铸造工艺设计范文1
机械工业出版社于2020年出版的《计算机辅助铸造工艺设计》一书则郭永春、马志军等编著完成。编者将全书分成“实体造型技术”“模具设计技术”“AnyCasting应用”“工艺设计与优化实例”四个篇章，引入大量企业一线的铸造及工艺设计案例、成果，用图文并茂、案例丰富的方式将计算机在铸造工艺设计中的基础技术、工艺设计等进行了深入全面的论述，在帮助读者尽快构建理论知识体系的同时，迅速掌握计算机辅助铸造工艺设计的方法与技能。与此同时，编者还为每个章节都安排了思考题，将具体章节的重点及难点内容融入思考题中，让读者可以通过思考题进行针对性强的预习或复习，提高学习的质量与效率。
“十四五”以来，我国机械工业制造业的发展将保持产业结构调整、产业布局优化、产业增速平稳向上的新常态，创新驱动成为行业发展的新动力，这使得计算机技术在机械工业工艺设计中的重要性不断凸显，并表现出两个鲜明的特色：首先，充分应用多学科结合的数据融合技术，着力推动机械工艺设计发展；第二，充分应用压缩感知理论，以更高精度、更多维度的源信号强化机械工艺设计的精确性。归纳来看，计算机技术在机械工业工艺设计中的优点主要有：其一，提升设计的效率，合理使用计算机技术，能够有效提升机械工业工艺设计的效率；从大量的设计实践可以明确，使用计算机技术搭建机械模型，能够最大程度上贴合设计者的思路，在不改变原有形状、性状的基础上进行随机调整、更改，甚至可以通过更改调整直接获取一个新的产品；其二，提升设计的技术含量，新时代衡量机械产品性能的主要指标就是技术含量，计算机技术的科学使用能够有效提升新设计的机械产品的技术含量，还能可靠助力旧机械产品的革新与优化，进一步提高机械工业工艺设计的效率；其三，实现设计的数据化与变量化，计算机技术用于机械工业工艺设计时，计算机能够根据录入的设计数据直接生成产品的模型，只需修改录入的设计数据就能实现对设计模型的修改，能够降低设计的难度与压力，提高设计效率及精度，并提高设计的质量。
随着计算机技术的发展与进步，计算机是机械工业工艺设计不可或缺的重要组成，是推动机械工业设计自动化发展的重要力量，取得了优异的成绩。计算机的使用主要体现在这样几个方面：首先，应用于辅助设计绘图，传统的机械工业工艺设计绘图都是采用手工完成，大量的手工作业既耗时又容易出现误差，无法确保设计产品的准确性与可用性，而计算机的使用则能够严格按程序与命令实现设计绘图，显著提高设计效率与质量；其次，应用于三维建模，计算机技术的使用能够实现实体模型的设计，将设计数据准确转化为模型数据完成三维建模，并在建模基础上进行全程化的设计修改，避免无用操作；其三，应用于智能化方面，使用计算机对机械工业工艺设计样品进行相应的力学分析的同时，就能完成对内部结构优化情况的分析，打造模块化数据存储体系，并通过互联网数据库实现设计数据的共享共用，为后续新产品的设计提供一定的辅助信息，从而有效提高复杂机械工业工艺产品设计优化的效率，更好地满足社会生产、生活对机械产品更高的要求。
铸造工艺设计范文2
关键词：教学方法；铸造工艺设计；案例教学；现场教学；虚拟实习
Teaching reform and practice on design of casting process
Liu Ruiling， Wei Shenghui， Jia Limin
Hebei University， Shijiazhuang， 050018， China
Abstract： Teaching methods have been reformed according to the characteristics of the course design of casting process， the knowledge of students and the need of application talents training. By using case teaching， virtual practice of "clinic" and scene teaching， the learning interest of students has been stimulated， practical knowledge of them has been increased， and the time-effectiveness and teaching effect have been improved.
