CAE 技术在轮形铸钢件铸造工艺优化中的应用

摘要:针对轮形铸钢件,用数值模拟的方法,计算并对比分析了两种铸造工艺方案下铸件的凝固过程,根据液相分布的动态过

程,比较了不同工艺方案下铸件的缩孔分布及工艺出品率,为该件的生产奠定了基础。

关键词:CAE;工艺优化;数值模拟

铸造CAE 技术是采用计算机及相关软件对铸件

的充型和凝固过程进行数值模拟[1 ] ,并对得到的数据

进行处理分析, 以预测缺陷, 优化工艺。本文采用

Pro/ Engineer Wildfire3. 0 三维造型软件对某厂生产

的轮形铸钢件及其工艺系统进行三维实体造型,用华

铸CAE10. 0 软件进行凝固过程数值模拟,通过比较

不同冒口尺寸下该件的液相分布动态过程,预测了形

成缩孔缺陷的不同倾向,并对比了不同工艺方案下铸

件的缩孔分布及工艺出品率,为优化冒口设计,改进铸

造工艺提供依据。

1 轮形铸钢件概况

该件为某铸造企业生产量较大的一种铸件,材质

为ZG2302450 。由于原铸造工艺方案下工艺出品率仅

为55 %左右,希望能借助铸造CAE 分析技术优化工

艺,提高工艺出品率,降低生产成本。

2 轮形铸钢件凝固过程数值模拟

首先确定了以下分析步骤:

(1) 对原铸造工艺下铸件的凝固过程进行分析,

以得到原工艺下铸件缩孔分布。

(2) 对优化设计的铸造工艺重新进行凝固过程分

析,判断铸件缩孔分布,并和原工艺下的分析结果进行

比较。

铸造CAE 系统具体过程主要包括导入三维实体

模型、网格剖分;确定材料热物理性能、生产过程参数、

初始条件和边界条件;物理场数值计算;结果显示等几

个步骤[2 ] 。

2. 1 铸造工艺系统的三维实体造型

该铸件及其浇注系统、冒口和冷铁的三维造型及

装配工作在Pro/ Engineer Wildfire3. 0 软件上完成。

华铸CAE10. 0 分析系统是一套基于有限差分原理编

制的,用于模拟铸造充型凝固过程的计算机数值仿真

软件,大致分为前处理、计算分析和后处理三个基本模

块。前处理模块主要用于模拟实际物理环境的计算环境的设置,计算分析则用于数值求解,而后处理主要对各种数值解以多种表达方式显示出来,以增强数值解的可读性及结果的分析和判定。由于该分析软件充分考虑了铸造生产的实际情况,在STL 网格剖分时提供了一种所谓“优先级别”功能,使用户造型时对砂型的处理非常方便,仅需将它简化为一正六面体,然后与铸件、浇注系统、冒口等按尺寸正确装配,最后在同一坐标系下将各组成部分转化为STL 格式的文件保存,至此就完成了铸造模型所有部分的三维实体造型工作。图1 所示分别为整个分析模型在两种铸造工艺方案下的三维实体造型图。两种工艺的主要区别在于原工艺中没有采用冷铁,在轮缘圆周上用4 个腰圆冒口进行

图1 轮形铸钢件及其工艺系统计算机三维实体模型

补缩,而新工艺中采用在远离浇注系统的铸件底部设置扇形冷铁并在铸件下方整体安放一块环形隔砂冷铁,同时取消远离浇注系统的两个轮缘冒口。

2. 2 网格剖分

考虑到计算精度,为保证剖分单元的连通性,同时

又要考虑计算效率,将网格尺寸初定为7 mm ,剖分完

成后调用华铸CAE 前处理模块中的网格检查功能,

判断剖分单元是否连通,若有不连通的单元存在,则

需调整剖分步长,减小网格尺寸,重新剖分,直到所得

剖分结果中所有单元均连通。同时还需保证所得网格单元数不超过系统配置所允许的计算单元数。当然, 在满足计算精度的前提下,优先选用网格单元数较少的剖分方案,以减少计算时间。综合考虑以上原则,最终确定采用网格尺寸为5 mm 的剖分方案,从而完成

