大连理工大学
材料科学与工程学院
硕士研究生学位论文选题报告
姓学专
名：李佳号：21105079业：材料加工工程
论文题目：船用桨毂体铸造工艺计算机辅助优化设计指导教师：王同敏教授填表日期：2012年11月5日
一、文献综述（1、课题所属研究领域；2、课题的理论意义和应用价值；3、国内外研究概况及
发展趋势4、本论文主要研究目标；5、参考文献）1、课题所属研究领域
《船用桨毂体铸造工艺计算机辅助优化设计》属于材料加工工程应用领域。
2、课题的理论意义和应用价值
桨毂体是调距螺旋桨装置的核心部件之一，它既是推进功率的承载部件，又是调距的最终执行机构1，故对
f其质量要求较高。桨毂体外形尺寸大、壁薄、结构复杂，且要求无缩孔、缩松、夹渣等铸造缺陷。砂型重力铸造作为一种传统铸造方式，已无法达到其铸造要求。而立式离心铸造现在被广泛用于制造各种薄壁、不规则形状、大尺寸、高质量的铸件2。低压铸造是介于重力铸造和高压铸造的一种铸造方法，兼具重力铸造中底注平稳充型和压力铸造中铸件在压力下结晶凝固的优点，具有充型平稳，补缩效果良好的特点，已成为最有前途的加工工艺方式之一3。离心铸造和低压铸造均适合制造高质量的桨毂体，但重力铸造、低压铸造、重力铸造三种铸造方式哪种最适合桨毂体，还有待研究。随着计算机技术的发展，铸造工艺开始使用数值模拟技术来优化和改进工艺来提高产品质量，缩短产品开发周期4。铸造过程的计算机模拟技术已成为当今国际公认的制造科学与材料科学的主要前沿领域，也是改造传统铸造产业的必由之路。通过铸造过程数值模拟技术辅助设计，可直观考察铸件充型凝固过程中多力场作用下流场、温度场的演化，结合判据函数对铸件常见缺陷进行预测，验证工艺设计的合理性，优化工艺参数，从而有效提高工艺设计能力5。铸件的形成经历了充型和凝固两个阶段，宏观上主要涉及到流动、冷却和收缩3种物理现行。与流动相关的主要铸造缺陷有：浇不足、冷隔、气孔、夹渣；凝固过程中的温度场变化及收缩是导致缩孔缩松的主要原因。这些缺陷对铸件的质量和性能具有潜在的危害性。采用计算机数值模拟的方法，对铸件在浇注、凝固过程中可能产生的缺陷进行有效的预测，改进产品的设计和生产，是确保铸件的质量重要途径之一。ProCAST软件采用有限元方法进行模拟计算，可以进行传热计算、充型流动过程计算、热场耦合应力场计算及缩孔缩松预测模拟。除砂型铸造外，ProCAST软件适合模拟的铸造方法还r