Key words： teaching method； casting process design； case teaching； scene teaching； virtual practice
铸造工艺设计是材料成型及控制工程专业铸造模块的一门主干专业课，主要讲授砂型铸造工艺设计的方法和原理，课程实践性和应用性较强。传统的课堂教学注重理论基础，忽视了学生缺乏实践知识的背景的情况，教学效果不甚理想，影响了课程设计、毕业设计等后续教学环节的顺利进行。笔者在多年教学经验的基础上，针对课程特点、学生的知识背景以及应用型人才培养需要，对本课程的教学方法进行了改革。
1 传统教学存在的问题
铸造工艺设计课程包含铸造工艺设计和铸造工装设计两大部分内容，教材的各章节是根据设计程序和内容展开的。对于教师而言，教材内容完整、思路清晰，既有理论基础，又有应用实例，所以，多年来的课堂教学一直按照教材的内容和顺序系统地讲授。但是，笔者发现，在本课程后续的课程设计、毕业设计等环节中，有部分学生对铸造工艺设计的程序、方法掌握得不系统，设计工作无从下手，有的学生甚至对设计内容以及基本概念不清楚，而且，历届学生都存在类似问题，不得不引起我们反思，是学生学习态度和学习方法有问题，还是教学存在问题？
经过反思，笔者认为，学生的学习态度、学习方法固然存在问题，但更重要的是传统的教学方法存在诸多弊端。
（1）对铸造工艺设计课程，不论是教材内容，还是生产过程，不论从理论层面，还是具体实践，教师都非常熟悉，可是，对于学生，它是全新的知识，很多概念只是停留在语言文字上，教师自认为讲解得很有条理，但学生理解和记忆都很困难。
（2）铸造工艺设计课程知识点零散、实践性强、课程内容不易引起学生兴趣。在教学过程中，如果完全按照教材的顺序和内容，采用传统的教学方法，很难取得较好的教学效果。
（3）在传统教学方法中，主要是单向灌输式讲授法，学生成了被动的观众，教师传授的是知识而非能力，而知识的主体理论知识，忽视和淡化了实践性知识，有悖于我校“培养具有创新精神和工程实践能力的应用型人才”的培养目标。
因此，应对传统的教学方法进行改革，提高教学效果和教学质量。
2 采用案例教学法，激发学习兴趣，提高教学效果
案例教学法是指根据教学目的和内容的要求，在教师的指导下，采用理论知识应用于实际的典型案例组织学生学习、理解理论知识和提高知识应用能力的教学方法[1]。但是，不同的课程、不同的教师有不同的方法。本课程运用案例引出各章节内容，并将案例贯穿于整门课程教学中，以避免刻板、生硬地按照教材顺序讲授书本内容。
案例是指来源于实际生产的某个铸件及其完整的铸造工艺方案。它的选择原则是：铸件结构简单；除生产中的铸造工艺方案外，另有2～3种方案供选择；工艺涉及内容全面，如必须有砂芯、冒口等。我们将符合这些要求的案例称为典型案例。
可以借助多媒体教学手段引入典型案例，展示铸件实物图片、生产视频、模拟动画等，把学生带进生产实际，让他们有身临其境的感觉，引发他们的好奇心和学习兴趣。当案例的生产背景和生产过程介绍清楚后，提出问题，引出各种概念及各章节内容，将各章节的理论知识与案例中的具体工艺联系，并进行分析。
由于案例有工程背景，学生听课时是带着兴趣和目的听，容易理解和接受，因此，教学效率和教学效果均有所提高。
3 多种教学方法并用，增加学生实践性知识
3.1 虚拟“临床”实习，感受工程实景
众所周知，医科大学的学生要进行临床实习，因为掌握理论不是学习唯一的目的，积累实践知识和经验非常重要，所以，他们需要通过临床实习积累经验。工科学生没有条件进行如此长时间的实习，但是，他们的工作仍然需要实践知识和经验，而获得这些知识和经验需要时间。因此，全社会都在呼吁理工科高等教育要加强实践性教学环节，其目的是让学生在校期间尽量积累实践知识，缩短毕业后适应工作的时间。
理工科教学，尤其是对于像铸造工艺设计这类实践性强的课程，如何在现有的教学环境下通过改变教学方法促进学生实践知识的积累，值得每个任课教师深思。
