用，系統(tǒng)的推廣可提高鑄造企業(yè)信息化的水平，極大地提高工作效率和準(zhǔn)確性。為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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