鑄造工藝設計的案例
V7.4 高壓鑄造工藝設計向導提供更多細節(jié)參數
高壓鑄造工藝參數設計向導頁面更新
V7.4 高壓鑄造工藝參數設計向導頁面提供更多細節(jié)參數和功能，其中包括：
得料率
投影面積（產品+流道+溢流槽）
鑄造壓力和速度
流量
流道寬度、厚度
壓鑄機機臺數據庫擴充
壓鑄機橫向對比和智能選擇
柱塞直徑選擇
第三階段啟動和停止的時間和位置
導出到Excel報表進行工藝設計
設計完成的鑄造工藝參數可直接導出Excel報表，并支持中、英、日、韓等多種語言。在工藝參數變更之后，可直接再次導出，無需人工填寫和修改。該表格可應用于現場作業(yè)指導，和流道設計過程控制。
更新錘頭運動與真空閥計算向導頁面
每段速度增設延時時間，末端增加剎車時間。該曲線可以直接用于活塞運動的邊界條件定義。也可以直接用于速度邊界條件的定義。
C家精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造工藝設計與分析的經驗。雖然是點點滴滴，愿能匯流成河，如果鑄友們喜歡，
請點“在看”或分享，也歡迎留言。
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展開 華鑄CAD鑄造工藝輔助設計(二維)軟件系統(tǒng)
“華鑄CAD——鑄造工藝計算機輔助設計系統(tǒng)”是鑄造行業(yè)進行工藝設計的實用繪圖軟件，是華中科技大學（原華中理工大學）經多年研究開發(fā)在長期工程實踐中不斷改進、完善起來的軟件系統(tǒng)。
本軟件系統(tǒng)采用美國Autodesk公司的最新開發(fā)工具ARX，在AutoCAD環(huán)境下開發(fā)實現。它以鑄造工藝設計幾大工藝參數為核心，依據機械工業(yè)部頒布的JB2435-78標準，集成了整個鑄造工藝過程各階段的功能，對各種工藝符號進行了規(guī)范化定制與擴充。主要功能包括分型線、加工余量、拔摸斜度、砂芯及芯頭、冷鐵、不鑄孔、鑄造圓角、工藝卡的繪制以及冒口與澆注系統(tǒng)設計等。該系統(tǒng)體系完備、適應性強、界面友好、易于操作、使用靈活，能幫助鑄造工藝人員快速高效地完成工藝設計過程，對于保證鑄件質量，提高生產率和新產品開發(fā)效率具有重要作用。
展開 船用汽輪機后汽缸下半鑄件的鑄造工藝設計
船用汽輪機后汽缸下半鑄件的
鑄造工藝設計
戴月良
（上海電氣 上重鑄鍛有限公司，上海 200245）
摘 要：船用汽輪機后汽缸下半鑄件結構復雜，質量要求高，有較高的生產難度。采用ProCAST 鑄造模擬軟件計算鑄件模數，根據模數計算設置冒口；模擬澆注過程，確保充型過程快速平穩(wěn)；對鑄件凝固過程模擬優(yōu)化，實現順序凝固，保證了鑄件致密度。
關鍵詞：汽輪機汽缸；工藝優(yōu)化；鑄造模擬
現代艦船信息化程度越來越高，需裝備大量的信
息設備和電子設備，不斷加大了對電力的需求，需要為艦船配備更大功率的發(fā)電機組以應對激增的電力需求。汽輪機作為艦船要的動力源，具有功率密度大、可靠性高的特點，是船舶大容量供電系統(tǒng)的核心裝備。船用汽輪機汽缸結構復雜、緊湊，質量要求高，具有很高的生產難度。筆者對后汽缸下半鑄件進行詳細的工藝性分析，采用ProCAST 鑄造模擬軟件輔助設計和優(yōu)化鑄造工藝，最終成功地生產出滿足技術要求的后汽缸下半鑄件。
1 后汽缸下半結構與技術要求