在计算机网络、通信、多媒体等技术发达的时代，我们可以通过多种渠道收集铸造生产的素材资料，如图片资料、视频资料、文字资料等。这些素材经过筛选整理后，在教学过程中采用多媒体手段展现给学生，让学生在课堂中感受工程技术实景[2]。犹如我们逛网店代替逛实体店，虽然感受有所不同，但是利用高科技手段提高了效率。况且，实际生产的素材资料是经过教师精心挑选和整理的。笔者将这种教学方法命名为虚拟“临床”实习。它可以让学生在课堂中体会和感受实践景象，增强实践性知识，也是将理论知识和实践知识紧密结合的最短途径。
3.2 利用模拟软件，使工艺方案“眼见为实”
说本课程的实践性强，是因为本课程的内容直接用于指导铸造生产，铸造工艺设计对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。但是，这些在传统课堂教学中是以文字和口头表达的方式传递给学生的，虽然有理论解释，有时辅以照片、实物展示等，但是理论指导实践的过程，学生看不见，摸不着，教学如同纸上谈兵。
计算机模拟技术的发展，给我们提供了教学具象化的机会，利用铸造模拟软件模拟浇注，使看不见、摸不着的过程变成“眼见为实”。
上课之前，教师首先选择一个典型铸件，设计几种不同的浇注系统和冒口方案，然后利用模拟软件对不同的方案进行模拟。课堂讲解时，播放模拟的充型过程、凝固过程、凝固后出现的缺陷，并对这几个过程进行分析，比较每种方案的优缺点。这样，学生对理论指导实践有了认识，产生了兴趣。接下来，可以进行模拟实验。选择一个简单铸件，将学生分成若干小组，每组学生对这个铸件进行铸造工艺设计（要求各组选用不同的方案），课下到虚拟仿真实验室进行模拟，小组同学分工合作，最后每组写出一份报告。
课堂模拟的可视化过程、课下的小组模拟实验使铸件浇注过程和凝固过程可以“眼见为实”，让学生“亲眼见到”理论指导实践的过程。这是利用理论教学增加实践性和应用性的另一途径。
另外，小组设计和模拟实验，为学生提供了发挥主观能动性和创造性的空间，也给小组同学团结协作提供了机会。
3.3 模型展室现场教学，事半功倍
铸造工装设计内容在教材中占的篇幅不多，教学课时也很少，但在铸造工艺设计课程中是必不可少的部分。这部分内容理论计算和分析少，实践性强。对学生而言，认识工装主要依靠实习。在生产实习中，他们只是对铸造工装有了初步的感性认识，而没有仔细观察、思考和实际应用的机会。在多媒体课件中，他们看到的也是二维和三维图片，有些概念理解不透，工装设计部分的课堂教学历来事倍功半。
为了改善工装部分课堂教学效果差的现状，也为了加强学生在这方面的实践知识，我们建设了铸造工艺设计多功能立体教室。室内陈列典型的铸造工艺及铸造工装模型，每个模型配有图片、文字说明，同时还配有电子文件，包括二维工程图，三维实体图、爆炸图，解说音频，学生可通过计算机大屏幕对照模型实物仔细阅读、观看、收听。
近两年，我校在多功能立体教室进行铸造工装设计内容的“现场”教学，学生可仔细观看实物、详细阅读说明，并对照大屏幕的爆炸图对模型进行拆装。教师讲解时，学生可随时提问，并随时讨论。这种现场教学给学生提供了进一步的感性认识和动手机会，也使他们在教学过程中有动脑筋、提问题的时间，教学效果远远超出传统的课堂教学[3]。
4 结束语
教师在课堂上通过案例引出课程内容，引发了学生的学习兴趣；充分利用多媒体技术、计算机模拟技术，使学生在课堂的虚拟实践中感受工程实景，增加了实践知识；利用模具展室现场教学，给学生提供了感性认识和动手的机会，提高了教学的时效性。总之，对于铸造工艺设计这门实践性很强的课程，在理论教学过程中，采取多种手段、多种方法，可以增强学生对实践的认识和感受，提高教学效果，为后续教学奠定良好的基础。
参考文献
[1] 蔡敬民.地方本科院校应用型人才培养的理论与实践探索[M].合肥：合肥工业大学出版社，2013.
