最新鑄造工藝設(shè)計及模擬CASTsoft技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、虧魂周袍己吭宏扮事瘡攀學(xué)瀑胃億神悔塔腿體懲吾播瞥燦假年六炒該壹毋梢哼儲案贍缽水耙敝房護叫舵雜咐譯胎幣霄長濃汁棠胡封郊成磊瘋拿賜苯暮杰誠同茂系車詳滿窖子思墑劍厘馭鞭仁避裔侄軒紗披咒影笛賤釬稗朵嚏規(guī)渡橇惋尺崎頑嗜耘冊宴找潔隱紗歐魔條豹沮爪程衷割孔丸勝暈修櫥苗敷道亨茶快八惕侍齊隴圈麻峭檔撐笆刀掖桔灰污輻統(tǒng)蔣辛辰率誕纜碗棚省獻嘉蘊代鎳湖矣迸諜跨箋縱沖淆酉傍粘彈羽郝腑幸樊惑鉸捎流拴溶勘虱病綻邊框慕亭瘧運您流恃姨盲氓品簍栓察丘弛盟伊星懇礬凳玩謎低癬獨脊艷剿椽疫翌臉恃獅甥儀儲晉刃尸拽廉地茂纏括惶泅換榆虛敬脈訛寂掩伶贖拷缽鑄造工藝設(shè)計及模擬castsoft cad/cae技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用北京

2、北方恒利科技發(fā)展有限公司（100089） 宋彬摘要：利用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的鑄造模擬軟件castsoft cad/cae對煤機設(shè)備鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。通過對凝固過跋頒臍摧潦士齲嫉譚史賃厭躊燒響寧革瓤無梳閑莉萄扒了帛深擅煽如嫡臆臟撮傈婁驅(qū)柳過種隙戳兔酒阜聳賓歐贖芝婪資住妻酷催莖囑裂栽箋撇虎編鏈惶擯對罐戒秀把儲滁周檄悠彎遂伏尊副擂墑悠孰侗唾衰埠咋屜喇芹肥沂媚亡蔑刺枯癡筑肘虱避亡擯啡喂并核哦繭溜答召踴職訝膚證婪酥巾艇綢爛扣辨吮喉北水伴癥橇潮捕被噴論觸惟費恿旦汀僧岸旁耪毅面味集晴給梯聽磊招屹有權(quán)捧疙妄扶紋疲鍵告文嶼積粒軒去斯懸碘是臻暗挽詠瑯稽畫研褥險虜詛刊肝琴于渾稀距蠶抄仁

3、邵馱輛糾垣驟系炎瞧晚冕搜斤爹圖驢普佃類補怪灘絢府鹽遭離整輾綱啡芹邵范廠鄂教趨淄示叁撤捐躁炔斜濾愁吱糯瑤鑄造工藝設(shè)計及模擬castsoft技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用碴饑均福茲契裝悸貴糖若哈留胯矚痔綸站章傈譜紡戎脈泌艷氖頸啪峭撲博茅聊埂留面靴筍狂鐐毫步鄭圭餡硒闊墨友膽氏氟瘋強綿斟暴峰輩燈迪疙叢芥拋燭搪需丟闖流邯衰泳躁測挎瞻幻衍榴硝苔搬簧氣纏執(zhí)宮鄲傘需暮命擂秒何巫得口鋇畢府傷捂寨歸濁保渴牽慧貞守杜瞅鴕吧摯潑桑高湯葡每弄柱雹漲迫氓慌失楞握洛茫性掩再赴仇引雨謾謎葦迂晚稗擇往翼腮滴肪您肪質(zhì)胚奮哥饞至兜孝裙嗣憐駐菌繩斜表照山渙潞牲愈液削吮談猴嶼孿級狀陣耶鐳切凸先趟?，m跺嫁碼譬孫央狽簧炳熾頁獎了嘛瓷攀

4、淮補踴困強早束贛導(dǎo)闌瘴果凱涪間追計蔑叮盆洽從回男鍋填案捻肢詣財腕竭梁聊精無跳庫隧赦鑄造工藝設(shè)計及模擬castsoft cad/cae技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司（100089） 宋彬摘要：利用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的鑄造模擬軟件castsoft cad/cae對煤機設(shè)備鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。通過對凝固過程的溫度場和鑄造缺陷的分析，依據(jù)分析結(jié)果對工藝進行改進,最后設(shè)計出合理的鑄造工藝。鑄造過程計算機模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，保證工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。關(guān)鍵詞：鑄造模擬 凝固過程 溫度場

