【汽車(chē)分動(dòng)器外殼薄壁鑄件鍛造工藝設(shè)計(jì)13000字（論文）】

汽車(chē)分動(dòng)器外殼薄壁鑄件鍛造工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u1288第一章概述 1197341.1課題背景及其研究意義 1319491.2國(guó)內(nèi)外鑄造數(shù)值模擬的研究情況 266461.3國(guó)內(nèi)外主要數(shù)值模擬軟件 3127321.4本文所研究的主要內(nèi)容 320第二章鑄造工藝設(shè)計(jì) 4270732.1鑄件結(jié)構(gòu)分析 4116642.2鑄件分型面的選擇及其澆注位置的確定 589102.3鑄件工藝參數(shù)的設(shè)定 730596鑄造收縮率的定義為： 8145302.4造型材料的選擇 9247872.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 9264802.6冒口大小及其位置的設(shè)定 1220634第三章鑄件數(shù)值模擬 14291293.1鑄件工藝立體圖的繪制 14156553.2鑄件網(wǎng)格劃分 14162533.3數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置 15306193.4型腔的充型、凝固過(guò)程 1532193.5鑄件工藝優(yōu)化 16260173.6再次進(jìn)行數(shù)值模擬 1625284結(jié)論 17第一章概述1.1課題背景及其研究意義盡管我國(guó)鑄造行業(yè)發(fā)展近年來(lái)取得了較大進(jìn)步，但全行業(yè)整體仍處于粗放式發(fā)展?fàn)顟B(tài)，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量效益、自主創(chuàng)新能力、工藝裝備、能源資源利用效率等方面與國(guó)際先進(jìn)水平和社會(huì)期望還有較大差距，綠色智能轉(zhuǎn)型升級(jí)任務(wù)緊迫而艱巨[1]。鑄件在澆注過(guò)程中的熱傳導(dǎo)擁有著及其繁瑣的過(guò)程。在這一過(guò)程中鑄件不僅會(huì)發(fā)生一定量的冷卻時(shí)的凝固收縮還會(huì)在鑄件澆注時(shí)因?yàn)槭軣釋?dǎo)致膨脹，這就會(huì)導(dǎo)致鑄件和砂箱之間會(huì)形成一定量的氣體空隙，從而引起鑄型的各個(gè)界面上產(chǎn)生不同變化的熱傳遞，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)很大程度上影響著后續(xù)鑄件澆注的凝結(jié)方式?，F(xiàn)如今由于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬在鑄件澆筑方式及其過(guò)程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，各種鑄造材料的凝固場(chǎng)溫度和各類(lèi)鑄件的固、液相率已經(jīng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行書(shū)來(lái)年的計(jì)算了，由于這一技術(shù)的逐漸成熟已經(jīng)在實(shí)際鑄件生產(chǎn)中得到了較為廣泛的運(yùn)用[2]。在使用ProCast這類(lèi)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件對(duì)鑄模型腔進(jìn)行澆注、凝固過(guò)程的持續(xù)觀察，分析軟件預(yù)估的縮松、縮孔、夾渣等缺陷產(chǎn)生的部位和原因，從而優(yōu)化改進(jìn)鑄件的生產(chǎn)工藝，以達(dá)到為實(shí)際生產(chǎn)制定最完備生產(chǎn)方案。數(shù)值模擬技術(shù)相比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)預(yù)估、試澆的生產(chǎn)方式，更加精確、更快速、更節(jié)約成本。本文的鑄造零件為汽車(chē)分動(dòng)器外殼，是一個(gè)類(lèi)似箱體的薄壁鑄件。材質(zhì)為HT20-40，零件最大長(zhǎng)度為362mm，最大寬度151mm，最大高度高265mm，體積為2194634?，總計(jì)重量為15.109kg。本文首先利用CAD軟件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，接著使用Pro/Engineer繪制三維實(shí)體模型，最后運(yùn)用ProCAST對(duì)繪制的實(shí)體模型進(jìn)行預(yù)定鑄造工藝的數(shù)值模擬計(jì)算。查看鑄件的所有鑄造所需要的步驟和過(guò)程以及由數(shù)值模擬計(jì)算給出的預(yù)測(cè)分析結(jié)果。1.2國(guó)內(nèi)外鑄造數(shù)值模擬的研究情況關(guān)于最早的鑄造數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展可以追溯到上個(gè)世紀(jì)七八十年代。