后汽缸下半鑄件結構如圖1 所示。汽缸主要由排汽
蝸殼、水平中分面法蘭、排汽口法蘭、軸承座和支撐座構成。鑄件凈重2 060 kg，毛重2 680 kg，材質為ZG20CrMo。鑄件輪廓尺寸為2 160 mm×1 527 mm×790 mm，最大壁厚為123 mm，最小壁厚為
20 mm，
汽缸排汽蝸殼主壁厚為30 mm。汽缸尺寸公差為-3~+2 mm，法蘭厚度公差為0~+2 mm。汽缸無損探傷（NDT）要求：100% 超聲波探傷（UT），焊縫坡口區(qū)域、水平和垂直法蘭加工面1 級，其余加工面和鑄造面2 級。100% 磁粉探傷（MT），加工面1 級，其余2 級。
展開 直列氣缸體立澆鑄造工藝設計
工藝補正包括螺孔凸臺、油道壁厚、基本壁厚、涂料、拋丸補正,工藝補正量全部在工藝三維模型設計過程中設計完成,不允許在模具加工環(huán)節(jié)通過調整刀具加工保證,具體工藝補正量見表2。
鑄造收縮率根據相似機型的劃線結果及加工后的成品毛坯凸臺偏差情況進行計算確定,寬和高方向為0.8%,長方向為1%(缸孔芯曲軸箱段0.5%)。
表2 工藝補正量數據表(單位:mm)
澆注系統(tǒng)按適流澆注系統(tǒng)設計原則,鑄鐵材質內澆口入口線速度理論值為0.45 m/s[1],根據立澆的實際情況進行調整,設計3個關鍵工藝平均速度值為:內澆口入口線速度為0.48 m/s,鑄型液面上升速度為0.025 9 m/s,橫澆道流速為0.6 m/s。充型時間為13 s,根據鑄造仿真結果修正確定澆注系統(tǒng)的截面積與結構,澆注系統(tǒng)參數如表3所示,結構如圖4所示。
3 澆注系統(tǒng)參數
圖4 澆注系統(tǒng)示意圖
為保證砂芯排氣通道,水套和油氣室部位由于產品結構特殊,產品要求該部位具有高的密封性。為了滿足產品需求,需要預防水套和油氣室部位粘砂、氣孔的產生,需對水套芯、油氣室芯芯頭設置排氣通道,通過工藝孔芯頭把砂芯氣引起至型腔,再從型腔引出砂箱面,如圖5、圖6所示。
圖5 水套芯排氣通道示意圖
圖6 油氣室芯排氣通道示意圖
為有效控制毛坯尺寸,需要合理選擇組芯、下芯間隙,具體如表4所示;設計組芯間隙時須從長、寬、高3個方向設計定位面定位砂芯,避免過定位和定位不準確;檢具應保證分別檢測單個砂芯、芯組、下芯尺寸,確保每個狀態(tài)的尺寸受控;制定砂芯在儲存和輸送過程相應的流轉要求,必要時設計一些定位面,預防砂芯、芯組的變形。
展開 
鑄造工藝設計及模擬軟件CASTSOFT/CAD/CAE
榮獲金獎的鑄造工藝計算機輔助設計CAD軟件和鑄造過程模擬仿真CAE軟件經過近20年的發(fā)展，已由1.0版發(fā)展到最新的7.6版（2010年7月推出）。軟件的開發(fā)與發(fā)展獲得國防“八五”、“九五” 、“十五”項目經費及國家科技部2001年中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金的支持，該軟件由鑄造專業(yè)人員自主開發(fā)，其功能齊全、全中文界面、操作簡單，已在國內多家軍工、航天、大型國有企業(yè)、大型合資企業(yè)和具有一定規(guī)模實力的民營企業(yè)使用。