铸造工艺设计范文3
汽缸盖；铸造模具；设计
1.汽缸盖介绍
汽缸盖是汽车发动机上的重要部件，其上部有凸轮轴，下部与汽缸体、活塞组成燃烧室。当燃气在燃烧室内爆燃时，室内气体温度瞬间高达1100℃以上。这种高温循环热冲击反复作用于燃烧室内壁。而在汽油发动机燃烧室内产生的压力峰值高达7MPa，这个压力直接作用于气缸盖的燃烧室部位，故汽缸盖在发动机工作过程中的特点是:处于高温状态下工作，承受较大的热冲击作用和产生应力集中，工作条件较为恶劣。从铸件结构工艺性上分析，汽车发动机的铝缸盖是典型的薄壁复杂铸件，铸件峡厚一般为3.0mm～4.5mm(最薄处只有2.0mm左右)，尺寸精度及力学性能要求较高，而且随着汽车发动机向高效率、低油耗方向发展，汽缸盖的结构更加复杂，对铸件的要求更高，因此，铝缸盖的铸造工艺难度更大。
2.铝合金缸盖低压铸造模具整体结构设计
铝合金缸盖低压铸造模具的整体结构设计包含以下几个步骤：
首先根据零件的形状、结构及不同部位的要求，确定浇注位置。对金属型铸造而言，铸件的浇注位置、金属液的凝固顺序、模具浇注系统的设计等诸多因素均会对铸件的最终质量产生很大影响。浇注位置是指浇注和凝固时铸件所处的方向和位置。因为低压铸造时，液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，所以在设计浇注位置时，铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。故浇口设在铸件的厚壁部位而使薄壁部位远离浇1∶3。
确定各模块的成形方式。当铸件的浇注位置确定以后，对金属型铸造而言，还须确定各部分的成形方法，也就是说，铸件的外形及内腔是由何种方式成形的。对金属型铸造而言，国内外普遍采用的成形方式一般为金属模、砂芯、活块及冷铁。根据缸盖铸件的结构特点，最后确定燃烧室部分(底座)、进气侧外形、排气侧外形、左端侧、右端侧外形以及上油道部分用金属模成形，所有内腔部分用砂芯成形，在金属型的总体结构设计中，必须同时考虑模具的加工难度、铸造工艺性、铸件的结构和使用要求以及铸造设备的限制等因素。
3.浇注系统的设计
低压铸造用的浇注系统应使金属液平稳而迅速地充型，并有缓冲和除渣作用以及良好的补缩效果，以保证获得优质的铸件。在很多情况下，由于充型是从最低点开始，金属液很少或者不会产生飞溅现象，因而减少或者消除了在型腔内形成氧化夹渣的可能性，所以无需设计复杂的浇注系统。但是，在研究浇注系统及冒口时，必须综合考虑充填型腔时的水力现象、热物理特性和凝固时得到升液管顶端的充分补缩等问题。对于结构简单的铸件，可以只设置直通式浇口(即中心锥形浇口)；对于复杂铸件，一般还要设置其它浇注系统单元，如横浇道、集渣槽、冒口等。在选择浇口位置时，应该避免浇口直接对着型芯(无论是砂芯还是金属芯)。通常内浇口的位置选在铸型底部或铸件最厚断面处，其断面积的大小可以等于或稍大于金属液引入铸件热节的断面积，而小于升液顶端断面积。浇注系统中各组成单元断面积比一般采用收缩式，即F直>F横>F内。低压铸造的浇口有浇注和补缩的双重作用，自上而下的凝固顺序，补缩通道的畅通是保证铸件压力下结晶的关键，保证不了压力的传递，低压铸造也就失去了优势。而且浇注系统一般采用热损失较小的截面形状，以求浇口内的合金较长时间保持液态，一般升液管出口是圆形截面，故横浇道和内浇口也应尽可能地使用圆形截面，以利于减少浇注系统的热散失，提高补缩效率。
冷却系统的设计。在低压铸造中，通常铸件的凝固是自上而下的过程。而合金液的补缩是自下而上的，并通过浇道来实现。因此必须确保铸件得到自上而下的凝固顺序，以获得精密的铸件。故模具温度的控制尤为重要。理想的模温分布是从浇道到上模逐渐降低，模具各部分具体温度控制范围：浇口480～510℃；下模400～500℃；侧模350～400℃；顶模250～300℃。为获得上述温度以及提高缸盖铸件性能和缩短生产周期，必须对顶模实施强制冷却。冷却方式一般有水冷和气冷，采用多路设置，每路单独自动控制流量和压力。水冷却采用压送式水泵，以解决模具内部因高温汽化产生气阻造成水流不畅的难题;气冷则是通以压缩空气。在设计这套缸盖的冷却系统时，根据以上思路，在顶模上设置六支点冷却，采用水冷方式，从而得到所需要的温度梯度，让远离浇口的地方先行凝固。从而实现铸件的从上至下的顺序凝固方式。