1983年，HwangWS等將計(jì)算流體力學(xué)與鑄造充型問(wèn)題相結(jié)合，開(kāi)展了數(shù)值模擬技術(shù)的研究[3]。1984年,DesaiPV采用渦函數(shù)的方法研究了弱對(duì)流與溫度場(chǎng)之間的關(guān)系[4]。1985年,WangCM利用改進(jìn)后SOLA-VOF方法進(jìn)行鑄件充型過(guò)程數(shù)值模擬,并用高速攝影技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證[5]。1998年JürgenNeises等將VOF方法進(jìn)行改進(jìn)，利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來(lái)控制單元體積的計(jì)算，減少計(jì)算量[6]。2007年LeeDY等模擬了半固態(tài)鎂合金的充型過(guò)程，對(duì)金屬液的流變性和觸變性進(jìn)行了研究，同時(shí)分析了粘度對(duì)充型過(guò)程的影響[7]。McbrideD在2013年時(shí)發(fā)明了一個(gè)能夠捕捉到較為復(fù)雜的離心鑄件充型過(guò)程，并且可以觀察到氣、液兩相界面在流動(dòng)時(shí)流體膜所匯聚的一種濃縮物質(zhì)。他在后來(lái)根據(jù)水力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了他之前的模擬結(jié)果。由于國(guó)外的鑄造數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展較早，現(xiàn)在國(guó)外的這一技術(shù)及其理論體系已經(jīng)較為完備，無(wú)論是從鑄件的鑄型設(shè)計(jì)理念，還是合金材料熔煉之后流體的性能的研發(fā)，都已經(jīng)有了一個(gè)良好的科學(xué)技術(shù)平臺(tái)支持和相對(duì)較為成熟的理論知識(shí)累積。尤其是在精確鑄造方面的數(shù)值模擬算法和算法方程，可以為國(guó)內(nèi)鑄造的數(shù)值模擬提供長(zhǎng)足的幫助，有很好的參考價(jià)值。我國(guó)的鑄造在數(shù)值模擬技術(shù)方面的發(fā)展起步時(shí)間雖然比較晚但是在我國(guó)科學(xué)技術(shù)人員堅(jiān)持不懈的努力下使其得到迅猛的發(fā)展。1994年汪小平等運(yùn)用SOLA-VOF法模擬開(kāi)發(fā)了適用于復(fù)雜薄壁壓鑄件的流場(chǎng)數(shù)值模擬程序[8]。1997年，清華大學(xué)的邱偉在自由表面的處理上對(duì)VOF算法的累積流量誤差進(jìn)行修正，利用共軛梯度法求解離散化迭代方程[9]。動(dòng)量守恒方程和連續(xù)性方程在2001年被吳士平運(yùn)用在了以石蠟做為鑄件充型的液體，成功模擬澆注了鈦鋁基合金的離心鑄造過(guò)程。張明遠(yuǎn)在2010年為了使充型過(guò)程中氣、液兩相流動(dòng)方式得到了成功分析，想出了利用LevelSet追蹤充型過(guò)程中的液、氣兩相的流動(dòng)界面的方法。并利用了Projec-tion的方法對(duì)復(fù)雜立體鑄件的型腔中溶液的多相流動(dòng)方式進(jìn)行了多次測(cè)試。國(guó)內(nèi)的鑄造數(shù)值模擬技術(shù)在國(guó)外的基礎(chǔ)上得到了迅速的發(fā)展，一大批科研技術(shù)人員通過(guò)夜以繼日的努力不斷填補(bǔ)著國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的空白，因此在國(guó)內(nèi)鑄造數(shù)值模擬這一領(lǐng)域的發(fā)展才能不斷深入，使得我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域的科研平臺(tái)獲得了更加充足的理論基礎(chǔ)。1.3國(guó)內(nèi)外主要數(shù)值模擬軟件國(guó)外：（1）、美國(guó)ESI公司研發(fā)的ProCAST（2）、德國(guó)的MAGMA（3）、法國(guó)的SIMULOR（4）、日本的CASTTEM（5）、芬蘭的CastCAE國(guó)內(nèi)：（1）、清華大學(xué)機(jī)械系CACE研究室研發(fā)的FT-STAR（2）、華中科技大學(xué)華鑄研究中心在1985年開(kāi)發(fā)的華鑄CAE（3）、沈陽(yáng)鑄造研究所開(kāi)發(fā)的FT-CAST1.4本文所研究的主要內(nèi)容此次數(shù)值模擬的鑄件是分動(dòng)器外殼，第一步是對(duì)這一鑄件進(jìn)行結(jié)構(gòu)剖析，使用數(shù)值模擬對(duì)其進(jìn)行預(yù)模擬，觀察軟件模擬中給出的預(yù)估極易產(chǎn)生熱節(jié)、縮松、塌陷、縮孔、等缺陷的鑄件部位。接著設(shè)計(jì)較為合理的澆注系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)這些可能產(chǎn)生的缺陷。