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基于CAE技术的铸件的浇注系统设计及工艺优化的中期报告

1.研究背景及意义

铸造作为一种重要的制造加工方法，在现代工业中占有重要地位。通过铸造可以将熔化的金属液注入模具中，在模具中冷却凝固形成各种复杂形状的铸件。浇注系统是铸造过程中的一个重要组成部分，它直接影响到铸件的形态、质量、缺陷等关键参数，因此对于铸件的浇注系统设计及工艺优化研究具有重要的意义。

目前，随着计算机辅助工程（CAE）技术的发展，可以通过仿真软件模拟铸件的浇注过程，快速、准确地预测各种参数，包括浇注温度、凝固速度、压力等，从而优化铸件的浇注系统设计及工艺参数设置，提高铸件的质量、降低生产成本、减少铸造缺陷。

2.研究方法

本研究将采用CAE技术，借助ProCAST软件进行铸件的浇注系统设计及工艺优化。具体而言，将通过以下步骤实现：

（1）构建三维模型：先根据实际需求，利用CAD软件构建一个包含铸件、模具和浇注系统的三维模型。

（2）设置物理模型：在ProCAST软件中，根据铸件材料、模具材料、熔体性质等数据，设置相应的物理模型。

（3）设置计算参数：通过设置计算参数，包括浇注参数、时间参数、材料参数、模拟方法等，来确定仿真计算的基本条件。

（4）仿真计算：在计算机上进行仿真计算，模拟铸件的整个浇注过程。在仿真计算过程中，可以实时得到各种关键参数的变化情况，包括温度、压力、凝固速度等。

（5）结果分析：通过分析仿真结果，包括温度场、流场、凝固结构等关键参数，评估浇注系统的优化效果，从而制定最终优化方案。

3.预期结果

通过本研究，可以得到以下预期结果：

（1）完成铸件的浇注系统设计及工艺优化：通过仿真计算，得到最优的铸件浇注系统设计及工艺参数设置方案，以提高铸件的质量、降低成本、减少铸造缺陷。

（2）验证仿真计算的准确性与可靠性：通过与实验数据进行对比分析，验证仿真计算的准确性与可靠性，为将来的研究提供参考依据。

（3）推广应用CAE技术：通过本研究，宣传和推广计算机辅助工程（CAE）技术在铸造领域中的应用，提高铸造行业的技术水平和竞争力。

4.计划进度

本研究的计划进度如下：

（1）建模和材料性能测定：2021年7月-8月

（2）仿真计算及结果分析：2021年9月-10月

（3）编写中期报告：2021年11月

（4）继续定量分析和优化：2021年12月

（5）完成毕业论文：2022年4月

5.研究意义

本研究的意义在于：

（1）提高铸件的质量：通过优化浇注系统设计及工艺参数设置，可以提高铸件的质量，减少制品的次品率。

（2）减少生产成本：通过优化工艺参数设置，可以减少废品率，从而降低生产成本。

（3）推广计算机辅助工程技术：此项研究将CAE技术和铸造工艺相结合，推广计算机辅助工程技术在铸造行业中的应用，促进工艺水平和技术创新，提高行业竞争力。