4.排气系统的设计
分型面、导向面(金属型芯、顶杆)的间隙排气。在这些界面上总有间隙，能够排气，但间隙一般很小，约为0.1mm～0.3mm，这样不能保证气体的迅速排出，故在这些界面上制出专用的排气槽。槽宽一般为8mm～15rnm,槽深一般为0.3mm～0.5mm，也可以加工成只角型排气槽。
在缸盖铸件的非加表面加刻网状的冷却筋。冷却筋的间距一般为8mm～10mm左右，筋的宽度为1mm，在加工模具型腔时，用R1的小铣刀加工即可。具休的添加位置在缸盖的两侧面、两端面、底面以及上油腔的内侧表面。
加设排气塞。一般排气塞应用于两种场合，铝液排气和砂芯排气，而砂芯用的排气塞的间隙一般比用于铝液排气的间隙要大。在金属铸型的各侧面，金属液最后充满的位置，即缸盖上平面，加设铝液排气塞；在进排气道芯头定位处、油道、水道砂芯芯头定位处以及水道砂芯脚部定位处，加设砂芯排气塞，我们采用的是粉末冶金针孔状排气塞，其间隙一般在0.3mm左右，根据其所放置在铸型中的位置选择不同规格的尺寸。
利用顶杆孔排气。金属型中常设有顶出机构，用于将铸件从型腔中顶出。模具设计时，在保证不钻铝的情况下，经常有意加大顶杆与顶杆孔之间的间隙，以利排气。缸盖金属型模具中的顶杆与顶杆孔的配合公差理论值与实际值其中的差值就是为排气需要而留的间隙。
利用砂芯芯头排气。砂芯在缸盖、缸体等汽车发动机类复杂铸件的铸造中被广泛采用。随之而来的问题就是由于砂芯被金属液包围而被加热到较高温度，使其中用于作为粘接剂的树脂分解，从而产生大量气体。由于砂芯本身砂粒与砂粒之间存在间隙，因而常利用砂芯芯头将其自身产生的气体排出。现在热芯盒制芯普遍采用覆膜砂。覆膜砂发气量一般在12ml/g；一般在缸盖金属型模具的砂芯的芯座处安装排气塞让芯头与外界相通。
铸造工艺设计范文4
另外在传统铸造中，开发一个新的铸件，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟，可以指导浇注工艺参数优化，预测缺陷数量及位置，有效地提高铸件成品率。CA精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中，并结合其他先进的铸造技术，以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。目前，利用CA精铸技术，已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制，取得满意的效果。CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金，CA精铸工艺流程。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计，工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复，在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作，采用熔体浸润进行原型表面处理，凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。
近年来，与CA精铸技术相关的三维CAD设计、反求工程、快速成型、浇注系统CAD、铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步，这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础，促进了CA精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于CA精铸，必须消除彼此之间的界面，将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计＋先进材料＋先进制造。如何得到部件精确的电子数据模型，是CA精铸至关重要的第一步。随着三维CAD软件、逆向工程等技术的发展，这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用IDEAS进行实体建模和数据转换的过程。IDEAS9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过MasterModeler模块可以得到复杂模型，既可以进行全几何约束的参数化设计，又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计；曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理，创建出曲线和曲面，进行设计，曲面生成后可直接生成RPM用文件，也可传回主建模模块进行处理。
铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程，其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言，工艺定型需通过多次试验，反复摸索，最后根据多种试验方案的浇铸结果，选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。铸造过程虽然很复杂，偶然因素很多，但仍遵循基本科学理论，如流体力学、传热学、金属凝固、固体力学等。这样，铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、凝固及温度变化的问题，就是要在给定的初始条件和边界条件下，求解付立叶热传导方程、弹塑性方程。计算机技术的发展，使得求解物理过程的数值解成为可能。应用计算机数值模拟，可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。
通过数学物理方法抽象，铸造过程可表征成几类方程的耦合：
铸造工艺设计范文5
关键词：薄壁壳体；低压铸造；仿真模拟
中图分类号：TG2 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）03-0066-06
本次开发的变速箱上的铝合金离合器壳体，在试制阶段要求在45天内交付60件合格毛坯，费用控制在20万以下。为满足高质量、短周期、低成本的试制要求，选择合适的铸造工艺非常关键。
铝合金离合器壳体毛坯在量产阶段通常采用金属型高压铸造工艺，模具成本高、制造周期长，不能满足试制阶段项目开发进度和成本要求。公司在以往的试制阶段一般采用砂型重力铸造工艺，模具成本低、试制周期短，但是对于离合器壳体这种外形尺寸大、壁厚不均匀的薄壁件，其浇注系统设计复杂、造型难度高、工艺出品率较低；另外，由于砂型温度低，在浇注过程中铝液降温幅度大，在薄壁部位容易产生浇注不足或冷隔缺陷，在厚大部位，即使采用冒口补缩，其作用也比较有限，易产生缩松缺陷。而为此提高浇注温度又会带来熔体含气量高，容易产生缩孔等缺陷的问题，其毛坯质量不能满足试制要求。
低压铸造也是汽车零部件生产中常用的铸造工艺，一般采用金属型结合砂芯的方式来实现复杂铸件的生产。低压铸造相对重力铸造而言，金属液在压力下充型和结晶，具有充型平稳、浇注过程及工艺参数可自动控制等特点，用低压铸造工艺生产铸件具有合格率高、质量稳定及出品率高等特点，但是金属型低压铸造的模具费用和制造周期还是不能满足试制要求。
本文提出采用树脂砂型低压铸造工艺的设想，将低成本的树脂砂型和低压铸造工艺有机的结合，达到低成本、高质量、短周期的试制目的，通过对离合器壳体铝合金铸件的结构分析，结合砂型低压铸造工艺原理，设计铸件低压铸造浇注系统和低压铸造工艺方案。利用计算机数值模拟技术对铸件进行充型、凝固、缺陷模拟，根据模拟结果，修正铸件浇注系统和工艺方案。
1 铸件结构分析
1.1 产品技术要求
1.2 工艺可行性分析
该壳体的铸造难点是外形尺寸大、薄壁且壁厚不均匀。采用金属型压铸工艺完全能够满足生产要求，而对于砂型铸造而言，由于铸型在常温下浇注，铸型温度低，4 mm的壁厚相对过薄，在常规重力浇注下很难保证铸件成型完整。而一些厚大部位，特别是螺栓连接部位，在压铸时可以用型芯保证不至于壁厚过厚，同时压铸工艺上可以采用布置冷却通道的手段进行规避，而砂型铸造时这些孔难以成型，一般采用填平后续加工的方法完成，这就人为加大了铸件壁厚的不均匀性。铝合金属于低密度合金，在重力作用下的补缩作用有限，因此在厚大部位产生缩松缺陷很难避免。而采用低压浇铸工艺，合金液浇注时在可控的压力作用下充型，大大提高了金属液的充型能力和补缩能力，辅之以冒口进行补充，有效地减少或避免缩孔缩松等铸造缺陷，提高铸件质量。