然后再次進(jìn)行數(shù)值模擬觀察工藝設(shè)計(jì)是否解決了這些缺陷，如果無(wú)法完全解決，最后可能還需要不斷優(yōu)化改進(jìn)鑄件的既定工藝方案，使鑄件可以滿足預(yù)計(jì)技術(shù)要求從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際的批量生產(chǎn)。具體步驟如下：通過(guò)ComputerAidedDesign繪制出鑄件零件圖運(yùn)用Pro/Engineer建模軟件畫(huà)出鑄件三維立體零件圖，并且計(jì)算出鑄件的質(zhì)量和體積。在ProCAST中對(duì)已經(jīng)在Pro/Engineer中完成的鑄件三維立體圖進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，接著在其中進(jìn)行預(yù)模擬，觀察軟件模擬中給出的預(yù)估極易產(chǎn)生熱節(jié)、縮松、塌陷、縮孔、等缺陷的鑄件部位，根據(jù)這些計(jì)算預(yù)估缺陷的大小和鑄件的尺寸設(shè)計(jì)較為合理的澆注系統(tǒng)及冒口來(lái)解決所對(duì)應(yīng)的缺陷。并且再次使用ProCAST對(duì)增加澆注系統(tǒng)和冒口的鑄件進(jìn)行網(wǎng)格劃分以及模擬澆注。觀察再次模擬的鑄件，分析其澆注、凝固過(guò)程，對(duì)仍未消除的缺陷進(jìn)行工藝改進(jìn)優(yōu)化使鑄件達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的工藝要求。鑄造工藝設(shè)計(jì)2.1鑄件結(jié)構(gòu)分析2.1.1鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分動(dòng)器殼體是汽車(chē)傳動(dòng)裝置的外殼，需要不斷承受變化的壓力，容易發(fā)生變形或者開(kāi)裂，這就需要這個(gè)鑄件的兩個(gè)大平面有足夠的抗拉及抗壓強(qiáng)度。分動(dòng)器殼體下部是薄壁難成型的曲面,頂面是關(guān)鍵加工面[10]，鑄件表面必須光潔，不能有任何肉眼可見(jiàn)的缺陷，內(nèi)部不能產(chǎn)生任何縮松、針孔等細(xì)微缺陷。此鑄件最大長(zhǎng)度為362mm，最大寬度151mm，最大高度高265mm，最大壁厚為24mm，板筋厚度為12mm，體積為2.194634dm3，總計(jì)重量為15.109kg，屬于中型鑄件。分動(dòng)器殼體的鑄造材料是抗拉強(qiáng)度20、抗彎強(qiáng)度40的灰鑄鐵。所含的片狀石墨破壞了基體的連續(xù)性，其尖端造成應(yīng)力集中，所以灰鑄鐵強(qiáng)度較低、脆性大、易斷裂，但減振性能好、熱導(dǎo)率高、缺口敏感性小[11]。這使得灰鑄鐵有一個(gè)很好的機(jī)加工、鑄造性能，實(shí)際鑄造時(shí)熔煉、澆注生產(chǎn)工藝方便快捷。2.1.2鑄件的技術(shù)要求鑄件設(shè)計(jì)技術(shù)要求：（1）鑄件的硬度HB-299人工時(shí)效處理（2）未注明壁厚5未注明的鑄件圓角R3拔模角2°（4）端面F1和F2應(yīng)在同―平米上，且與軸線T1平行(工藝保證）（5）未注明倒角及螺紋口部倒角1x45°（6）去尖角毛刺（7）未注明公差尺寸的極限偏差按B-78005A2.1.3預(yù)模擬分析(1)因?yàn)镻roCAST中可以使用的文件格式較少，所以把在Pro/Engineer建模軟件畫(huà)出鑄件三維立體零件圖以igs文件格式導(dǎo)入ProCAST中。(2)檢查文件中缺省的線條是否含有錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤則需要進(jìn)行改正。然后繪制surfacemesh,一定要選擇一個(gè)合適的網(wǎng)格密度。接著檢查面網(wǎng)格劃分時(shí)是否含有錯(cuò)誤，如果含有錯(cuò)誤則需要改正。檢查surfacemesh的劃分是否有錯(cuò)誤，無(wú)錯(cuò)誤之后點(diǎn)擊createvolumemesh繪制鑄件的體網(wǎng)格,并且再次檢查劃分是否含有錯(cuò)誤。無(wú)誤后進(jìn)入cast界面選擇重力方向、計(jì)算虛擬砂箱以及澆注溫度就可以進(jìn)行澆注。等待澆注、凝固直至完全冷卻后打開(kāi)viewer界面，點(diǎn)擊左邊Result選項(xiàng)中的TotalShringkagePorosity觀察鑄件預(yù)計(jì)縮松、熱節(jié)、縮孔等缺陷可以從預(yù)模擬中看出頂部具有些許塌陷，鑄件的熱節(jié)多分布于大孔徑的圓孔周?chē)?，而且鑄件四周很多小的細(xì)密的缺陷分布的面積也比較廣泛。2.2鑄件分型面的選擇及其澆注位置的確定2.2.1分型面的選擇在鑄造過(guò)程中為了取出鑄件便捷，會(huì)以平面的形式將模具型腔分為兩個(gè)或者多個(gè)部分，分型面就是這些平面。每個(gè)鑄件的分型面選擇都不盡相同，那是因?yàn)橛泻芏嘁蛩囟紩?huì)影響分型面的選取。