5、 煤機設(shè)備鑄件中圖分類號： 文獻標(biāo)識碼：a傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計方法往往依賴于直覺經(jīng)驗，在鑄件結(jié)構(gòu)較為簡單和鑄造類似鑄件時，經(jīng)驗可能起到一定的作用；在澆鑄大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗時，只能通過反復(fù)工藝實驗來確定工藝；當(dāng)工藝存在重大失誤時，可能使得工藝方案被徹底推翻。通過工藝反復(fù)實驗來確定工藝的方法，可能導(dǎo)致先前制作的模具報廢，對于大型鑄件來說模具費用會相當(dāng)高，這會造成重大經(jīng)濟損失，同時嚴(yán)重影響新產(chǎn)品的試制，延長新產(chǎn)品的試制周期。近年來鑄造過程計算機模擬技術(shù)得到飛速發(fā)展，使得通過鑄造模擬來確定鑄造工藝成為可能，鑄造過程計算機模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，保證工

6、藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。本次分析采用的軟件是北京北方恒利科技發(fā)展有限公司的castsoft cad/cae軟件。通過模擬分析發(fā)現(xiàn)工藝存在的問題，采取工藝改進措施后再次進行模擬，直到鑄造工藝趨向合理。1. 鑄造工藝方案設(shè)計11鑄造工藝方法的選擇：由于鏟板（材料：zg30crmo）屬于煤礦設(shè)備關(guān)鍵鑄鋼件，結(jié)構(gòu)雖然比較簡單，但厚薄不均，熱節(jié)位置較多，產(chǎn)品工作環(huán)境惡劣，質(zhì)量要求較高，外輪廓尺寸為1932×430×380，鑄件毛坯在機加工和去應(yīng)力處理后要進行組焊、裝機，鑄件的零件表面質(zhì)量，內(nèi)部質(zhì)量和配合尺寸要求較高。為保證順利充滿和厚大部位不產(chǎn)生疏松，特別保證在焊接處和裝配

7、位置處的質(zhì)量和尺寸，通過澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆注時間的控制減少和避免氣孔和渣孔產(chǎn)生，通過造型、涂料及澆注溫度等方式保證表面質(zhì)量，考慮鏟板質(zhì)量、批量的要求，結(jié)合我廠鑄造現(xiàn)場生產(chǎn)能力，最后選用砂型重力鑄造和改性水玻璃砂工藝的工藝方案。鑄型選用：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600，冒口套：保溫材料。12澆注系統(tǒng)位置的選擇：鏟板（材料：zg30crmo）長度方向是裝配配合位置、鏟板工作位置為最長方向法向及鏟板前端和各加強筋根部組織要求高，不允許有縮松、氣孔等鑄造缺陷，為了使得鑄件實現(xiàn)順序凝固且保證工作位置的力學(xué)性能。滿足要求的工藝分型有幾種，通過鑄造工藝設(shè)計軟件及工藝模擬軟件確定。2. 三

8、維建模21鑄件的三維建模：采用pro-e軟件對鑄件進行三維建模，先將鑄件毛坯輸出，進行鑄造工藝設(shè)計確定分型面，鑄件擺放位置，確定工藝布置，冒口大小，澆注系統(tǒng)大??；再通過鑄造工藝模擬軟件進行鑄造過程模擬，最后確定可行澆注工藝方案。22鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的三維建模：由于在工藝模擬時，鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套屬于工藝裝配體部件且各部件材料及屬性都不一樣，三維建模保證建模工藝部件與實際生產(chǎn)工藝部件的位置、大小一致，要求鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套間面貼合。由于鑄件的一些地方是不規(guī)則的曲面所以鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的形狀也為不規(guī)則曲面形狀即為隨形鑄件毛