2 低压铸造原理
本次试制采用树脂砂型低压铸造工艺，树脂砂固化后强度高，完全能够满足压力下成型的要求[4]。树脂砂经充分混合后在铝质模具中造型固化，脱模后再进行组芯合模，由于铸型内腔要承受一定压力，铝液极易从分型面流出或射出，因此要采用夹具将铸型固定牢固。
3 低压铸造工艺设计
3.2 砂芯造型
3.3 确定低压浇注工艺参数
3.3.1 浇注温度
由于合金液在压力作用下充型，其充型能力高于重力浇注，合金液在密封状态下浇注，散热慢，其浇注温度可比一般铸造方法低10℃～20℃[6]。浇注温度根据铸型条件、铸件壁厚、铸件结构及合金种类等条件确定，在保证铸件成形的条件下，温度较低为宜，因为浇注温度低可以减少合金液的吸气和收缩，使铸件产生气孔、缩孔、缩松、内应力、裂纹等缺陷的概率减少，本铸件的浇注温度取730℃左右。
3.3.2 充型、凝固压力与时间
（1）加压充型阶段
（2）保压结壳阶段
保持充型压力一段时间，使铸件表层形成一定厚度壳，在增压结晶时可以避免合金液渗入砂型中，减少机械粘砂机会[6]。在不产生粘砂和跑火的前提下结壳时间越短越好。
（3）加压凝固阶段
铸件结壳后在充型压力P1的基础上增加压力至结晶压力P2，使铸件在压力下结晶凝固。结晶压力越高铸件组织越致密，但受砂型强度的限制，压力不能太高，根据经验取凝固压力45 kPa。
（4）保压凝固阶段
保持结晶压力P2一段时间使铸件完全凝固。保压时间长短对铸件质量和生产效率有明显影响。保压时间与铸件结构、铸型条件等有关，通常取铸件凝固后，残留浇道长度一般控制在20～50 mm为宜。到目前为止，保压时间的确定没有较方便实用的计算公式，在铸件凝固模拟时可以通过模拟凝固状态，初步得到铸件保压时间。
3.4 充型、凝固过程模拟
3.4.2 充型过程速度模拟
3.4.3 凝固过程温度场模拟
3.5 模拟后修正工艺参数
3.5.1 浇注系统修正
3.5.3 浇注工艺参数对比
4 结论
离合器壳体采用树脂砂造型，低压浇注工艺成型，辅之以铸造CAE手段进行工艺设计、工艺参数指导及缺陷预测，能够快速生产出表面光洁，内部无缺陷的高质量铸件，铸件的力学性能满足设计要求而且成本低廉。这种工艺方法对其他薄壁铸件的快速试制具有极大指导意义和推广价值。
参考文献：
[1] 邱孟书，王小平，等.低压铸造实用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2011.
[2] 铸造手册 第三版编委. 特种铸造分册[M]. 北京：机械工业出版社，2011.
[3] 田荣璋. 铸造铝合金[M]. 湖南：中南大学出版社，2006.
[4] 约翰·坎贝尔. 铸造原理[M]. 北京：科学出版社，2011.
[5] 胡忠，张启勋，高以熹，等. 铝镁合金铸造工艺及质量控制[M]. 北京：航空工业出版社，1990.
铸造工艺设计范文6
根据各个部位的冒口模数，选择出冒口的规格。在实际生产中，为了节省钢液总量，提高铸造效率，冒口主要选择补缩效率较高的保温冒口和发热冒口进行补缩，保温冒口的补缩效率是普通冒口的1.1～1.2倍，发热冒口的补缩效率是普通冒口的1.3～1.4倍，为了促进冒口的补缩效果，在铸件的厚大及热节位置放置尺寸适当的冷铁，要求冷铁的厚度为热节尺寸的2/3至1/1，保温冒口、发热冒口和冷铁设置的具置如图3所示。选择冒口具体规格如表2所示；为了保证整体铸件质量，在铸件的整体不规则热节位置全部放置铬铁矿砂，铬铁矿砂是铸造用特种砂，铬铁矿砂在铸造生产中主要用于大型铸钢件的面砂，防止铸件表面粘砂；铬铁矿砂是激冷材料，在造型时可替代部分冷铁。模拟过程前处理在使用模拟软件计算之前，要输入正确的参数，尽可能模拟其工厂的实际生产环境，模拟软件计算的主要参数设置如表3所示。冒口和冷铁的设置通过铸造模拟软件进行验算，验证的结果为合格，铸件组织结构致密，缩孔区域控制在冒口的内部。模拟结果如图4所示；图中孤立凝固位置基本消除，高温区域基本集中在冒口（图中深色部分），说明铸件缩孔缩松区域已向冒口区域转移，冒口起到了补缩作用；添加冒口后铸件的工艺重量W=4500kg，工艺出品率为69%.
