[01564266]QC系列高成品率快速成型铸造模具的研发和产业化

项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况：当今国内外中小型磨球(Ф50mm直径以下)的生产方式大多采用先进的底砂无箱造型线进行自动化流水作业，这种先进的生产方式不但大大的降低了劳动强度，提高了生产效率，稳定了磨球、磨段的质量，而且使生产工序流程化、工艺参数可控化的状态得到明显的改善。这种先进的造型线商依据设备的类型不同其快速成行的模板主要分为两类：一类垂直分型，一类水平分型。在国内，用于生产上述系列的中小磨球普遍采用脱模快捷方便的垂直分型的方法，垂直分型模板的设计对控制磨球质量、提高磨球工艺出品率和提高磨球工艺成品率有着直接的影响，这两点对提高产品质量和降低产品生产成本意义重大。该项目的研发团队在认真分析为底砂造型线服务的快速成型原理的基础上，着重分析和研究金属液初形后在其凝固过程中的合金特性，从流体运动学、动力学原理出发，通过采用flow-3D进行液体充型流态场的模拟，通过采用Ansys软件模拟模具热应力所造成的翘曲的影响，通过UG7.5版本软件对模具及模具夹持、定位、调心结构的综合性分析；通过采用Magmsoft软件对铸球、铸锻在冲型后的凝固过程模拟其温度场、凝固场、应力场、辐射场等获得的仿真结果，在客观分析的基础上建立能够生产出无不致密组织缺陷的模板，设计出应力小，变形小、使用寿命长的模板结构，并在合格工艺的基础上运用数据挖掘和分析技术对模板的工艺设计进行工艺优化，取得了较为圆满的效果，并在2010年开始成功的实现了较大规模的成果产业化。主要技术内容为：1、采用Magmsoft软件，在充分考虑实际生产条件下的环境条件，设计出无不致密组织的合格磨球工艺。采用将简化磨球铸造工艺和减小浇注系统体积为优化设计的总目标，在浇注系统形式上和浇注系统三维尺寸上进行了优化设计和考核；将仿真的最佳生产工艺采用调优设计的方法、运用周相迁移原理，经过三至四次主参数的试验、调整可园满得到最佳生产工艺：1)该工艺使磨球和磨段的工艺出品率由传统的70%提升到88%左右，实现了浇注系统铸造工艺内容的最佳化设计方案，仅此一项按单条垂直分型模具年产磨球、磨段产量计，一年可降低生产成本150万元人民币，真正实现了节能降耗在磨球、磨段生产装备上的技术创新、工艺创新、结构创新和手段创新的优良效果。2)采用Ansys分析软件对具有磨球、磨段工艺分析的基础上，对垂直分型的系列模板，在实际高温生产条件下，进行了温度场、应力、应变场的模拟，通过模拟仿真技术，完成了具有国际先进水平、国内领先水平的耐高温、高刚性模具结构的创新设计，使垂直分型模板使用寿命提高了1.5倍以上；使它的模具翘曲等热变形程度稳定的控制在正常生产所允许的范围内，真正体现了采用现代仿真软件和仿真技术，用于解决生产实际问题，用于进行模具结构设计的应用。在该领域内，圆满完成上述两项主要成果，起到了标志性成果的科技引领作用。