工业电炉：铸件铸造过程变形分析方法
来源:开封市华能电炉有限公司
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作者:huanengdl
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发布时间: 2017-04-24
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为了分析浇注过程中的铸件变形，本文涉及3个模型，第1个是包含加工余量的铸件形状，也就是铸造后要求的形状，本文将之称为铸件要求形状，其尺寸由铸件图确定，先根据铸件图用造型软件如Pro/E、UG等建立三维CAD模型，然后进行有限元网格剖分。
为了分析浇注过程中的铸件变形，本文涉及3个模型，第1个是包含加工余量的铸件形状，也就是铸造后要求的形状，本文将之称为铸件要求形状，其尺寸由铸件图确定，先根据铸件图用造型软件如Pro/E、UG等建立三维CAD模型，然后进行有限元网格剖分。即得到铸件要求形状；第2个是铸件热应力分析时的初始形状，也就是液态金属刚刚充满铸型时的形状、铸型型腔或模样形状，由铸件要求形状添加缩尺后得到，本文统一称为铸型型腔形状；第3个是数值模拟得到的最终铸件形状，也就是实际生产中得到的成品铸件，通过将铸型型腔形状作为数值模拟时铸件的初始形状进行模拟得到。要得到铸件的变形结果，不是直接将铸件凝固前后的形状对比，而是用模拟得到的最终铸件尺寸与铸件要求尺寸进行对比，其主要步骤如下。
模拟得到的最终铸件的尺寸计算
通常模拟结果是铸件离散节点的位移，因此由铸型型腔尺寸的节点坐标加位移结果计算出模拟得到的最终铸件的形状。
模拟得到的最终铸件尺寸与铸件要求形状的匹配。
用模拟得到的铸件与铸件要求形状进行对比，对比时在铸件上未发生变形的部分选取3个参考点进行匹配，女口无法确定未变形部位，可通过多次尝试，选取铸件上的变形趋势相对较小的点作为参考点。a中取铸件要求形状上O、P、Q点和模拟得到的最终铸件上相应的O2、P1、Q1点。
通过3个步骤实现2个铸件模型上对应点的匹配。
(1)平移变换，将模拟得到的最终铸件模型沿矢量O1O进行整体平移，使O点和O1点重合。
(2)旋转变换，将模拟得到的最终铸件绕O(O1)点旋转α角，使参考点连线OQ和O1Q1共线，。
(3)旋转变换，将模拟得到的最终铸件绕OQ(O1Q1)轴旋转，使三角形OPQ与0 1 Pl Ql共面。图形图像的平移旋转公式参见相关文献。
(4)计算模拟得到的最终铸件模型各节点与铸件要求形状对应节点的偏移量，即得到各部位变形。
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