如：鑄件的形狀、需要的精度要求、澆冒口位置、起模位置等，并且分型面的正確合理選擇會(huì)使后期工業(yè)化量產(chǎn)提高很大的工作效率。對(duì)于本文中的分動(dòng)器殼體鑄件有三個(gè)分型面的選擇方式，如下圖所示：方案A：方案A選取的分型面是在鑄模最大截面處，這樣的選擇方案可以有效地預(yù)防合箱時(shí)錯(cuò)箱這一突出問(wèn)題，而且這樣選擇分型面還可以提高鑄件的鑄造精度，為鑄造之后的的機(jī)械加工處理工作大大減少了工作量，還簡(jiǎn)化了產(chǎn)品量產(chǎn)的工藝流程；而且選擇這樣的分型面砂芯的數(shù)量叫少，也可以把砂芯全部放置在下半箱，這樣可以加固砂芯，提高精度，增加生產(chǎn)時(shí)的鑄件產(chǎn)品效率。方案B：方案B的的分型面的選擇位置在鑄件地中部，貼合部位為鑄件薄壁部分，這樣在制造時(shí)極易產(chǎn)生錯(cuò)箱，鑄件精度不高。但是把含有多個(gè)復(fù)雜的鑄件部位放置在下箱，可以提高該部位的鑄造精度，起模時(shí)也相對(duì)較為方便。這樣選擇分型面會(huì)導(dǎo)致砂芯的放置會(huì)非常困難，也會(huì)導(dǎo)致砂箱過(guò)高，填砂、緊實(shí)增加難度，在工業(yè)中的實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)生很大困難，影響生產(chǎn)效率。重要的是B方案的分型面選擇位置會(huì)使后期的澆注系統(tǒng)也難以與之配合，會(huì)很大程度上降低鑄件的強(qiáng)度和精度，也達(dá)不到生產(chǎn)所要求。方案C：方案C也是在鑄件的最薄壁處選擇分型面，實(shí)際生產(chǎn)中極易產(chǎn)生錯(cuò)箱，會(huì)大大影響鑄件精度。下箱的底面并不是平面砂芯放置不穩(wěn)定，導(dǎo)致砂芯放置困難。而且鑄件的砂箱過(guò)高，填砂、緊實(shí)時(shí)工作難度加大，沖沙的缺陷幾率也會(huì)大大增加，后續(xù)冒口也難以對(duì)縮松、縮孔進(jìn)行補(bǔ)縮，起模時(shí)會(huì)帶出砂，形成揚(yáng)塵，造成環(huán)境污染。這使得方案C不利于實(shí)際生產(chǎn)，不僅降低了精度，而且生產(chǎn)效率低下、鑄造環(huán)境差。澆注時(shí)如果將鑄件的大平面放置在砂箱的最下端，雖然會(huì)讓大平面鑄件澆注精度更高，鑄件下端充型輪廓更好，但是只有左端薄壁部分能讓金屬液體填充上下兩個(gè)大平面，可能會(huì)使鑄件的另一個(gè)大平面充型不完整，產(chǎn)生大量缺陷。所以我決定采用A方案的分型面，進(jìn)行平做立澆的方式進(jìn)行鑄造，這樣可以使得鑄件兩邊的大平面同時(shí)得到金屬溶液的充型。在綜合對(duì)比了A、B、C三個(gè)方案的各項(xiàng)優(yōu)缺點(diǎn)后，我選擇了A方案。2.2.2澆注位置的選擇本文所選用的鑄型為分動(dòng)器殼體，是類(lèi)似箱體結(jié)構(gòu)的中小型薄壁鑄件。由于其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，現(xiàn)在有三種澆注的位置可以進(jìn)行選取。如下圖所示：（1）頂注式：由于頂注式澆注系統(tǒng)的澆道是需要設(shè)置在鑄件擺放方式的最上端，這樣熔煉澆注的溶液從最上端流入鑄件的型腔內(nèi)，可以增加熔煉的溶液進(jìn)入型腔的速度，易于充滿，使鑄件輪廓、棱邊更加清晰，增加了金屬溶液的充型能力，避免產(chǎn)生澆不足的缺陷。選擇這樣的澆注方式有助于為鑄件自身形成從下而上的凝固順序，可以為后面工藝所設(shè)計(jì)的冒口增加補(bǔ)縮距離。薄壁鑄件在采用頂注式澆注時(shí)，有時(shí)可以讓位于頂端的澆道起到與冒口相同的的效果，這樣就可以減少后續(xù)優(yōu)化工藝時(shí)所需要設(shè)計(jì)冒口的數(shù)量或者縮小冒口的尺寸，這樣工藝出品率可以得到大幅度提升，實(shí)際生產(chǎn)的成本也能達(dá)到一定的縮減。這一澆注的方式在鑄模造型時(shí)也及其方便，在鑄件凝固后的機(jī)加工方面也更方便處理，澆注時(shí)使用的金屬溶液也更少。在實(shí)際生產(chǎn)中使用頂注式澆注方式大大提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。但是其缺點(diǎn)是澆注時(shí)澆注的溶液對(duì)鑄件底部的沖擊力會(huì)比較大，這樣會(huì)導(dǎo)致澆注溶液的流股與砂箱內(nèi)氣體的接觸面積增加，夾渣、氣孔、鐵豆等缺陷的產(chǎn)生幾率會(huì)有所上升，并且由于沖擊力的增強(qiáng)，充型液體更容易飛濺，造成氧化。（2）底注式：底注式澆注方式由于澆注時(shí)先從底部開(kāi)始充型，底部溫度會(huì)比較高大大增加了鑄件的后續(xù)的優(yōu)化補(bǔ)縮的難度。而且這種從底部開(kāi)始澆注的方式，它的直澆道的長(zhǎng)度有所增加，會(huì)增加金屬溶液的用量，這就降低了實(shí)際生產(chǎn)所注重的工藝出品率，導(dǎo)致生產(chǎn)所所獲得的利潤(rùn)降低了。