該套軟件具有：集鑄件重量、體積、模數、補縮、澆鑄等工藝參數計算和工藝圖繪制、三維自動轉二維、工藝卡自動繪制為一體的CASTsoft CAD；集鑄造過程仿真、鑄造缺陷預測及結果顯示為一體的CASTsoft CAE，實現對鑄件中的充型流態(tài)、凝固過程、溫度場模擬和缺陷預測，從而對鑄造過程中所涉及的工藝參數和工藝方案做出評價，達到大幅度縮短工藝定型周期、降低廢品率的目的。
根據現場的工藝參數（鑄件原形，砂箱尺寸，工藝位置，澆注及補縮系統(tǒng)，澆注溫度，鑄件材質，砂型材質，涂料材質，模殼焙燒溫度，澆口棒設計等等）模擬鑄造充型過程、凝固過程，預測鑄件各處溫度變化及鑄型溫度的變化、預測鑄件澆不足、卷氣、縮孔、縮松等缺陷，并在后處理中以圖形顯示。
使用這套鑄造軟件，無疑會給鑄造企業(yè)帶來較大的經濟效益。實現鑄件工藝設計和模擬的計算機化，將大大縮短設計和修改的周期，提高成品率及工藝出品率。它將促使企業(yè)鑄件生產上一個臺階，同時帶動圖紙、設計計算機化，提高企業(yè)的競爭能力，并樹立現代企業(yè)的形象。
展開 汽車鑄件工藝知識及其鑄造技術發(fā)展趨勢
隨著對鑄件尺寸精度要求的提高，鑄造精確成形技術近年來得到了迅速發(fā)展，出現了精確砂型鑄造，消失模鑄造、可控壓力鑄造、壓力鑄造等一系列新的鑄造成形方法。Cosworth 鑄造方法是由英國開發(fā)的一種采用鋯砂砂芯組合并用電磁泵控制澆注的方法，已經成功用于鋁合金缸體的批量生產，并已經出現了許多工藝變種，如采用低壓澆注取代電磁泵澆注等工藝。采用該類鑄造方法可以生產壁厚為3.5~4.0 mm的鋁合金缸體，是目前精確砂型鑄造的代表工藝。
消失模鑄造工藝自1965年發(fā)明至今，主要生產的汽車鑄件為缸體、缸蓋、進排氣管等產品，并形成了規(guī)模生產。我國自20 世紀90 年代引進消失模鑄造技術，目前已初具規(guī)模，并被國家重點推廣而成為改造傳統(tǒng)鑄造業(yè)應用最為廣泛的高新技術。目前我國有水玻璃制殼，復合制殼和硅溶膠制殼三種熔模精密鑄造工藝，其中用于汽車產品生產硅溶膠制殼工藝的鑄件表面質量可以達到Ra 1.6 μm，尺寸精度可達CT4 級，最小壁厚可以做到0.5~1.5 mm。東風汽車精密鑄造有限公司采用硅溶膠+水玻璃復合型制殼工藝生產復雜結構集成鑄件，顯著降低了生產成本。熔模精密鑄造技術成型工藝的發(fā)展趨勢是鑄件離最終產品的距離越來越近，產品的復雜程度和質量檔次越來越高，CAD、CAM和CAE的應用成為產品開發(fā)主要技術，專業(yè)化協(xié)作開始顯現。
在高壓鑄造工藝基礎上開發(fā)的真空鑄造、充氧壓鑄、半固態(tài)金屬流變或觸變壓鑄等工藝方法，旨在消除鑄件缺陷，提高內部質量，并擴大壓鑄件的應用范圍。擠壓鑄造過程中，熔體在壓力下充型和凝固，具有平穩(wěn)、無金屬噴濺、金屬液氧化損失少、節(jié)能、操作安全和減少鑄件孔洞類缺陷等優(yōu)點，在鋁合金副車架等高性能鋁合金鑄件的開發(fā)與應用方面獲得了廣泛的應用。
汽車產量的不斷增長迫切要求鑄造生產向高質量、優(yōu)性能、近凈形、多品種、低消耗、低成本的方向發(fā)展。由于一輛整車約15%~20%的零件是鑄件。
展開 為什么越來越多的鑄造廠選擇消失模鑄造工藝？
消失模鑄造工藝是全球公認的近凈成型工藝，可以通過集成一體化的鑄件設計和輕量化設計來降低成本。-Marshall Miller, 美國Flowe Serve公司。