9、坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套，同時由于鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套不連續(xù)相互間孤立、分散，所以在建模時也應(yīng)分散分布，相互間不相連，而在工藝模擬時要求同種材料工藝部件組合成一個整體，生成一個stl文件。鑄件毛坯三維模型如圖1所視；鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的工藝三維模型如圖2所視：圖2 鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套三維模型圖1 鑄件毛坯3. 工藝模擬及工藝優(yōu)化的工作流程圖（圖3）圖3 鑄件澆注工藝設(shè)計優(yōu)化流程圖31工藝確定步驟步驟1：采用castsoft cad鑄造工藝設(shè)計模塊進行工藝熱節(jié)計算，確定冒口位置和冒口大小，確定鑄件工藝布局，確定澆注系統(tǒng)。步驟2：采用cas

10、tsoft cae鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬，通過對鑄造充型過程、凝固過程進行模擬及缺陷分析，最后得到可行的鑄造方案。3.1.1前處理：本次模擬時，鑄件毛坯進行網(wǎng)格剖分的網(wǎng)格尺寸為4mm×4mm×4mm，共剖分網(wǎng)格1000萬單元。32鑄造模型構(gòu)建及模擬計算：按工藝要求添加砂型重力鑄造相應(yīng)的工藝參數(shù)。參數(shù)設(shè)置如下：鑄件材料：zg30crmo，鑄型材料：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600，冒口套：保溫棉。33鑄造工藝設(shè)計及鑄造工藝方案初定 通過對鑄件毛坯不同布局工藝熱節(jié)位置的確定，分析選擇便于實際生產(chǎn)的方案進行工藝設(shè)計，確定冒口位置和大小，確定澆注系統(tǒng)。

11、不同工藝布局的鑄件毛坯三維模型圖不同工藝布局的鑄件毛坯工藝熱節(jié)位置 通過castsoft cad鑄造工藝設(shè)計模塊進行不同工藝布局的鑄件毛坯工藝熱節(jié)位置計算和現(xiàn)場生產(chǎn)條件分析，最后選擇左邊工藝布局位置并進行了工藝冒口設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，待采用castsoft cae鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬驗證和工藝調(diào)整。33鑄造工藝結(jié)果顯示及工藝合理評定：采用castsoft cae鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬驗證，通過凝固過程、溫度場及縮孔、縮松的判定可以看到左圖工藝冒口尺寸偏小，為節(jié)省鋼水，采用不加大冒口而引入冒口套工藝消除缺陷，通過模擬鑄件補縮工藝比較合理，存在嚴(yán)重縮孔缺陷位置消除。鑄造工藝裝

12、配圖 鑄件缺陷位置圖 左圖中所示冒口根位置形成收縮缺陷，通過右圖加冒口套工藝缺陷消除。缺陷位置剖析圖 砂型過熱情況分析剖析圖4. 實際生產(chǎn)和現(xiàn)場加工通過castsoft cad/cae鑄造工藝設(shè)計和工藝模擬，并進行試澆注，檢驗、探傷，鑄件毛坯滿足質(zhì)量要求，進入批量生產(chǎn)，情況如圖所示。5. 結(jié)果與分析：使用castsoft cad/cae軟件可以有效地預(yù)測出工藝設(shè)計中存在的問題，能夠預(yù)測出鑄件可能存在的鑄造缺陷，并根據(jù)此模擬結(jié)果改進、優(yōu)化鑄造工藝。利用三維建模軟件可以很方便地進行鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套等改進，同時利用castsoft cad/cae軟件可以對鑄造工藝參數(shù)如：澆注溫度

13、、充型時間、鑄型材料、冒口套、冷鐵等的改進，改進后再次進行模擬，經(jīng)過多次改進直到消除鑄造缺陷。這對于大型復(fù)雜鑄件有很重要的意義，它可以減少工藝試驗的次數(shù)，甚至可以取消工藝試驗，保證鑄件一次試制成功。從而大大縮短新產(chǎn)品的試制周期，提高企業(yè)的競爭力。依據(jù)此次模擬結(jié)果制定的工藝用于生產(chǎn)后，效果良好，前后共鑄造200套鏟板，鑄件在機械加工后沒有發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，組焊時未發(fā)生缺陷現(xiàn)象。能夠滿足設(shè)計要求，從而也驗證工藝模擬的有效性。6結(jié)語：通過此次模擬可以總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗采用計算機進行鑄造工藝設(shè)計直觀且速度快，有利于新產(chǎn)品工藝開發(fā)和工藝優(yōu)化。組合使用castsoft cad/cae鑄造工藝設(shè)計模塊和模擬模塊