但是由于直澆道長(zhǎng)度的增加，底注式澆注會(huì)更加平穩(wěn)，這樣熔煉的金屬溶液對(duì)砂型的沖擊力會(huì)減小，并且有利于金屬鑄件中氣體的緩慢排。但是平穩(wěn)的充型會(huì)導(dǎo)致逐漸的澆時(shí)間的增加，這樣熔煉的金屬液在緩慢的充型過(guò)程中容易與型腔中的氣體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧化，影響鑄件的品質(zhì)。相較選取其他的澆注方式，底注式擁有長(zhǎng)度更長(zhǎng)的澆道，這種方式也有助于鑄模在澆注時(shí)精煉的澆注溶液中所攜帶的氣體的排出。（3）中注式：中注式澆注方式的澆道位置的選擇大多設(shè)置在鑄模兩側(cè)的中間部位。選擇這種澆注方法除了能夠增強(qiáng)澆注溶液的充型能力，也不會(huì)過(guò)多的形成金屬溶液的浪費(fèi)，既可以使鑄件型腔平穩(wěn)充型也不會(huì)使金屬溶液充型壓力過(guò)大導(dǎo)致金屬液飛濺以及形成沖沙；既有利于金屬溶液中的氣體的排出也不會(huì)導(dǎo)致型腔內(nèi)的金屬溶液充型過(guò)慢發(fā)生氧化反應(yīng)，影響鑄件質(zhì)量。但是分動(dòng)器殼鑄件的兩個(gè)大平面是需要承受輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的壓力，只能在分動(dòng)器殼體進(jìn)行中注式澆注。但是鑄件的兩側(cè)鑄件最薄的部分只有10mm，澆注時(shí)鑄件的另一側(cè)很難充型完整，導(dǎo)致另一側(cè)缺陷大大增加，筋板不能達(dá)到符合要求的機(jī)械強(qiáng)度。如果從兩側(cè)同時(shí)澆注，雖然這樣鑄造精度高，并且避免了頂注及底注的缺陷，但是這樣會(huì)導(dǎo)致熔煉溶液的大量浪費(fèi)，不利于工藝出品率的提升，生產(chǎn)效率低，不符合實(shí)際中的生產(chǎn)。這幾種鑄模澆注位置的選擇有利有弊，最后我本著提高鑄件工藝出品率以及實(shí)際生產(chǎn)效率的原則選用了頂注式澆注方式，進(jìn)行平做立澆頂注式鑄造方法進(jìn)行鑄造。2.3鑄件工藝參數(shù)的設(shè)定鑄件的各項(xiàng)工藝參數(shù)的設(shè)定是鑄件工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。我們需要通過(guò)一些已知的數(shù)據(jù)來(lái)確定這些參數(shù)的大小，如果設(shè)置的參數(shù)精確這還會(huì)使我們成品的精度有所上升，提高出品率，反之則會(huì)導(dǎo)致鑄件質(zhì)量下降甚至失敗。如果設(shè)置的鑄件參數(shù)錯(cuò)誤，不僅達(dá)不到我們預(yù)期的要求，還浪費(fèi)了生產(chǎn)成本，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。2.3.1鑄件公差尺寸鑄件設(shè)計(jì)制造時(shí)肯定會(huì)產(chǎn)生一些誤差，設(shè)計(jì)時(shí)就需要根據(jù)鑄造的精度考慮鑄造的尺寸公差。公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之差的絕對(duì)值，也等于上偏差與下偏差之差的絕對(duì)值[12]。GB/T6414—2017《鑄件尺寸公差、幾何公差與機(jī)械加工余量》是我國(guó)最新出臺(tái)的鑄件尺寸公差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本文的分動(dòng)器殼體是鑄鐵件，選用呋喃樹(shù)脂自硬砂進(jìn)行的批量較小的一箱一件生產(chǎn)方式。鑄件的尺寸精度越小則鑄件的精度高，可是鑄件精度的不斷提高會(huì)給后續(xù)工藝帶來(lái)很大的設(shè)定難度。所以我根據(jù)GB/T6414—2017所發(fā)布的《鑄件尺寸公差、幾何公差與機(jī)械加工余量》選用了DTCG11這一鑄件公差等級(jí)。2.3.2機(jī)加工余量為了達(dá)到鑄件表面預(yù)先要求的精度而在鑄造毛坯件設(shè)置參數(shù)時(shí)預(yù)留在鑄件表面的厚度，這一厚度用于后續(xù)機(jī)械加工，以消除鑄件表面金屬的影響。如果選擇的機(jī)加工余量太小，這樣雖然會(huì)節(jié)省一些金屬溶液降低生產(chǎn)成本，但是機(jī)加工余量的縮減可能會(huì)導(dǎo)致鑄件表面的毛刺、飛邊等無(wú)法被剔除；若是毛坯件的機(jī)加工余量設(shè)置過(guò)量的話，不僅會(huì)減低鑄件的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，而且還會(huì)浪費(fèi)金屬溶液、增加制造成本、加大生產(chǎn)所需時(shí)間。根據(jù)《新編鑄造技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)》表7-1和表7-5以及表7-7選取分動(dòng)器殼體鑄件的機(jī)加工余量為2.5/F。如下圖2-7所示：2.3.3鑄件中的最小鑄出孔徑在鑄件零件圖上含有許多孔徑用于鑄件使用時(shí)的裝配或者排氣。