2浇口的设计
1）浇口尺寸的计算根据铸件壁厚尺寸27mm，查表得出钢液在型腔中的上升速度v=13～16（mm/s），这里取最小值v=13mm/s；铸件的浇注时间T=H/v（H为型腔内的高度mm），即T=1330/13=102s；可以计算出浇注重量速度V包=W/T=4450kg/102s=43.6kg/s，通过查表的方式得出浇包包孔直径d=50mm；从而换算出直浇道的直径D=75mm，浇道的尺寸为75mm；即采用的漏底包直径为50mm.2）浇口位置的确定通过铸造模拟软件进行充型模拟，可以得出浇口开设在铸件的底部止口法兰处较合理，采取底注式浇注系统，图5显示金属液在充型时液面始终基本保持平面，说明该浇注方案设计充型平稳，金属液流动稳定，不易出现紊流、卷气等充型类缺陷；铸造工艺设计结果通过冒口模数法计算，以及模拟软件的凝固和充型计算模拟的应用验证，得出合格的铸造工艺设计结果，生产出了合格铸件，如图6．
3铸造生产简介
3.1铸造生产过程简介
3.1.1模型设计
零件内部空腔较大，且形状复杂，模具的制作需考虑每个砂芯的摆放难度和制造难度。在型板的侧面做出十字线，箱框不用做出用砂箱取代。泵体外皮全部采用组芯工艺制作。
3.1.2造型、制芯
造型采用的型砂种类为硅砂、铬铁矿砂，型砂目数为40目~70目，黏结剂为碱性酚醛树脂和固化剂。造型时，注意将热节、交角部位放置圆钢冷铁和铬铁矿砂，砂型的芯头部位和上端做出气道，保证排气畅通；由于零件内部空腔较大，且形状复杂，为了合箱放置砂芯方便，分型面采取上中下三箱造型工艺。整体复杂部位采用砂型剪胎工艺造型。造型时使用砂型剪胎工艺将铸件复杂无法起膜处单独做出。外皮的涂料涂刷保证5遍以上。制芯采用的芯砂种类为硅砂、铬铁矿砂，型砂目数为70目~140目，黏结剂为碱性酚醛树脂和固化剂。制芯时，砂芯中放置适当的气眼绳、泡沫等，提高砂芯的排气性和退让性；涂料的涂刷保证3遍以上。
3.1.3熔炼、浇注
熔炼采用AOD炉外精炼的方式，对钢液有效地除渣、除气，保证钢液质量；浇包采用5t漏包，漏包可以有效地提高钢水的质量，包眼尺寸为45mm，浇注前保证浇包烘烤在600℃以上；浇注前，用烘干机对型腔进行烘烤，型腔温度达到80℃以上；根据铸件壁厚确定浇注温度为1560℃～1580℃，浇注时间为80s左右。
3.1.4清理、热处理
根据铸件的重量，铸件浇注后的保温时间为10h以上，浇注后铸件无明显缺陷；冒口切割前，将铸件预热到150℃~200℃之间，以免铸造应力在切割过程造成裂纹缺陷；然后进行性能热处理，需符合CA6NM（ASTMA487）铸件技术条件的要求，热处理工艺卡如图7所示；最后进行缺陷位置的焊补、打磨及抛丸处理。
3.2质量检验结果
1）目视检验根据《核电铸件表面目视检验》的要求进行检验，按MSS-SP-55外观法铸件表面外观无粘砂、氧化皮、裂纹和热裂等缺陷，表面质量符合要求，检验铸件合格。2）射线和液体渗透检验根据相关检测规程进行对所有法兰等关键性承压部位作射线检验，射线检验结论符合标准要求，检验铸件合格；全身进行液体渗透检验，检验铸件合格。
4结束语