1958年首次在鑄造中使用泡沫模型。盡管消失模鑄造工藝并沒有像粘土砂、金屬型、或者壓鑄工藝那樣得到廣泛應用，但它在使用精密的模具生產復雜形狀的鑄件方面有其特有的優(yōu)勢，甚至于直接使用機加工的泡沫模型來進行無模鑄造，這在其他工藝當中是無法想象的。
消失模鑄造工藝的制造單元通常占地面積較小，這使它可以作為鑄造廠的主營鑄造工藝之外的一個補充。
一個自動化消失模鑄造的單元（美國Vulcan公司供圖）
消失模鑄造工藝很容易打入一個新市場。相對于其他鑄造工藝的鑄件設計而言，比如砂型鑄造，有許多閑置。因為絕大多數鑄造工藝需要能夠重復使用的、澆注之前可以從砂型中取出的模具或者型板。這在設計產品的模具或者型板的布局結構的時候就需要考慮進去。相反，消失模鑄造工藝中，泡沫模型保留在砂型當中并不需要取出，在澆注過程中直接氣化消失，這就為產品的結構設計消除了許多限制。
消失模鑄造工藝中，EPS或者共聚料在鋁合金模具當中發(fā)泡成型，得到一個個的泡沫模片，進而粘接成為一個完整的泡沫模型，再組裝上對應的澆注系統(tǒng)就成為了模串。進行浸涂，烘干，放入砂箱當中，加入無任何粘結劑的干砂，震實。澆入金屬液，泡沫模型氣化，就得到了所需的鑄件。
借助于消失模鑄造中泡沫可粘接組裝的優(yōu)勢，就有可能實現減重，鑲嵌件直接鑄進去，多個部件集成一體鑄造等等。更有甚者，可以實現其他鑄造工藝所不可想象的帶有復雜形狀的鑄件。例如，工程師可以采用少或者無拔模斜度的設計，以實現鑄件上更均勻的壁厚，更好的表面光潔度。
展開 高牌號球墨鑄鐵前蓋鑄造缺陷分析及工藝優(yōu)化
摘要
采用濕型鑄造生產的球鐵前蓋鑄件常是通過在砂芯內放置冷鐵消除鑄件縮松缺陷，其工藝復雜，在批量生產中鑄件的氣孔及縮孔廢品比例較高。本研究簡化了前蓋鑄造工藝，其內腔由吊砂工藝帶出，減少了主體砂芯。該工藝在利用鐵液自重補縮的同時，輔以側冒口補縮以及在局部增加冷鐵。優(yōu)化后的工藝降低了鑄件的廢品率，同時也簡化了生產工藝，降低了鑄造成本。
球墨鑄鐵前蓋材質為QT700-2，采用濕型砂工藝生產。由于濕型砂砂型硬度不及鐵型覆砂工藝，因此鑄件在凝固過程中不能完全實現球墨鑄鐵的自補縮，需要采取相應的防縮措施。在前期的生產中，我廠采用冷鐵工藝來解決鑄件內部的縮松問題。但在批量生產中發(fā)現，冷鐵工藝不僅成本高，而且質量不穩(wěn)定，氣孔和縮孔廢品比例較高。對原始工藝進行了改進，徹底解決了前蓋內部縮松問題，保證產品穩(wěn)定生產。
1 初始鑄造工藝設計
前蓋材質為QT700-2，基本壁厚9 mm，底部法蘭盤壁厚40 mm，頂部壁厚23 mm，有四個獨立的搭子，壁厚不均勻（圖1）。分型面按常規(guī)設計選在接近中部的法蘭面位置，鑄件小端置于上箱，大法蘭及砂芯芯頭置于下箱（圖2），內澆道從大法蘭面進入型腔，內腔采用手工自硬砂整體砂芯。
圖1 前蓋結構
圖2 前蓋初始工藝
根據前蓋的結構特點，外圓法蘭盤直徑約450 mm，平均壁厚40 mm，存在厚大的環(huán)形熱節(jié)，因此工藝設計采用冒口加外冷鐵相結合的方式消除該位置熱節(jié)。兩個側冒口設計為60 mm×80 mm×70 mm的壓邊冒口，同時在砂芯內設置六塊外冷鐵進行激冷，消除法蘭環(huán)位置熱節(jié)，使整個法蘭環(huán)實現順序凝固。頂部法蘭熱節(jié)集中在四個獨立的搭子處，設計采用放置內冷鐵解決縮松問題，前蓋模具如圖3所示。
展開 優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現鑄造缺陷-將CFD（FLOW3D）分析集成到壓鑄工藝設計中