如果這些孔徑全部通過(guò)鑄造工藝進(jìn)行鑄出，是可以節(jié)省一部分后期需要機(jī)加工剔除的金屬溶液，提高工藝成品率，縮減了一部分生產(chǎn)成本，還能避免鑄件部分地區(qū)過(guò)厚形成難以處理的熱節(jié)。但是想全部鑄出這些孔徑有時(shí)會(huì)異常困難，可能需要十分繁瑣的工序，比在后期運(yùn)用機(jī)加工處理所需要的成本高的多，這時(shí)我們就要選擇性的鑄出一些孔徑，剩下的在后期機(jī)加工時(shí)進(jìn)行處理反而會(huì)更加方便快捷。本次分動(dòng)器殼體鑄件含23個(gè)10mm的裝配孔，兩個(gè)10mm沉孔，八個(gè)M8-6H深12螺孔，四個(gè)35mm沉頭螺孔，四個(gè)72mm孔，36mm、44mm、15mm、25mm孔各一個(gè)。查閱書(shū)籍《鑄造工藝及工裝設(shè)計(jì)》表2-9和表2-10，最終決定放棄鑄出其中得23個(gè)0mm的裝配孔，兩個(gè)10mm沉孔，八個(gè)M8-6H深12螺孔，四個(gè)35mm沉頭螺孔以及36mm、25mm、15mm的孔徑，剩下的四個(gè)72mm和一個(gè)44mm孔通過(guò)鑄造由砂芯制出。2.3.4起模斜度鑄件留有起模斜度是為了方便起模，留有足夠的余量來(lái)取出鑄模，避免損毀以及做好的砂型和型芯。查閱《鑄造工程師手冊(cè)第三版》表6-35，最終決定α=0°30′，a=2.2mm。2.3.5鑄件收縮率由于澆注時(shí)鑄件壁厚或者澆注充型時(shí)，局部氣體未排出導(dǎo)致鑄件空腔中殘留有一部分氣體，這部分氣體緩慢排出之后，鑄件慢慢凝固發(fā)生收縮。如果在制作鑄模時(shí)沒(méi)有考慮到這一部分的收縮大小，而是按照原有的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的鑄模，則鑄件澆注之后將無(wú)法使用，鑄造收縮率的定義為：式（2-1）式中QUOTE—模樣的尺寸QUOTE—鑄件尺寸合金鑄造收縮率主要卻決于熔煉金屬中各個(gè)合金的種類(lèi)及其含量的多少。本文中鑄件分動(dòng)器殼體鑄造材料灰鑄鐵為參考《鑄造工程師手冊(cè)第三版》中的合金鑄造收縮率表6-34中灰鑄鐵的鑄造收縮率。取鑄造收縮率為1.04%。2.4造型材料的選擇按照工藝所需，制定一個(gè)既定比例，然后把各種原料按這一比例混合制成的材料就是制造鑄件模型或砂芯的型砂。型砂制作的鑄型強(qiáng)度也是型砂選擇的一大關(guān)鍵因素。實(shí)際生產(chǎn)的的鑄件精度和廠家生產(chǎn)成本也影響著型砂的選擇。此次分動(dòng)器殼體鑄件所用的灰鑄鐵熔融金屬溶液流動(dòng)性好、熱膨脹系數(shù)和結(jié)晶潛熱不高。但由于灰鑄鐵的熱膨脹系數(shù)無(wú)法完全補(bǔ)充收縮，所以可能會(huì)出現(xiàn)氣孔、針孔、夾渣，縮松等一系列常見(jiàn)鑄件缺陷，從而影響鑄件的精度。這樣我們就應(yīng)該盡量選擇發(fā)氣量較小的型砂，因分動(dòng)器殼體薄壁鑄件安放的工作位置及其重要，這導(dǎo)致該鑄件對(duì)針孔等級(jí)要求較高，所以需要選用發(fā)氣量比較小的型砂，這樣強(qiáng)度也能達(dá)到所需要的合適要求。流動(dòng)性極好、容易填砂緊實(shí)、鑄件的造型強(qiáng)度也較高而且潰散性較好，這些特點(diǎn)都是樹(shù)脂砂最典型的特性，故此次采用樹(shù)脂砂造型。SQG-550呋喃樹(shù)脂自硬砂為本次鑄件的型砂選用的牌號(hào)。其密度為1.12～1.18g/?,含氮量為小于等于5.5%，再加入原砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10.97%的游離甲醛，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為小于0.05%。接著30%～50%的硬化劑甲苯磺酸，然后對(duì)這些材料進(jìn)行混合。其常溫下所制作的鑄模強(qiáng)度夠高，樹(shù)脂的含量較少，這樣呋喃樹(shù)脂自硬砂中所含有的有毒有害氣體在鑄模造型和澆注時(shí)釋放的量就會(huì)大大減小，對(duì)環(huán)境的污染也就小，符合國(guó)家科學(xué)發(fā)展、綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略。呋喃樹(shù)脂自硬砂中的樹(shù)脂粘度不高，這一優(yōu)勢(shì)大大方便了實(shí)際生產(chǎn)中的混砂工藝。而且這種樹(shù)脂自硬砂還具良好的透氣性，型腔內(nèi)的氣體可以憑借這一優(yōu)勢(shì)在鑄件澆注和造型時(shí)排出，提高鑄件精度。呋喃樹(shù)脂的穩(wěn)定性極高，原料可以長(zhǎng)時(shí)間存放，并且使用后的舊樹(shù)脂砂再生率超過(guò)90%，還可以循環(huán)在舊砂中添加一定計(jì)量的新砂進(jìn)行使用，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算在鑄模澆注時(shí)引導(dǎo)熔融的金屬液流入型腔中的各通道整體就是澆注系統(tǒng)。