了实体网格剖分,图2 所示分别为剖分成功后两种工艺的网格几何模型(没有显示铸型部分) 。

图2 轮形铸钢件及其工艺系统网格剖分后的几何模型

2. 3 凝固过程温度场的数值模拟

获得满意的网格划分后,进入华铸CAE 的计算

模块,按照厂家提供的工艺参数对该铸件重力铸造过

程计算参数进行设置,分别输入材料热物理性能、生产过程参数、初始条件和边界条件。为尽快得到结果以

满足厂家生产的需要,仅对纯温度场进行了计算。所

谓纯温度场计算,就是基于“瞬时充填、初温均布”的假设,对凝固过程进行传热分析。如果想获得更精确的

计算结果,就要先进行充型过程中的流动与传热耦合

分析,然后以所得的温度分布为初始温度场,再进行凝

固过程的温度场计算。

2. 4 模拟结果的后置处理

图3a～图3d 是铸件在原工艺下凝固计算后液相

分布模拟结果,图4a～图4d 是铸件在原工艺下凝固

计算后定量缩孔分布模拟结果,图5a～图5d 是铸件

在新工艺下凝固计算后液相分布模拟结果,图6a～图

6d 是铸件在新工艺下凝固计算后定量缩孔分布模拟

结果,由此可以判定铸件各部位的凝固顺序及可能出

现缩孔缺陷的位置。

分别对比图3 与图5 、图4 与图6 可以看出,两种

工艺均符合顺序凝固的原则,都可以获得合格铸件。

但原工艺下工艺出品率只有55 % ,经济性很低。新工

艺的主要出发点是在保证铸件质量的前提下通过适当

追加冷铁和减少冒口数量来提高生产的经济性。而如

果不使用冷铁单纯减小冒口尺寸将不能得到质量健全

的铸件产品,这样提高工艺出品率也就失去了意义。

通过计算可知新工艺下工艺出品率可达到67 %,显然

对于大批量生产而言新工艺尤具经济性。随后经过生

图3 原工艺下液相色温模拟结果

图4 原工艺下定量缩孔模拟结果

产验证,新工艺确实能在满足铸件质量的要求下明显

降低生产成本,取得了良好的经济效益。

3 结语

铸造CAE 技术以可视化方式模拟了铸造凝固过程,比较准确地反映铸造缺陷产生的状况和分布规

律。通过模拟信息结合有限的生产验证,可找出工

艺不足之处,减少试制成本和铸件缺陷,提高经济效

益。

图5 新工艺下液相色温模拟结果

图6 新工艺下定量缩孔模拟结果

参考文献

[1 ] 周建新,刘瑞祥,陈立亮,等. 铸造CAE 技术在铸钢件中

的应用[J ] . 热加工工艺,2004 , (11) :67268.

参考文献

[1 ] 周建新,刘瑞祥,陈立亮,等. 铸造CAE 技术在铸钢件中

的应用[J ] . 热加工工艺,2004 , (11) :67268.

CAE 技术在支撑体金属型铸造模具

设计中的应用

摘要利用华铸CAE 商业软件对壁厚不均、尺寸大、凹坑复杂的支撑体金属型铸件充型及凝固过程进行了模拟,基于模

拟分析结果,提出了浇注系统和冒口系统的优化方案,并采取特殊结构控制好金属液充型状态,缩短了试模周期,保证了模具质量。

关键词CAE ;数值模拟;金属型铸造;模具

在一般生产中,铸造模具按照传统的思路进行,不

仅设计周期长,而且模具设计费用大大增加,这种试错

法( Trial and Error) 式的生产方式是不利于市场竞争

的。为此,作为铸造模具CAD/ CAE/ CAM 系统核心组

成部分的铸造CAE 技术,正日益受到重视。它通过数

值模拟,在计算机上进行虚拟浇注,透视合金液在充型

和凝固过程中发生的各种现象,并进而优化浇注系统、

排溢系统、铸模的设计以及相关铸造工艺参数[ 1 ] 。

首先,根据铸件CAD 模型,模具设计部门做模具

的初步设计,生成模具型腔、型芯的三维实体造型;然后

将它们转换成STL 文件送入铸造模拟软件中做流动与

凝固数值模拟分析,根据模拟分析结果,修改、优化浇注

系统、排溢系统的设计,从而优化模具设计;最后,适当

调整铸造工艺参数,重新分析,实现生产全过程的优化。

1 支撑体铸件分析

支撑体采用金属型重力铸造生产。由于该件壁厚

不均,轮廓尺寸为551 mm ×278 mm ×85 mm ,形状比

较复杂,加之铸件质量要求较高,特别是两长侧边要求

数控加工后不能出现气孔、氧化夹杂等“黑点”缺陷。在

生产过程中采取的是人工控制多道内浇道顺序浇注方

式,所以经常由于时间控制不准而使铸件两侧边加工后

出现较多氧化夹杂缺陷,造成较大的经济损失。由于浇

注系统对获得高质量的铸件至关重要[2 ] ,而合金液在型

腔中的流动状况又与浇注系统密切相关,于是该厂拟借

助于铸造CAE 软件来进行充型与凝固过程的数值

真分析,并在此基础上优化原设计。

2 充型及凝固过程的流场和温度场

2. 1 三维实体造型

该铸件及其浇注系统、冒口的三维造型工作在

Pro/ Wildfire3. 0 软件上完成。系统充分考虑了铸造生

产的实际情况,在STL 网格剖分时提供了一种所谓“优

先级别”功能,使用户造型时对金属模具铸型的处理非

常方便,仅需将它简化为一正六面体,然后与铸件、浇注

系统、冒口等按尺寸正确装配,最后在同一坐标系下将

各组成部分转化为STL 格式的文件保存,至此就完成

了铸造模型所有部分的三维实体造型工作。图1 所示

为整个分析模型在原铸造工艺方案下的三维实体示意

图,图2 为整个分析模型在新的铸造工艺方案下的三维实体示意图。

时95 ℃/ 3 h ,聚化速度为560 s ,加15 %促进剂180 ℃

时聚化速度为100 s ,200 ℃时聚化速度为45 s ,和目前

所用酚醛树脂的参数相当。

(2)合成的苯并恶嗪树脂90 ℃熔融粘度为015 Pa ·s ,

比软化点相当的酚醛树脂的熔融粘度低一个数量级。

(3) 合成的苯并恶嗪树脂在200 ℃有一个大放热峰,在350 ℃有一个小的放热峰。索氏抽提试验证明

200 ℃固化后,固化度达到90 %以上。

参考文献

[ 1 ] 顾宜,谢美丽. 开环聚合酚醛树脂研究进展[J ] . 化工进展,1998

(2) :43247.