鑄件分為有強度要求的和一般要求的兩類,對于有強度要求的,應該具有良好的致密度.這是應該采用高的增壓比壓「FLOW3D鑄造仿真分析」「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
如何設定壓力鑄造壓力、射速？考慮工藝因素和結構復雜程度，導熱和比熱性，凝固溫度范圍，模具溫度，結構。「射速」「壓射速度」
「FLOW3D鑄造仿真」材料
壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
「FLOW3D鑄造仿真」壓鑄模具
如何優(yōu)化設計壓鑄模具設計（鑄造模具）？模具結構考慮因素湯餅，湯道，澆道，澆口，產品，真空澆道頭，鑄孔，渣包，優(yōu)化模具設計。「FLOW3D鑄造仿真」「壓鑄模具」「鑄造模具」「鑄造模具設計優(yōu)化」
「FLOW3D鑄造仿真」鑄造方案
優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現鑄造缺陷，優(yōu)化澆道設計（進澆截面積、型腔內部速度）、排氣設計、渣包設計、冷卻設計（防止產品變型）、滑塊方案?！?em>鑄造方案」「排氣」「渣包」「冷卻」
如何從鑄造原理出發(fā)，通過仿真分析優(yōu)化鑄造方案？工藝因素帕斯卡原理、伯努利定理、壓鑄機結構、壓鑄機、壓鑄的射出過程、高速低速、充填時間、鑄造壓力、射出波形。「鑄造原理」「壓鑄機」「充填時間」「射出波形」
展開 消失模鑄造設計靈活，鑄件精度高，哪些鑄件最適合消失模鑄造工藝
一，電機殼
上榜理由：結構單一，工藝成熟，批量大，成品率高。
缺點：競爭激烈，模具前期投入大。
二，缸體
上榜理由：傳統(tǒng)鑄造缸體下芯多造成披縫大、壁厚不均勻、成本高，而消失?？梢酝昝澜鉀Q這些問題，并且，缸體結構類型單一，工藝容易控制。缸體批量一般較大，消失模鑄造成本優(yōu)勢明顯。
注意：帶水套的缸體需要下覆膜砂芯。
三，變速箱
上榜理由：此類產品包括橋殼、減速機殼、變速箱等，消失模鑄造解決了以前下芯子的煩惱，并且壁厚容易控制，拔模斜度小，重量減輕，外觀漂亮。
缺點：需注意變形問題。
四，高鉻鑄鐵-耐磨件
上榜理由：包含渣漿泵葉輪、內襯、圓錐磨、齒尖等產品此類鑄件一般結構簡單，可以無視碳缺陷，成品率高，成本低。
注意：有的大件產品不適合
五，閥體類
上榜理由：閘閥，蝶閥，止回閥等各種閥體，消失模鑄造都游刃有余，不用考慮下芯，壁厚均勻。
缺點：需注意滲漏問題
六，管件類
上榜理由：法蘭，承口，彎管，三通等用消失模鑄造很快很方便
缺點：注意變形問題
七，泵殼類
上榜理由：渣漿泵，管道泵，雙吸泵等產品，用消失模鑄造解決了下芯，壁厚不均，斜度大等問題。
缺點：注意滲漏問題
八，農機產品
優(yōu)點：效率高，成本低，另外，現在農機產品的表面質量要求越來越高，消失模鑄造有明顯的優(yōu)勢。
九，機床件
上榜理由：對于這種特別大的鑄件，用消失模鑄造后，省去了翻箱造型的麻煩，成本明顯降低，效率明顯提高。
展開 鋁合金薄壁殼體低壓鑄造工藝方案設計
摘要
針對鋁合金薄壁殼體生產中，縮松、縮孔缺陷多，力學性能差的問題，本研究設計了底注式和縫隙式相結合的澆注系統(tǒng)，綜合運用鑄造數值模擬仿真、響應面分析等手段，優(yōu)化了鑄造工藝方案。結果表明：優(yōu)化后的鋁合金薄壁殼體無縮松、縮孔缺陷，二次枝晶間距減小了10.87%，顯著提升了鑄件的力學性能。通過金相分析，驗證了本低壓鑄造工藝方案的正確性。