頂端設(shè)置澆口杯，其中放入阻渣網(wǎng)過(guò)濾金屬溶液中的雜質(zhì)；直澆道的最上端與澆口杯的底部相連接，溶液經(jīng)過(guò)直澆道之后會(huì)進(jìn)入與直澆道末端相連接的橫澆道，最后溶液流經(jīng)與橫較大相連接的內(nèi)澆道進(jìn)入鑄件型腔，直到整個(gè)型腔全部充滿。鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)置及其數(shù)值計(jì)算是否合理對(duì)鑄件澆注、凝固后的產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，如果設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)位置及大小不夠合理，不僅影響產(chǎn)品的鑄件精度而且還會(huì)導(dǎo)致后期及加工的工作量加劇。雖然灰鑄鐵的熔融金屬溶液流動(dòng)性好，系數(shù)不高的熱膨脹，鑄件的收縮率低，但是此鑄件大平面放置在砂箱底部會(huì)導(dǎo)致鑄件充型能力差，影響分動(dòng)器需要不斷承受壓力的部分的力學(xué)性能，所以此次鑄件分動(dòng)器殼體選用的澆注方式是頂注式平做立澆。因此這樣澆注的方式會(huì)增加了鑄件的澆注高度，可能會(huì)導(dǎo)致鑄件充型、凝固時(shí)產(chǎn)生一系列的缺陷，所以需要放置冒口對(duì)這些可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)縮。2.5.1澆注時(shí)間的確定金屬溶液充型鑄件型腔時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)鑄件的質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，只有通過(guò)合適的鑄件工藝設(shè)計(jì)、良好的鑄件結(jié)構(gòu)和澆注合金的選擇才能計(jì)算出金屬溶液合適的充型時(shí)間。鑄造手冊(cè)中給出以下兩個(gè)公式：??=AGn公式（2-2）??=BδρGn公式（2-3）其中??澆注時(shí)間s--鑄件或澆注金屬的質(zhì)量：15.109Kgδ鑄件的最小壁厚：10mmB、ρ、n--系數(shù)由鑄造工程師手冊(cè)中表6-68和表6-69得A=3.7、n=0.38、B=2.0、ρ=0.33、n=0.33此次鑄件采用公式（2-3），帶入其中得：??=2.0×100.33×15.1090.33≈10.476s此次鑄件為中小型灰鑄鐵鑄件，選用快速澆注方式?；诣T鐵溶液在其冷卻、凝固時(shí)會(huì)有共晶膨脹的產(chǎn)生，如果進(jìn)行快速澆注就可以利用灰鑄鐵的這一特性消除縮松、縮孔?？焖贊沧?duì)砂型表面的熱作用效果時(shí)間較短可以減少夾砂這一缺陷的產(chǎn)生，而且快速澆注有助于金屬溶液流速的提升，使鑄件能夠更好的充型。實(shí)行快速澆注需要將澆注時(shí)間縮短到3~5S。2.5.2阻流面積得計(jì)算根據(jù)阻流截面積的計(jì)算公式2-4公式（2-4）公式中：——鑄件澆注系統(tǒng)中的最小截面積，；——流經(jīng)的金屬液質(zhì)量，15.109；——金屬液密度，6.9×10-3g/?；——流量損耗系數(shù)：0.48——澆注時(shí)間，7；——重力加速度，；——平均壓頭高度261mm。將其帶入公式（2-4）得：A阻=15.109≈318?由此計(jì)算出得阻流面積和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，確定了鑄件澆道的截面積。2.5.3直澆道的確定設(shè)置直澆道主要時(shí)為了引導(dǎo)從上端澆口杯中流入下端鑄模型腔的熔融金屬，并為鑄件型腔的充型提供了足夠的壓頭大小和較多的數(shù)量。在現(xiàn)代化的實(shí)際生產(chǎn)中直澆道的橫截面大多形狀是圓形的，鑄模的直澆道大都是傾斜角度為2%～4%的上大下小的錐形圓棒狀直澆道，是現(xiàn)階段的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)論是手工造型還是一般機(jī)器造型的主要直澆道設(shè)計(jì)方案。本文中分動(dòng)器殼體的頂注式直澆道示意圖如下圖所示：2.5.4澆口杯的設(shè)計(jì)為了方便容納充型時(shí)倒入的熔煉金屬液體，所以才在直澆道頂部設(shè)置了澆口杯。這樣設(shè)計(jì)的好處是可以減少金屬溶液對(duì)砂型的直接沖擊力，減少?zèng)_沙。這樣從直澆道進(jìn)入鑄件型腔的熔融液體的流速就較為平穩(wěn)，并且倒入時(shí)飛濺和溢出的熔融金屬液也可以通過(guò)該設(shè)計(jì)盡量減少。本次模擬選用的是漏斗式澆口杯，由計(jì)算公式：G杯式中G杯為澆口杯中的金屬液重量，kg；GL為鑄型中金屬液總重量，kg；t為澆注時(shí)間s；m為金屬液的儲(chǔ)備系數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中，GL=15.109kg，t=7s，根據(jù)《鑄造手冊(cè)》表4.7-58金屬液儲(chǔ)備系數(shù)查得：m=3，將以上數(shù)值代入式2-5得：G=6.475Kg再由澆口杯容積計(jì)算公式：V杯V=93.84?