[2 ] 冀运东,李琳. 酚醛树脂粘度特性对覆膜砂性能的影响[J ] . 热加工2. 2 网格剖分

考虑到该铸件比较大, 为保证剖分单元的连通

性[3 ] ,同时又要考虑计算效率,将网格尺寸初定为4

mm ,剖分完成后调用前置处理模块中的网格检查功

能,判断剖分单元是否连通,若有不连通的单元存在,则

需调整剖分步长,减小网格尺寸,重新剖分,直到所得剖

分结果中所有单元均连通。同时还需保证所得网格单

元数不超过系统配置所允许的计算单元数。当然,在满

足计算精度的前提下,优先选用网格单元数较少的剖分

方案,以减少计算时间。综合考虑以上原则,最终确定

采用网格尺寸为3 mm 的剖分方案,从而完成了实体网

格剖分。

2. 3 充型过程流场及凝固过程温度场的数值模拟

获得满意的网格剖分后,进入计算模块,按照工艺

参数对支撑体金属型重力铸造过程模拟计算参数进行

设置,分别输入材料热物理性能、生产过程参数、初始条件和边界条件。为尽快得到结果以满足厂家生产的需要,分别对纯流动场和纯温度场进行了计算。所谓纯流

动场,就是只考虑合金液在充型过程中的流动,而不考

虑充型中的传热现象。所谓纯温度场计算,就是基于

“瞬时充填、初温均布”的假设,对凝固过程进行传热分析。如果想获得更精确的计算结果,就要先进行充型过

程中的流动与传热耦合分析,然后以所得的温度分布为

初始温度场,再进行凝固过程的温度场计算。

2. 4 模拟结果的后置处理

图3 是铸件在原来使用的工艺方案下充填顺序的

模拟结果。此过程的模拟计算主要是想得到合金液充

填到铸件不同高度的大致时间。图4 是铸件凝固计算

后缩孔缩松模拟结果,由此可以判定铸件的热节位置和各部位的凝固顺序及可能出现缩松缺陷的位置。

(a) t = 5. 365 s (b) t = 11. 500 s

图3 铸件在原工艺方案下的充填顺序

图4 铸件凝固计算后缩孔缩松模拟结果

3 数值模拟结果分析

由图3 的铸件充填顺序可以得到合金液充填到铸

件不同高度的大致时间,从而为新的铸造工艺方案下内

浇道自下而上开启时间的控制提供了依据。

从图4 可以看出,在凝固过程中,铸件3 处较厚凸

台处有缩孔区的存在,需改进冒口设置。

4 优化方案

按图2 所示工艺方案,根据合金液充填到铸件不同

高度的大致时间,顺序开启中部和上部的内浇道,图5

为新的冒口工艺方案下铸件凝固计算后缩孔缩松模拟

结果

、

图5 新的冒口工艺方案下铸件凝固计算后缩孔缩松模拟结果

从图5 可以看出,铸件本体上的缩松区域大大减

少,从原来的0. 45 cm3 降低到0. 08 cm3 。

最后厂家按此工艺进行了试生产,经生产验证,只

要严格控制好内浇道开启时间,新的铸造工艺完全能够

满足铸件质量的要求。

参考文献

[1 ] 林毅. 压铸模CAE 分析及并行设计技术的工程应用[J ] . 模具制造,

2002 (6) :10212.

[ 2 ] HU B H , TONG K K,NIU X P ,et al . Design and optimization of

runner and gating systems for t he die casting of t hin2walled magne2

sium telecommunication part s t hrough numerical simulation [ J ] .

Journal of Materials Processing Technology ,2000 ,105 :1282133.

[3 ] 彭立明,毛协民. CAE 技术在2VQS 机油滤清器支架压铸工艺中的

应用[J ] . 铸造,2000 ,47 (3) :1602162.

(编辑:张正贺)

837

CAE 技术在支撑体金属型铸造模具设计中的应用张光明等? 1994-

(工艺技术)第章铸造工艺设计基础

第1章铸造工艺设计基础 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 § 1-2铸造工艺方案的确定 § 1-3铸造工艺参数的确定 § 1-4砂芯设计铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。一、铸件质量对铸件结构的要求 1 .铸件应有合理的壁厚某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。（1 ）壁厚应不小于最小壁厚在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1?表7-5 表1-1砂型铸造时铸件最小允许壁厚（单位：mm）合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/ mm

铸钢件的制作方案

铸钢件的制作方案一. 概述 xxX主体育场并非简单构筑物，其中的铸钢件要求尺寸精度高且加工制作难度大，其既为一件精密的机械零件，又是一件精美的艺术品。在xxX主体育场铸钢件的设计、模型制造、铸造、加工及质检等过程中，始终贯彻下述原则：我们在设计、生产制作过程中，认真执行相关国家、行业及特定验收标准。严格控制每一生产过程，确保提供外型尺寸符合图纸要求；化学成分、机械性能达到设计要求；铸钢件内外质量满足检测要求的高品质铸钢件。 xxX主体育场铸钢件是集计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测量(CAM)及先进的铸造凝固模拟分析技术（CAE）为一体的高科技产品。本内容详细介绍xxX主体育场铸钢件在设计、制作过程各个环节：难点及解决方案；铸钢件主要结构形式；制作工艺流程；铸钢件制作；质量控制；检验标准。二. 关键点、难点及解决方案（一）铸钢件的关键点关键点：xxX主体育场铸钢件结构形式需要满足下列要求：首先：铸钢件保证原设计的外部造型及整体受力要求。其次：铸钢件保证尺寸精度及表面粗制度的设计要求。最后：铸钢件内部结构符合铸造工艺的要求。解决方案：针对以上铸钢件的关键点，利用三维造型软件、有限元受力分析软件、计算机凝固模拟分析软件相互协调，在原设计的基础上深化设计满足上述要求的铸钢件结构形式（铸钢件三维实体模型）。（二）铸钢件的难点难点：由于xxX主体育场铸钢件的特点种类多、数量多、分枝多，导致大量的模型制作工作量。如何解决模型制作在满足设计的结构形式的前提下保证工期的要求是本工程的难点。解决方案：针对以上铸钢件的难点。利用三维造型软件。

三角皮带轮铸造工艺设计

三角皮带轮铸造工艺设计目录摘要 (3) 1零件概述 (3) 1.1零件基本信息 (3) 1.2 零件结构特征及作用 (4)

1.3 零件结构审查 (4) 1.4 零件技术要求 (5) 2 铸造工艺方案设计 (5) 2.1 造型、造芯材料及方法 (5) 2.2 浇注位置的确定 (6) 2.3 分型面的选择 (7) 2.4 砂芯设计 (8) 2.5 铸造工艺设计参数 (11) 3 浇注系统 (15) 3.1 浇注系统类型选择 (15) 3.2 浇注系统结构设计 (15) 3.3 内浇口位置及数量的确定 (15) 3.4 浇注系统尺寸计算 (16) 3.5 浇注系统各单元结构及尺寸 (17) 4. 冒口的设计 (19) 5冷铁的设计 (20) 5.1冷铁放置位置的确定 (20) 5.2冷铁尺寸的确定 (21) 5.3设计冷铁时注意事项 (21) 6 出气孔的设计 (22) 参考文献 (22)

