1。3 国外铸造业现状及发展趋势

1。3。1 国外铸造业现状

1。3。2  国外铸造业发展趋势

1。4   计算机模拟技术在铸造中的应用

自第一台计算机被发明以来，时至今日，计算机技术不仅发展了各种各样的高新 技术，而且在改造传统工业进程中占有重要地位。计算机技术的飞速发展，已使计算 机成为当下最具潜力的生产工具。自从 1989 年徳国大学成功开发了第一款铸造软件 以来，出现了很多商业化的软件。计算机模拟软件已经与实际生产结合起来，很多铸 造厂家生产的铸件都采用计算机模拟技术。数值模拟技术能够帮助铸件减少或消除各 种缺陷的出现，从而实现铸造工艺的最优化，也为企业提高了生产效率，节省了大量 成本。铸造过程的数值模拟技术主要包括以下方面的研究：

（1）铸件凝固过程中的缩孔、缩松研究：铸件的冷却凝固过程模拟预测可能出 现的缺陷，其根据温度梯度场、凝固时间场的计算等判断凝固终了时间和温度， 该铸件是否出现缺陷，什么时候、什么位置出现缩孔、缩松现象。除此之外，铸 件缺陷部位的图像模拟也在进行一系列的研究中。

（2）充型过程流速场和速度场的研究：该模拟研究主要应用能量方程和质量方 程等确定充型过程中的温度、流速等，从而由此确定最终金属液充满型腔的位置。 此研究对于砂型铸造具有重要的意义，能够帮助其减少冷隔和浇不足等现象，在 提高模具使用寿命和产品合格率上扮演重要角色。

（3）铸件热应力与残余应力场的研究：该研究主要针对凝固过程的应力场计算 以及残余应力计算，能够帮助铸件预测热裂纹发生区域，进而调整工艺措施并消 除。

本次设计使用华铸 CAE 铸造工艺分析软件，它主要对铸件成形过程中的流动充 型和冷却凝固过程进行工艺分析和质量检测，从而协助工艺人员完成铸件的工艺优化 工作。该软件提高了产品质量，降低了废品率，减少了消耗，同时也缩短了试制周期， 为企业获得巨大经济效益。

1。5 本课题的设计内容

本次设计以后模板的数值模拟和砂箱设计为主，根据提供的零件图和铸造相关的 参考书先进行铸件传统工艺设计，分别设计铸件的浇注系统、冒口、冷铁等。当设计 完成后，再由华铸 CAE 软件进行凝固和充型过程的模拟，分析铸件可能出现的缩孔 和缩松，再由模拟结果修改工艺参数并获得最终的工艺方案。最后进行铸件的砂箱设 计。

第二章 铸件工艺性分析及工艺参数选择

2。1 铸件工艺性分析

铸件的生产需要采用合理的、先进的铸造工艺和设备，同时其还要求铸件的结构 应当满足铸件生产的要求。这种对于铸造生产而言的铸件结构的合理性叫做铸件的铸 造工艺性[1]。为使得铸件具有良好的铸造工艺性，一般需要考虑以下设计步骤：

(1) 功用设计；

(2) 优化方案设计，提高生产率；

(3) 降低操作技术要求，减少操作引发的铸造缺陷；

（4）考虑经济效益。 影响铸造工艺的因素很多，因此在设计铸造工艺方案前，应详细研究零件图、铸件的 工艺条件、使用要求；在铸件模拟前，凭借经验判断铸件可能出现缺陷部位，将缺陷 减少乃至最少。

2。1。1 铸件的最小壁厚

最小壁厚指金属液填满铸型的最小厚度[2]。从充型能力上看，在设计铸件壁厚时， 要考虑合金液的流动性和铸件的轮廓尺寸。为了避免铸件出现缺陷，其壁厚不能太小。 铸造合金的流动性决定铸件的最小壁厚。铸件轮廓尺寸 1040mm×930mm×670mm。最小 壁厚规定值为 10mm,而其实际壁厚最小部分为 60mm,因此满足其铸造要求。