CC BY
60
АГ7Г:Г г: ГТ^ТГТГГ, 7ГГГГ /щ
-3 (72), 2013 I III
ли»
ПРОИЗВОДСТВО
УДК 621 .74:658. 512 .2 Поступила 19.08.2013
А. Ф. СМЫКОВ, В. с. МОИСЕЕВ, МАТИ-РГТУ им. К. Э. Циолковского
УНИВЕРСАЛИЗАЦИЯ САПР ТП ФАСОННОГО ЛИТЬЯ
на основе поузлового расчета затвердевания отливок
Описана система для автоматизированного проектирования технологий гравитационного литья фасонных отливок на основе системы синтеза, в основе которой в качестве базового метода принят метод поузлового расчета затвердевания отливок.
The article describes system for computer-aided design technologies gravity casting of mold castings on the basis of synthesis system, based as the basic method accepted a rolling calculation of solidification of castings.
Одним из перспективных направлений решения задач оптимизационного проектирования технологий для гравитационного литья фасонных изделий из разных сплавов является система синтеза, в основе которой в качестве базового метода принят метод поузлового расчета затвердевания отливок . Этот метод универсален к методам гравитационного литья и геометрии отливок, позволяет решать обратные задачи и находить параметры технологического процесса прямым расчетом . Кроме того, он достаточно эффективно взаимодействует с другими методами и расчетными методиками для решения оптимизационных задач проектирования . Программы на его основе просты в эксплуатации, не требуют специальных компьютеров и апробированы в производственных условиях на разных типоразмерах отливок и методах литья
Метод поузлового расчета затвердевания отливок разработан с упрощением теоретической схемы явлений таким образом, чтобы, с одной стороны, математическая модель не содержала сложных дифференциальных уравнений общего вида и с другой - позволяла решать оптимизационные задачи технологии литья с достаточной для практики точностью
Основой расчетов служат уравнения теплового баланса узлов (элементов) отливки, для которых разработаны методики по определению входящих в них статей в зависимости от геометрических и теплофизических параметров форм, стержней, технологических средств воздействия, а также свойств сплавов [1] . Для решения задачи безде-
фектного формирования фасонной отливки на этапе заполнения рассчитывается скорость потока расплава и заполняемость им каналов формы, а на этапе затвердевания - продолжительность затвердевания в выделенных узлах, элементах (или их сечениях), после чего с использованием критериальных зависимостей анализируется возможность образования дефектов по плотности или структуре При обнаружении дефектов на любом из этапов выбирают и рассчитывают соответствующие технологические средства воздействия, устраняющие дефекты в выявленных местах отливки
В настоящее время разработаны специализированные пакеты прикладных программ (ППП) для проектирования определенных групп отливок, получаемых разными методами литья: для ЛВМ -лопатки ГТД и СГТУ, сектора лопаток ГТД (жаропрочные сплавы); для литья слитков в изложницах (жаропрочные сплавы); для литья корпусных отливок (магниевые сплавы) и др . [2-4].
Сдерживающим фактором развития САПР ТП является отсутствие ППП на основе универсальных автоматизированных систем оптимизационного проектирования ТПЛ, базирующихся на методах математической физики с развитыми методическим и программным аппаратами решения технологических задач литья, а также имеющих собственные встроенные графические системы или интерфейс для взаимодействия со стандартными пакетами машинной графики
Принципиальная структура САПР ТП для гравитационного литья фасонных отливок представ-
I 3 (72), 2013-
ной II . Взаимодействие между подсистемами осуществляется следующим образом . Вначале в графической подсистеме создаются чертежи проектируемого изделия и его 3D-модель . Далее в генераторе геометрического структурирования по 3D-модели в зависимости от базового расчетного метода осуществляется разбиение отливки и ее участков по заложенному разработчиком принципу, затем формируется граф расчетных объемов . В данном случае в качестве базового принят метод поузлового расчета затвердевания фасонных отливок . Поэтому проектируемая отливка разбивается на узлы и элементы, фиксируются их объемы, а также выделяются поверхности теплообмена с сопряженными элементами, формой и стержнями в соответствии со статьями теплового баланса Затем в расчетной подсистеме уже решаются задачи по оптимизации параметров технологического процесса литья с учетом способа литья, свойств сплавов и материалов для формообразования фасонной отливки и технологических средств воздействия
Литература
1.Н е у с т р у е в А .А . , М о и с е е в В .С . , С м ы к о в А . Ф . Разработка САПР технологических процессов литья . М. : ЭКОМЕТ, 2005 .
2 . Н е у с т р у е в А .А . , С м ы к о в А . Ф . , Д е н и с о в А .Я . , Л а т ы ш е в М. С . , Ф е д о с о в А .А . Автоматизированное проектирование техпроцессов литья по выплавляемым моделям турбинных лопаток // Литейное производство, 2002. № 7. С.23-24 .
3 .С м ы к о в А . Ф . , П е т р о в Д. Н. , Ф о ч е н к о в Б .А . Автоматизированная разработка технологии производства слитков из жаропрочных сплавов // Литейщик России . 2009 . № 11. С . 25-27.
4 . М о и с е е в К .В . , С м ы к о в А . Ф . , Б е р е ж н о й Д .В . Автоматизированное проектирование системы питания крупногабаритных корпусных отливок из легких сплавов // Технология легких сплавов . М. : ОАО ВИЛС . 2011. № 1. С . 69-72 .
Подсистема I
Построение геометрической модели отливки
Генератор геометрического сгруктурнровинпя
Подсистема Н
Оптимизация параметров технологических процессов литья
Расчет параметров техпроцессов литья
Выбор и расчет ¡технологических средств воздействия на затвердевай ие
Обобщенная схема универсальной САПР ТП фасонного литья
лена на рисунке . Она состоит из двух основных подсистем: геометрической подсистемы I и расчет-