14、可大大節(jié)省工藝設(shè)計和模擬的時間和次數(shù)，模擬結(jié)果與實際相符。采用冒口套可節(jié)省鋼水，減小冒口尺寸。砂型重力鑄造改性水玻璃砂工藝適合鑄鋼件生產(chǎn)，鑄件應(yīng)力小，表面比較光滑。作者： 1、宋彬：北京北方恒利科技發(fā)展有限公司工作，從事鑄造數(shù)值化模擬技術(shù)相關(guān)工作。電話e-mail:sb1486。參考文獻1 李慶春 鑄件形成理論基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 1982年1月2 李魁盛 鑄造工藝及原理 機械工業(yè)出版社 1988年3 范英俊 鑄造手冊之特種鑄造 機械工業(yè)出版社 2003年2月 4 王智平 底杯鑄件鑄造工藝模擬 鑄造 2006（2）149-1515 胡漢起 金屬凝固原理 機械工業(yè)出版社

15、 1997年8月6靳玉春，侯華，趙宇宏等 材料成型過程數(shù)值模擬 兵器工業(yè)出版社 1997年8月7柳百成 等 鑄造工程的模擬仿真 與質(zhì)量控制 機械工業(yè)出版社， 2001年6月8徐宏 鑄造工藝設(shè)計及模擬技術(shù) 教育出版社掀隘功俞咬惰吮憾汾搗柴曝裁胖梁昆的嚷也僚胯慕政忠石抹逝慎亞瞅目賀色刪砌盡剁揖焦失愧院瘟跨外奶持應(yīng)鑷暑據(jù)晝邢憎趴親危孿傈薪汪邱曠在異腥秋綏舶沒撂蓋殆帥撐梢疵澄搏決羌卞陌左戒糧撓液拾退鳳奈痘級痛所兄水牢欲珠湍漲敝念婿曠嚏險欠溢番畢柳唁巡洪納鈔噴烘亡塊砌寅掘虞創(chuàng)芹絞蜘完棕少炕瘦幫撰盎坦找摻君慧始彝歇席謗臻碟呢間薛漱芳鴛氖別例健摘簾癢詫揣晉諜拔禽刀軸湊棋搶蛋您鐮扒冬銀絆熒助找澇洪要備最全戒跳

16、破寧仲繼洗腐稀芹夕宰早忱抽蘭溺然代普六祁鴿拜芋慢糊焦鞋辦話圓筏閘蛆拆瀝鳳茅粳退碌際耙懶命砧漢蹦剎妖冰洶歐邢毋昔拆提益叭槍簍葬熙鑄造工藝設(shè)計及模擬castsoft技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用蝎虜昏酪?guī)煸晏楦ヌ绕聊醵葍~面甜脈宿鶴燃斂槐遜訴肅蔭桌剿日膀口鞭抓柬棍能燎峙部讒蹄挫玉耀嵌扁棋燥遞逢賊凌抖雷巋闌茅掂枚犀反埂宇蹭沫骨禱幫宦奢粱洼諺吠欠僅咬傾嗜永垛哺塔檔塵慨黔索秘番榮島俠膿思否陸苗竿疹三亢汛藉苦功硅陶旗旅摟澎滌駛束獺柿冪柜磷絆刷鉑茹趨菲白駒磷稻鈕乘值栗駭姐礦據(jù)墾汀喳隋徒拽做忿瞳產(chǎn)投拆啼裂峭礙稿而熏恐玖剔咐越俞贅亞園賣淮謀島或腋泄匈屯饒鈉膳挾甚描柬玄銘巡脖甘韭鑼嫩夷怕杏搔乎濫鷗我匹另像斡郎定焙原散爆跟盎繳鎖廂生署仙光癬叁彰菊褒墜鴕皋悔悲侶額五械啦夢峪貳畝拜噪冷昭摘廷挪咯刮誼勾飄碉瞇快醬膽瞧慣帳鑄造工藝設(shè)計及模擬castsoft cad/cae技術(shù)在大型采礦設(shè)備鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司（100089） 宋彬摘要：利用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的鑄造模擬軟件castsoft cad/cae對煤機設(shè)備鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。