摘要皮带轮是带传动结构重要的零件之一，相比较传统汽车乘用车发动机减震皮带轮,轻型柴油乘用车发动机减震皮带轮既可满足家用轿车发动机上,又可适用大型客车,大型货车,农用车上的发动机上,具有回收循环使用、重量轻、增强发动机的动力、降低油耗等优点。本文依照铸造工艺设计的一般程序对三角带轮进行了分析，从技术条件和结构着手，参考有关铸造手册和分析相关实例，确定了合理的铸造工艺方案，最终完成了其铸造工艺设计，这为我们今后设计铸造工艺奠定了理论和实践基础。 1 零件概述 1.1 零件基本信息零件名称：三角皮带轮零件材料：QT450-10 产品生产纲领：大批量生产砂箱高度：250

铸钢件生产工艺要求及质量标准

铸钢件生产工艺要求及质量标准一、混砂工艺标准（一）材料要求： 1、造型砂：符合GB9442-88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2%，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干。 2、水玻璃：水玻璃模应根据铸件大小来确定。（1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。（2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2.6的水玻璃。（3）生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。（二）混制比例（质量分数%）造型砂/水玻璃=100：6～8 （三）混制时间：一般情况下混制5分钟，室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。（四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。二、造型工艺要点：（一）基本原则： 1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。

2、大平面应放在下面。 3、薄壁部分应放在下面。 4、厚大部分应放在上面。 5、应尽量减少砂芯的数量。 6、应尽量采用平直的分型面。（二）基本要求： 1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。 2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。 3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。（1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。（2）内浇道位置的注意事项。 1）内浇道不应设在铸件重要部位。 2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。 3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。 4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。 5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。 4、冒口（1）冒口设置基本原则：

铸钢件生产工艺技术

铸钢件生产工艺技术铸钢件是用铸造方法获得的金属物件，即把熔炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其他方法注入预先预备好的铸型中，冷却后经落砂、清理(见铸件清理)和后处理(见铸件后处理)，所得到的具有一定外形，尺寸和性能的物件。对于强度、塑性和韧性要求更高的机器零件，需要采用铸钢件。铸钢件的产量仅次于铸铁，约占铸件总产量的15%。一、按照化学成分，铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢应用最广，占铸钢总产量的80%以上。 1、碳素铸钢一般的，低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件；中碳钢ZG25～ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用最多的一类；高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。 2、合金铸钢根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。 1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。 2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。二、铸钢的铸造工艺特点铸钢的机械性能比铸铁高，但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大，其体收缩率为10～14%，线收缩为1.8～2.5%。为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁复杂的工艺措施： 1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足，铸钢件的壁厚不能小于8mm；浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；采用干铸型或热铸型；适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃；大型、

大型铸钢件工艺

大型铸钢件工艺设计的关键技术武汉钢铁重工集团铸钢车间孙凡摘要：简要介绍大型铸钢件的铸造工艺设计的铸件的工艺性分析、铸造工艺方案选择、铸造工艺参数的选定、铸件成形的控制、铸件的热处理技术、铸造工艺装备的设计、铸件的后处理技术及计算机数值模拟技术等关键技术。 1 零件的工艺性研究铸造工艺设计时，首先要仔细地阅读和研究铸件的制造或采购技术条件、质量要求。如探伤要求，表面质量要求，机械性能要求，特殊热处理要求等，其次，要研究零件的结构特点，如质量要求高的表面或主要的加工面，主要的尺寸公差要求等，再次，研究材料化学成分，特别是铸造合金中含碳量，合金元素含量作用和机理。这些对下一步的工艺设计有直接影响。需格外重视，做好零件的工艺性研究，能为工艺设计奠定良好的开端。 1.1 材料的工艺性分析在大型铸件的制造中，材料的物理性能和机械性能，对工艺参数的选定、浇冒口和冷铁设置、热处理技术、铸件的后处理技术等都有重大影响。深入了解铸造合金中含碳量，合金元素含量对铸态组织形态的影响，对力学性能的影响，了解材料的凝固方式，收缩倾向，冒口补缩效果，了解材料的热导率，热应力倾向等，对工艺设计有重要意义。在砂型条件下，随着合金中碳的质量分数量增加，结晶温度范围扩大。低碳钢为逐层凝固方式，中碳钢为中间凝固方式，高碳钢为体积凝固方式凝固，但改变冷却条件，可以改变结晶温度范围，从而改变合金的凝固方式。由于凝固方式的不同，窄结晶温度范围的合金，容易形成细小的晶粒组织，补缩性好，热烈倾向小；反之，宽结晶温度范围的合金，容易形成粗大的晶粒组织，补缩性差，热烈倾向大。因此，高碳钢的厚大部位，要采取强制冷却工艺缩小结晶温度范围，改善晶粒组织。合金中的碳、锰、铬等元素的含量增加，可以提高强度，提高淬透性，却降低导热性，直接影响铸件各部位冷却、加热的温度差，因此，合金钢较容易造成高的残余应力。工艺上要减少各部位浇注后冷却、热处理加热的温度差。合金在相变时，各种组织组成相的比体积不同，会产生相变应力，其中，马氏体的比体积最大，马氏体相变最容易产生较大的相变应力。碳、锰、铬等淬透性元素含量高的合金钢，冷割冒口时极易产生裂纹，原因就是导热性差热应力大，产生马氏体转变导致相变应力大，必须热割冒口， 1.2 铸件结构的工艺性分析对于需要铸造的零件，必须检查它的结构是否符合铸造工艺的基本要求。因为有时对铸件的结构，作很小的改动，并不影响铸件的使用性能, 但却大大地简化了铸造工艺，有利于提高铸件质量。在铸造生产中, 对铸件结构的基本要求有以下几点：铸件的壁厚应大于铸件允许的最小壁厚，以免产生浇不足等缺陷。