隨著碳中和概念的提出，節(jié)能環(huán)保再一次成為人們關注的熱點問題。這也促使機械制造業(yè)朝著輕量化發(fā)展，鋁合金鑄造作為制造業(yè)重要的一環(huán)，為了達到輕量化的要求，鑄件的壁厚越來越薄也是必然的趨勢。但鋁合金薄壁件具有難以成形、缺陷多的特點，造成這類零件良品率低的問題。
本文以鋁合金薄壁殼體為研究對象，在建模軟件CATIA中建立帶有澆注系統(tǒng)的三維模型，應用Procast對鑄件鑄造成形過程進行數值模擬計算。根據計算結果，優(yōu)化設計澆注系統(tǒng)，再利用Design-expert軟件設計響應面試驗，優(yōu)化鑄造工藝方案，最后進行冷卻系統(tǒng)設計。最終獲得了成形質量高且力學性能良好的鋁合金薄壁殼體鑄件。
1 原工藝分析
1.1 鑄件結構與原始澆注系統(tǒng)
本文研究對象為鋁合金薄壁殼體，鋁合金牌號為A356。其外觀如圖1所示，鑄件特征為形狀細而長，縱向高度差異大，壁厚較薄的異型鋁合金殼體。鑄件尺寸為：733.5 mm×230.6 mm×495 mm；鑄件壁厚大多在6 mm，且存在大量加強筋和肋板，鑄件左側高度明顯高于右側，使得鑄件左側相比右側難以補縮。根據鑄件幾何特征，初步設計澆注系統(tǒng)如圖2所示。
展開 
鑄件適合工藝、鑄造工藝特點有哪些？10大鑄造工藝詳解請收好
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點：
1、可生產形狀任意復雜的制件，特別是內腔形狀復雜的制件。
2、適應性強，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。
4、廢品率高、表面質量較低、勞動條件差。
鑄造分類 ：
(1)砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。
工藝流程：
砂型鑄造工藝流程
技術特點：
1、適合于制成形狀復雜，特別是具有復雜內腔的毛坯；
2、適應性廣，成本低；
3、對于某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。
應用：汽車的發(fā)動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件
(2)熔模鑄造(investmentcasting)
熔模鑄造：通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。
工藝流程：
熔模鑄造工藝流程
工藝特點
優(yōu)點：
1、尺寸精度和幾何精度高；
2、表面粗糙度高；
3、能夠鑄造外型復雜的鑄件，且鑄造的合金不受限制。
缺點：工序繁雜，費用較高
應用：適用于生產形狀復雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動機的葉片等。
展開 基于模擬技術 鑄件結構與工藝如何協(xié)同設計
一般情況下，鑄件的結構設計和鑄造工藝設計是由結構設計師和鑄造工藝師根據各自的經驗分別完成的。有時，鑄件的結構設計具有足夠的強度，但是其鑄造質量非常差，甚至難于鑄造成形。鑄造工藝師必須將問題反饋給結構設計師進行結構修改。這個過程將增加產品研發(fā)的時間和成本。
