Введение к работе
Актуальность темы. В решении проблемы получения качественных заготовок хорошо зарекомендовал себя метод литья с кристаллизацией под давлением (ЛКД), благодаря таким преимуществам как Высокая плотность отливок, уменьшенные припуски на механическую обработку, высокие физико-мехаи.. .еские и эксплуатационные свойства заготовок. Однако имеется ряд факторов, сдерживающих развитие метода. Одним из них является малый объем нормативно-технической Документации на технологический процесс (ТП) и на проектирование отливки и оснастки. Кроме того, процесс технологической подготовки производства (ТІШ), при использовании ЛКД, особенно этап конструирования и изготовления оснастки, - является сложным, длительный, и как следствие - дорогостоящим. Наиболее оптимальным способом преодоления этих положений является разработка системы автоматизированного проектирования (САПР) технологии и оснастки, которая долхла максимально охватывать имеющиеся наработки. В настоящее время в нашей стране вопрос разработки эффективных пакетов САПР ТП ЛКД не проработан, и решение этой проблемы является актуальной задачей.
Работа проводилась по программе САПР Государственного комитета по высшему и среднему специальному образованию РФ. Цель работы - провести анализ отливок, конструкций пресс-форм ЛКД и их элементов и классифицировать их с учетом специфики САПР;
разработать методику автоматизированного проектирования пресс-форм ЛКД. основанную на принятии ТПР согласно классификации процесса ЛКД, с выполнением в ходе проектирования автоматизированного расчета размеров элементов пресс-формы, назначением соответствующих литейных уклонов и припусков на усадку и обработку;
разработать методику расчета температурных полей системы стержень -отливка-матрица позволяющую обосновать необходимость применения принудительного (воздушного или жидкостного) охлаждения стержня, осуществить выбор материала разового.стержня и состава его покрытия, назначить технологические параметры литья;
разработать новые эффективные конструкции пресс-форм и их элементов, в том числе пресс-форм со стержнями, исключающие брак от-* ливок. вызванных неудовлетворительной работой стержней.'
Научная новизна. Получены следующие научные положения:
-
Исходя из сущности и особенностей способа ЛКД. оборудования для его осуществления и схем прессования произведена классификация отливок для ЛКД, конструкций пресс-форм ЛКД и их элементов на основе существующей классификации данного процесса с учетом требований автоматизированного проектирования.
-
Разработана методика и наее; основе создан программный
комплекс для автоматизированного проектирования пресс-форм ЛКД, работающий в среде системы AutoCAD на базе ПЭВМ IBM PC 386/486.
3. Разработаны методика, алгоритм и программа автоматизиро
ванного расчета температурных полей системы стержень-отливка-мат
рица, позволяющие определять конструктивные и технологические па
раметры процесса литья, исключающие брак отливок.
Практическая значимость работы и ее реализация в промышленности.
Разработанный и опробованный на ВНИИТСМ "Сириус" программный
комплекс автоматизированного проектирования пресс-форм ЛКД позво
ляет сократить сроки и повысить качество ТІШ, увеличить произво
дительность и поднять культуру труда инженеров литейщиков. Выпол
ненный автоматизированный расчет системы стержень-отливка-матрица
позволяет исключить брак отливок связанный с неправильным выбором
материала и конструкции стержня без затрат на опытное производс
тво. Разработаны новые конструкции пресс-форм, опробованные и
внедренные в производство. На пресс-форму с металлическим стерж
нем и на способ охлаждения стержня получены авторское свидетель
ство N 1770063 и патент Н 2043854.
Основные положения, представленные к защите: '
-
Методика автоматизированного проектирования пресс-форм ЛКД. основанная на принятии ТПР согласно классификации процесса ЛКД. В ходе проектирования производится автоматизированный расчет размеров эле іентов пресс-формы, назначение соответствующих литейных уклонов и припусков на обработку.
-
Методика расчета температурных полей системы стержень-отливка-матрица, позволяющая обоснованно выбирать конструкцию стержня и назначать технологические параметры литья.
-
Новые конструкции пресс-форм с металлическими стержнями: охлаждаемыми, исключающими брак отливок, вызванных неудовлетворительной работой стержней, и выплавляемыми, позволяющими получать отливки со сложными полостями. *
Апробация работы. Результаты работы в период с 1989 по 1995 год докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции в г. Москве {1989 г.), IX научной конференции молодых ученых и специалистов Волго-Вятского региона $ г.: Горьком (1989 г.), областной научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы и охрана труда в литейно-металлургическом производстве" в г,Нижнем Новгороде (1991 г.)'.:
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, защищены авторским свидетельством и патентом.. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы и приложения, включающего программы расчета а проектирования, акты внедрения и 4
пропиленного спробывакия, звгорсідае свидетельство, патент. Основная часть диссертации содержит 206 страниц машинописного текста, 1 таблицу. 55 рисунков, библиографию-из 85 наименований.