铝合金车轮低压铸造工艺

铝合金车轮低压铸造工艺目录铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备

1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止铝合金车轮低压铸造工艺铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中

带轮铸造工艺设计说明书

带轮铸造工艺设计说明书、工艺分析 1、审阅零件图仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细审查图样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺的要求。（2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避免。零件名称：带轮零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等，参考常用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的种类、牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性铸件壁厚不小于最小壁厚5-6 又在临界壁厚20-25 以下。、工艺方案的确定 1、铸造方法的确定铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择（1）造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型（2）铸造方法的选择根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 3）铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定根据浇注位置选择的4 条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。

3、分型面的选择本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面三、工艺参数查询 1、加工余量的确定根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为 11~13，取加工余量等级为12。根据零件基本尺寸、加工余量等级进行查询。查得铸件尺寸公差数值为10 根据零件尺寸公差、公差等级进行查询。查得机械加工余量为5.5 。 2、起模斜度的确定根据所属的表面类型查得测量面高140，起模角度为0度25分（0.42 °） 3、铸造圆角的确定根据铸造方法和材料，查得最小铸造圆角半径为3。 4、铸造收缩率的确定根据铸件种类查得：阻碍收缩率为0.8~1.0 ，自由收缩率为0.9~1.1 。 5、最小铸造孔的选择根据孔的深度、铸件孔的壁厚查得最小铸孔的直径是80mm. 四、浇注系统设计（一）、浇注位置的确定根据内浇道的位置选择底注式，（二）、浇注系统类型选择根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统三）、浇注系统尺寸的确定

铸钢件常见铸造缺陷及预防措施

铸钢件常见铸造缺陷及预防措施铸钢件在生产过程中经常会发生各种不同的铸造缺陷，如何预防这些缺陷，一直是铸件生产厂家关注的问题。本文主要介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。我车间主要采用传统湿型砂铸造工艺生产铸钢件，在长期的生产中，发现铸钢件主要出现以下铸造缺陷，砂眼，粘砂，气孔，缩孔，夹砂结疤，胀砂等等。 1.砂眼及其预防措施砂眼缺陷处内部或表面有充塞着型（芯）砂的小孔，砂眼是一种常见的铸造缺陷，往往导致铸件报废。砂眼是由于金属液从砂型型腔表面冲下来的砂粒（块），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（块）来不及浮入浇冒系统，留在铸件内部或表面而造成的。砂眼的预防措施： 1.1严格控制型砂性能，提高砂型芯的表面强度和紧实度，减少毛刺和锐角，减少冲砂。 1.2合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂处理干净，平稳合箱，如果是明冒口或贯通出气眼，应避免散砂从中掉人型腔，合箱后要尽快浇注。 1.3设置正确合理的浇冒系统，避免金属液对型壁和砂芯的冲刷力过大。 1.4浇口杯表面要光滑，不能有浮砂。 2.粘砂及其预防措施在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙，难于清理。粘砂多发生在型、芯表面受热作用强烈的部位，分机械粘砂和化学粘砂两种。机械粘砂是由金属液渗入铸型表面的微孔中形成的，当渗入深度小于砂粒半径时，铸件不形成粘砂，只是表面粗糙，当渗入深度大于砂粒半径时，就形成机械粘砂，化学粘砂是金属氧化物和造型材料相互进行化学作用的产物，与铸件牢固地结合在一起而形成的。粘砂的预防措施： 2.1选用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（质量分数）以上，而且砂粒应对粗些。铸钢件的浇注温度越高，壁厚越厚，对原砂中SiO2含量的要求越高。

铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求

铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求一般情况下，铸钢件生产工艺流程可分为混砂工艺、造型工艺、钢液的熔炼工艺、浇注工艺、铸钢件清理、铸钢件退火热处理、铸钢件质量验收标准七个环节，每个环节在铸钢件生产整个流程中都意义重大，企业应该积极督促员工按照各个环节的要求和标准执行操作，力保万无一失。铸钢件清理环节是继浇注工艺后的一个环节，其在整个工艺流程中虽然并非技术要求最高、难度最大的环节，但是是不可或缺的步骤，企业应该重视并严格按照标准要求员工做到落实。铸钢件清理注意事项及其要求：铸钢件在未完全凝固前，不能搬动铸件，也不准在600℃以上喷水强冷。铸件一般经自然冷却2-3小时后进行清件。（一）工作流程清理铸件表面、型腔废砂→气割铸件浇口、冒口、毛刺→再次清理铸件残砂→焊补铸件→打磨铸件→质量验收（二）操作方法及质量标准 1、准备工作

按照要求佩戴好劳保用品，并对工作环境进行安全确认；准备好所用机器设备和工具，并认真检查，确保机器设备、工具完好，能正常、安全运行和使用。 2、正常操作（1）利用风镐或水清砂机进行铸件废砂清理。（2）铸件废砂清理完毕，按照《气割安全技术操作规程》操作割枪，切割铸件浇口、冒口、飞边、毛刺。（3）铸件切割完毕，符合要求。按照《电焊工安全技术操作规程》操作电焊机，对铸件残缺部位进行焊补，确保铸件完整。（4）焊补完毕，复合工艺要求。利用砂轮机对铸件切割、焊补等部位进行打磨处理，保证切割部位和焊补部位光洁、平整。（5）打磨完毕，进行验收，准备热处理以上是铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求，由于铸钢件清理紧随浇注环节之后，清理前一定要等铸钢件完全凝固并且要冷却2-3小时后方可进行，降低清理中员工高温受伤风险和铸件未完全凝固带来的铸钢件缺陷风险。