一些研究者已經采用不同學科的協(xié)同來解決上述矛盾。并行工程用作一種有效的結構設計和優(yōu)化鑄造工藝的方法被提出，通過鑄件結構和工藝的并行優(yōu)化，以滿足日益嚴格的鑄件質量要求。合理的鑄件設計應具有足夠的結構強度，以滿足使用要求，同時要具有良好的鑄造可行性。
數字化制造技術包括計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機輔助工藝優(yōu)化。它可以根據不同的情況，快速調改生產工藝，從而減少研發(fā)時間和降低研發(fā)成本。鑄件的結構和工藝能夠很方便的進行調改，這是虛擬制造和實際生產的主要區(qū)別。
本文以高速列車高強鋁合金軸箱為例，基于數值模擬技術，討論了一種結構和工藝協(xié)同設計的新方法。采用ANSYS軟件進行結構應力分析評估鑄件的結構強度，采用ProCAST軟件進行鑄件的凝固過程分析，以提高鑄件的內在質量。軸箱體的應力分析和凝固過程分析重復進行，直到鑄件的強度滿足使用要求，而鑄件的內部尤其是受力關鍵部位無縮孔、縮松現象，從而使鑄件達到一個良好的鑄造可行性。圖1所示為協(xié)同設計的流程。通過計算機仿真技術，能夠縮短鑄件的研發(fā)周期，降低成本。
圖1 協(xié)同設計流程
1．原始方案的模擬
為了指導軸箱體的結構設計和評估其結構強度是否滿足使用要求，采用ANSYS軟件進行了軸箱體的應力分析。軸箱體的3D模型采用ProE軟件建立，如圖2所示。
采用ANSYS對軸箱體進行穩(wěn)態(tài)的結構應力分析，得到的軸箱體應力分布云圖如圖3所示。
由圖3可知，最大應力發(fā)生在搖臂孔的邊緣，最大值是67MPa，該值遠低于材料的強度427MPa。
展開 鑄造成形工藝基礎：4種主要鑄造方式的工藝分析與比較
鑄造相關概念：
將金屬材料加熱到液態(tài)，澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔內，待其冷卻凝固后，得到所需零件或毛坯的方法。
鑄造工藝是最常用的毛坯生產手段之一，廣泛應用于機械制造業(yè)中，在一些機器中可占總重量的80%以上。鑄造出的產品大多是毛坯，必須經切削加工后制成零件，但在現代鑄造生產中，也有一些特種鑄造、精密鑄造的方法直接生產出零件。
鑄造的特點：
（1）可制成形狀復雜，特別是具有復雜內腔的毛坯，如箱體、氣缸體等；
（2）適應性強：在所用材料方面，零件尺寸方面及生產批量方面；
（3）價廉：設備簡單，原材料便宜，節(jié)省金屬、毛坯與零件相近，減少切削加工量。
來源：一位工程師
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展開 實例闡述，鐵型覆砂鑄造球墨鑄鐵件縮松縮孔的原因及改進工藝
（4）鐵型覆砂鑄造采用無冒口法、順序凝固法、直接實用冒口法、均衡凝固法、冷冒口法和激冷法等各種方法防止鑄件縮孔縮松缺陷產生的成功案例表明，要針對各種不同鑄件具體分析設計鐵型覆砂鑄造工藝的必要性。
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來源：鑄造快訊
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