铸钢件冒口的设计规范

铸钢件冒口的设计规钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。

1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下： 2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计

铸钢件工艺

模具、芯骨、工装、夹具、专用检测器具、专用加工设备原辅材料、备品、备件检验检验冶炼造型浇注铸件待冷却铸件出型清砂铸件清理铸件热处理铸件毛坯精整机加工发运包装油漆抛丸检验检验检验检验检验检验检验检验检验检验

2、产品主要成份、性能、技术质量指标（1）材质要求具体化学成份为（%）：C 0.17～0.23；Si≤0.60；Mn 1.0～1.50；P≤0.020；S≤0. 015；Cr≤0. 30；Mo≤0. 15；Ni≤0.40；Al≤0.020 ; Re0.2～0.35(加入量) （2）机械性能要求屈服强度≥230Mpa 抗拉强度≥450Mpa 延伸率≥22% 冲击功≥40J 1）按GB11352标准要求随炉提取试样，每一个炉号制备二组试样，其中一组备查。 2）为确保具有良好的焊接性能，节点铸件碳当量控制在CE≤0.42。 3）铸件表面质量符合设计要求，表面粗糙度达到GB6060.1标准要求。 4）铸件的探伤要求,按GB7233探伤, 采用6㎜探测头,管口焊缝区域150mm以内范围超声波100%探伤，质量等级为Ⅱ级, 其余外表面10%超声波探伤，质量等级为IV级。不可超声波探伤部位采用GB9444磁粉表面探伤，质量等级为III级。 5）节点的外形尺寸符合图样要求，管口外径尺寸公差按负偏差控制。 6）热处理按照Q/32182HQA05-2002标准要求,铸件进行正火处理(920±20℃，出炉空冷,加640±20℃回火处理)。 7）涂装处理要求：表面采用抛丸或喷砂除锈，除锈等级Sa2.5

级，随即涂水性无机富锌底漆，厚度50μm，环氧云铁中间漆 2×30μm。 3、铸造工艺参数（1）加工余量按照GB/T11350-89，CT12H/J级。（2）模样线收缩率2.0% 铸件毛坯尺寸偏差符合GB6414-86中CT12要求。 4、铸造工艺说明（1）为保证叉管与杆件相交处质量，考虑尽可能将支管水平放置，分二箱造型，在铸件上平面分型，整体分两半实模。（2）冒口采用标准保温冒口套Φ400×h600，5件，（3）型砂：铸型和泥芯均采用树脂砂，表面涂锆英粉涂料二遍，用煤油喷枪辅助烘干。（4）铸件毛重约6000㎏，浇冒口约重3000kg，工艺出品率 66.7%。

铸造工艺设计说明书(1)

材料成型过程控制院系：材料科学与工程学院专业：材料成型与控制工程姓名：学号：指导老师：日期：2012.9.19至2012.10.15

目录一、铸造工艺分析 (1) 二、砂芯设计 (3) 三、冒口设计 (5) 四、浇注系统的设计及计算 (7) 五、沙箱铸件数量的确定 (10) 六、参考数目、资料 (11)

图1所示的事U型座，主要用于拆卸主轴上的皮带轮。材料为ZG25（主要元素含量：W C%=0.22~0.32%，W Mn%=0.5~0.8%，W Si%=0.2~0.45%）。技术要求：①未标示的铸造圆角半径R=3~5。②未标铸造倾斜度按工厂规格H59~21。③铸件应仔细地清理去掉毛刺及不平处。图1

一、铸造工艺分析 1.确定铸型种类和造型、制芯方法此铸件是铸钢件，铸件最大三维尺寸270x110x220 mm，为中小型铸件，铸件结构简单，仅有两个加工面，其他非加工面表面光洁度要求不高，采用温型普通机器造型，砂芯外形简单，采用热芯盒射芯机制芯。 2.确定浇注位置和分型面方案1：将铸件放置于下箱，分型面选取如图2所示，采用顶注式浇注，此方案浇注系统简单，不用翻箱操作；但是浇注时金属液对型腔冲刷力大，难以下芯，不便设置冒口进行补缩。容易产生夹砂、结疤类缺陷，补缩困难会形成缩孔、缩松结晶等缺陷。方案2：将铸件放于上箱，分型面选取如图3所示，采用底注式浇注，此方案浇注系统相对复杂，下芯方便，可以将冒口设计在顶部，补缩效果好。综合以上两种方案考虑，选择方案2较为合理。图2 图3 铸件全部位于上箱，下表面为分型面上下上下

铸钢件的优点

铸钢件的优点铸钢件的优点之一是设计的灵活性，设计员对铸件的形状和尺寸有最大的设计选择自由，特别是形状复杂和中空截面的零件，铸钢件可采用组芯这一独特的工艺来制造。其成形和形状改变十分容易，从图样到成品的转化速度很快，有利于快速报价响应和缩短交货期。形状和质量的完善化设计（State of the Art）、最小的应力集中系数以及整体结构性最强等特点，都体现铸钢件设计的灵活性和工艺优势。其二是铸刚件冶金制造适应性和可变性最强，可以选择不同的化学成分和组织控制，适应于各种不同工程的要求。可以通过不同的热处理工艺在较大的范围内选择力学性能和使用性能，并有良好的焊接性和加工性。其三是铸钢材料的各向同性和铸钢件整体结构性强，因而提高了工程可靠性。再加上减轻重量的设计和交货期短等优点，在价格和经济性方面具有竞争优势。其四是铸钢件的重量可在很大的范围内变动。小者可以上重量仅几十克的熔模精密铸件，而大型铸钢件的重量可达数吨、数十吨乃至数百吨。与锻钢件比较铸钢件在力学性能的各向异性并不显著，这是优于锻钢件的一方面。研究工作表明：轧制钢材纵向力学性能通常略高于同牌号的铸钢件，横向性能则低于铸钢件，其平均性能基本上与质量良好的铸钢件大致相同。有些高科技产品，在零件设计过程中往往要考虑材料在三个坐标轴方向的性能，铸钢件的上述长处就值得被重视了。铸钢件不论其重量大小、批量多少，均易于按设计者的构思制成具有合理外形和内部轮廓、刚度高、形状复杂且应力集中不显著的零件。单件或小批量生产时，可用木质模样（模样和芯盒）或聚苯乙烯气化模样，生产准备的周期很短。大批量生产时，可用塑料模或金属模样，并用适当的造型工艺，使铸件有符合要的尺寸精度和表面质量，这些特点是锻件难以做到的。与焊接结构件的比较在形状和大小等方面，焊接结构的灵活性比锻件为优，但与铸钢件相比，仍有以下不足之处： 1.焊接过程易于变形 2.难以做出流线型的外形 3.焊接过程中内应力较高 4.施焊接缝影响零件外观和可靠性下降当然，制造焊接结构件也有生产准备周期短的优点，而且，与铸钢件相比，不需要制造模样和芯盒。另外，由于工程用的结构铸钢件一般都具有良好的焊接性，常制成铸钢件与焊接件相结合的铸焊结构，兼有两者的长处。与铸铁件及其他合金铸件比较铸钢件能用于多种不同工况条件，其综合力学性能优于其他任何铸造合金，而且有多种高应力钢适用于特殊的用途。承受高拉伸应力或动负荷的零件、重要的压力容器铸件，在低温或高温下受较大负荷的零件以及重要的关键件，原则上都应优先采用铸钢件。但铸钢的吸振性、耐磨性、流动性和铸造性能都较铸铁差，成本也较铸铁高。另外，刚度相同时，铸钢件的相对重量却是铝合金的2倍

大型铸钢件铸造工艺CAD系统的开发和应用

大型铸钢件铸造工艺CAD系统的开发与应用发表时间：2010-10-8 来源：e-works 关键字：基于AutoCAD2006平台，以ObjectARX2006与VC++．NET为开发工具，结合ODBC技术，并利用参数化设计方法开发适用于大型铸钢件的铸造工艺CAD系统。系统功能主要包括冒口系统设计、浇注系统设计、冷铁系统设计、砂芯系统设计及铸造工艺参数设计，并根据工厂实际生产情况设计相应的辅助功能系统。大型铸钢件广泛用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备，如核电设备中的不锈钢主泵泵体、汽轮机缸体，水电机组的转轮、叶片、上冠、下环，火电机组中的汽缸体，大型冶金设备中的轧机机架、轧辊、大型轴承座等。这些大型铸钢件的制造直接关系到国家重点工程项目的质量、安全及进度，对于国计民生具有重要的意义。本文以AutoCAD2006为平台，VC++．NET为开发环境，结合AUTODESK公司推出的Object—ARX2006二次开发工具，根据中国第二重型机械集团铸造分厂的大型铸钢件铸造工艺要求，采用参数化设计的方法，进行针对大型铸钢件的铸造工艺CAD系统的开发。此工艺CAD系统在实际运用中，改变了人工纸板绘制工艺和手工查阅铸造手册的状况，加快了新产品的开发速度，提高了其市场竞争力。工艺人员通过计算机辅助设计绘图，并运用此工艺CAD系统进行铸造工艺设计，减轻了劳动强度，提高了工艺设计效率。 1 大型铸钢件铸造工艺CAD系统的设计大型铸钢件铸造工艺CAD系统是一个基于AutoCAD的二次开发系统，对大型铸钢件的铸造工艺CAD系统应施行模块化设计。首先，要规划好系统的结构。本文把铸造工艺CAD 系统大致上分为六大模块：浇注系统、冒口系统、冷铁系统、砂芯系统、辅助系统、工艺参数系统。整个系统的结构如图1。每个系统模块完成所对应的大型铸钢件铸造工艺过程，整个铸造工艺CAD系统涵盖大型铸钢件铸造工艺设计的全部流程。

铸造工艺设计说明书

铸造工艺设计说明书课程设计：机械工艺课程设计设计题目：底座铸造工艺设计班级：机自1103 设计人：学号：指导教师：张锁梅、贾志新

前言学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

目录一、工艺审核 (1) 1.数量与材料 (1) 2.图样 (1) 3.零件的结构性 (1) 二、成形工艺设计 (1) 1．确定工艺方案 (1) （1）浇注位置的选择 (2) （2）分型面的选择 (2) 2.确定铸造工艺参数 (4) （1）机械加工余量和铸出孔 (4) （2）浇注位置的选择 (5) （3）拔模斜度 (5) （4）铸造收缩率 (6) 3．砂芯设计 (6) 4．浇注系统的设计 (6) 5. 冷铁的设置 (6) 三、心得体会 (7)

滑轮铸造工艺设计

湖南科技大学课程设计报告课程设计名称：滑轮铸造工艺设计学生姓名：学院：专业及班级：学号：指导教师：年月日

目录一、造型材料选择 (1) 二、浇注位置及分型面的确定 (1) 三、铸造工艺参数设计 (1) 1.加工余量的选择 (2) 2.铸件孔是否铸出的确定 (2) 3.起模斜度的确定 (2) 4.铸造圆角的确定 (3) 5. 铸造收缩率的确定 (3) 6.考虑加工余量后的尺寸 (4) 四、造型方法的设计 (4) 1.环形型芯外形 (5) 2.环形型芯尺寸 (5) 3.中心孔木质芯盒造型 (6) 4.1/4环形木质芯盒造型 (7) 五、木模的设计 (8) 1.木模的外形设计 (8) 2.木模的设计尺寸 (9) 六、浇注系统和冒口设计 (10) 1.浇注系统选择··················································································10. 2冒口的选择 (10) 七、铸型装配图设计 (11)

一、铸造合金和造型材料的选择 1. 铸造合金的选用因为此次制造的滑轮使用时负载比较大，要求具有比较高的强度，故采用铸钢ZG230-450 2. 造型和造芯材料由于本次课程设计的铸件是中等批量生产，所以造型和造芯的方法应采用灵活多样，适应性强的手工造型。但它有生产率低，劳动强度大，铸件质量不易稳定的缺点。造型方法可选用砂箱造型，其操作方便，无论是大、中、小型铸件，还是大量、成批和单件生产均可采用。型砂选择：铸钢用的型砂和泥心砂，其主要的组成部分是石英砂和耐火粘土。作为造型材料的沙子性质，由砂粒形状和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各种混合物来确定。该铸件型砂选用瘦沙（粘土含量2~10%）来代替石英砂。在湿模造型时，小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒的半肥沙（粘土含量10~20%）作为附加物加入石英砂中。加入的耐火粘土，其工艺试样的抗压强度应为0.5~0.6kg/mm2。耐火粘土应该是白色或者淡灰色的，不应有可被肉眼看出的混杂物，如砂子、矿石、石灰等。碎粘土所含水分不应超过2%。（铸件材料是铸铁时，制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为80-120kpa。含水量为4.5-5.5％，透气性为60-100，型砂配比70/140目占33，100/200目占17%，红砂占50%。芯砂选择油砂或水玻璃砂。）造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各种形状、尺寸和批量的砂芯，后者用于造单件小批量生产，形状简单或回转体砂芯。二、浇注位置及分型面的确定零件尺寸如图2.1所示，零件圆周上有一环形绳槽，其外形是两端大，中间小，若分模面取在铸件中心平面上，则需采用三箱造型、中箱高度正好等于铸件高度，中箱高度小，砂箱强度不足，中箱的砂型强度也不够，取模时容易垮砂而不好修补，况且造型复杂。如果环形槽绳采用外型芯来成型，这样就可以采用两箱造型，提高铸件精度。浇口若选在圆周上，钢液的流动距离比较长，不利于充型，对于铸钢件、

铸钢件冒口的设计规范.

铸钢件冒口的设计规范钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。

1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下：2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。 2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置内外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计

链轮体铸钢件的铸造工艺优化

铸钢是重要的工程材料，广泛应用于国民经济发展的各个工业部门，在各个行业中占有重要地位，但铸钢收缩率大，在凝固过程中容易产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷，严重影响铸件的质量。铸件的凝固过程是一个复杂的高温、动态、瞬时的变化过程，缩孔、缩松等铸造缺陷相继在这个过程中出现[1-2]。以往在生产各类铸件时，主要凭借技术人员的经验进行铸造工艺设计和铸件质量分析，铸造水平长期停留在凭经验生产的阶段。对于大批量生产的铸件，一般先试生产3-5件，对铸造工艺进行分析、改进，再试制，再分析、改进，确认合适工艺后才进行批量生产，造成生产成本高，铸件质量不稳定等一系列问题。传统铸造工艺设计方法已不能满足现代市场经济发展的需要，通过计算机模拟技术可以在生产前预测缺陷产生的位置、大小，并通过计算机技术进行优化，缩短了产品制造周期，提高了企业效益[3-4]。本文以链轮体铸钢件为研究对象，铸件轮廓尺寸为准1700mm×244mm，质量约为1338kg，材质为ZG270-500，铸件不得有气孔、裂纹、砂眼、缩孔、缩松等影响强度的缺陷，其三维模型如图1所示。对链轮体的3种铸造工艺进行了凝固模拟，通过对比分析，确定出了比较理想的工艺方案。 1方案Ⅰ、Ⅱ及模拟结果 1.1方案Ⅰ 方案Ⅰ制作工艺为：①用开放式浇注系统，漏包浇注，通过直浇道、横浇道把钢水引到铸型中部，再通过内浇道注入型腔。铸钢件铸造性能差，流动性差[2]，钢液分2路同时引入型腔，各组元截面面积比例大体为∑F包∶∑F直∶∑F橫∶∑F內=1∶(1.8～2.0)∶(1.8～2.0)∶2.0。包孔直径准50mm，由此计算出∑F直=70.69cm2、链轮体铸钢件的铸造工艺优化米国发，王有超，王锦永，崔红保（河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454003）摘要：运用V-Cast软件对链轮体铸钢件铸造工艺凝固过程进行了模拟，分析了缺陷形成的原因。在此基础上，通过V-Cast软件不断调整补贴、冒口、浇注系统、冷铁的尺寸和结构，并进行凝固模拟，最终获得了合适的工艺。结果表明：方案Ⅲ中冒口、浇注系统的尺寸和位置是合适的，实现了顺序凝固，消除了缩孔、缩松缺陷，保证了铸件质量。关键词：链轮体；V-Cast软件；铸造工艺；数值模拟中图分类号：TG244+.3文献标识码：A文章编号：1001-3814(2010)15-0046-04 Optimization of Casting Process for Chain Wheel Body Steel Casting MI Guofa,WANG Youchao,WANG Jinyong,CUI Hongbao (College of Material Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo454003,China) Abstract：V-Cast software was utilized to analyze the casting process for chain wheel body steel casting and simulate the casting solidification processes in order to find out the reasons for the defects．Based on this,by V-Cast simulation software,and changing the size and structure of riser,subsidy and gating system,the solidification process for casting was simulated constantly for process optimization．The results show that the shrinkage and porosity are eliminated．The size and placement of the riser and gating system in schemeⅢare reasonable.The quality of the casting is ensured．Key words：chain wheel body;V-Cast software;foundry technique;numerical simulation (a)铸件顶面(b)铸件底面图1铸件三维实体模型 Fig.13-D solid mass model of casting 收稿日期：2009-07-16 基金项目：河南省杰出人才创新基金（0621000700）作者简介：米国发（1966-），男，北京人，教授，博士，主要从事凝固理论、技术与新材料的研究；电话：0391-*******； E-mail:peter@https://www.360docs.net/doc/e611756951.html,