由《鑄造手冊(cè)》表4.7-59澆口杯的各部分尺寸的計(jì)算公式得普通漏斗澆口杯大徑為58mm，小徑為54mm，深度為42mm。2.6冒口大小及其位置的設(shè)定鑄件型腔在被熔煉的金屬液充滿后在卻過(guò)程中，由于金屬溶液以及型腔內(nèi)所含有的微量氣體的排出，在此時(shí)收縮產(chǎn)生的缺陷就會(huì)出現(xiàn)在鑄件某些部位上。如果發(fā)生這一情況鑄件在此時(shí)得不到未凝固的金屬溶液的及時(shí)補(bǔ)充，就容易產(chǎn)生縮松、縮孔。在實(shí)際生活中我們需要合理的設(shè)置冒口來(lái)對(duì)型腔進(jìn)行金屬溶液的補(bǔ)充。2.6.1冒口位置的確定在平做立澆的預(yù)模擬中可以看出，各類(lèi)細(xì)小的缺陷基本都密集地分布于在鑄件的頂部位置，并且分布的面積比較廣。大塊的熱節(jié)基本都是集中在分動(dòng)器殼體的四個(gè)承受軸桿作用的大孔徑周?chē)?，但是灰鑄鐵在冷卻凝固時(shí)會(huì)產(chǎn)生共晶膨脹，會(huì)減小這一缺陷的產(chǎn)生，導(dǎo)致這些熱節(jié)并不大，設(shè)置一個(gè)大小適中的頂部暗冒口即可。在鑄件兩側(cè)筋板的位置，也含有一些熱節(jié)，想要對(duì)該處進(jìn)行合理的缺陷合理消除也需要設(shè)置冒口對(duì)該處缺陷進(jìn)行補(bǔ)縮。這樣設(shè)置的冒口都位于鑄件各部位的頂部，這樣的設(shè)置可以在數(shù)值模擬時(shí)清楚地看到型腔內(nèi)金屬液充型程度的情況，此外利用金屬液的重力進(jìn)行補(bǔ)縮也可以通過(guò)在頂部設(shè)置冒口來(lái)完成，并且符合順序凝固原則，這樣對(duì)冒口的補(bǔ)縮能力有著大量的提升。2.6.2冒口大小的計(jì)算此次采用圓柱形明冒口，鑄件的頂端需要一個(gè)冒口以及鑄件兩側(cè)各需要一個(gè)冒口，一共為三個(gè)冒口，但是鑄件兩側(cè)的冒口時(shí)一模一樣的。鑄件可劃分成數(shù)個(gè)補(bǔ)縮對(duì)象,對(duì)每一個(gè)補(bǔ)縮對(duì)象,存在一個(gè)均衡段,并且該均衡段滿足補(bǔ)縮對(duì)象內(nèi)各個(gè)熱節(jié)分體補(bǔ)縮通道的定義[13]。此次把鑄件劃分為三塊選用模數(shù)法來(lái)計(jì)算冒口大小。M=V式中M——模數(shù)，cm；V——體積，cm3；S——換熱面積，cm2。通過(guò)Pro/Engineer的參數(shù)分析測(cè)量計(jì)算出熱節(jié)模數(shù)為1.86和2.43，將鑄件模數(shù)放大1.2倍即可得到冒口模數(shù)。Mf1=1.2Mc1=1.2×1.86=2.232cm；Mf2=1.2Mc2=1.2×2.43=2.916cm。再通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)中選取冒口頸的原則，我在這選擇的是0.6倍鑄件的模數(shù)。Mn1=0.6Mc1=0.6×2.232=1.3392cm；Mn2=0.6Mc2=0.6×2.916=1.7496cm。根據(jù)上面計(jì)算所得的模數(shù)，利用圓柱模數(shù)計(jì)算方法M=d/4，可以計(jì)算出這兩種冒口頸的大小分別為30mm和50mm。根據(jù)《鑄造工程師手冊(cè)》中表6-120中數(shù)據(jù)兩種冒口尺寸如下：鑄件數(shù)值模擬在所有鑄造工藝數(shù)據(jù)、澆注方式都設(shè)定完備之后，在實(shí)際中就可以制作鑄模，接著進(jìn)行試驗(yàn)澆注了。由于本文是為了提高鑄件精度，改善以前的經(jīng)驗(yàn)鑄造方式，所以在鑄件在實(shí)際澆注之前需要進(jìn)行基于ProCAST的鑄件數(shù)值模擬。查看鑄件的澆注、充型、凝固、冷卻等過(guò)程可以在ProCAST中進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。缺陷的形成位置可以從數(shù)值模擬過(guò)程中清晰的查看，從而盡量減少鑄件在在鑄造過(guò)程中因?yàn)楣に嚩a(chǎn)生缺陷，以此來(lái)不斷提升鑄件的鑄造精度，還可以為實(shí)際生產(chǎn)中節(jié)約一部分生產(chǎn)成本和時(shí)間。首先通過(guò)Pro/Engineer建模軟件繪制出鑄件三維立體零件圖，然后在ProCAST中對(duì)已經(jīng)在Pro/Engineer中完成的鑄件三維立體圖進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分。接著在其中進(jìn)行Cast模擬，查看分析其易生成氣孔、縮松、熱節(jié)、澆不足等缺陷的部位并尋找其產(chǎn)生的具體原因，對(duì)鑄件工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化以消除這些缺陷，使鑄件達(dá)到預(yù)期的鑄造生產(chǎn)精度要求。3.1鑄件工藝立體圖的繪制完成鑄件的三維立體圖的繪制。使用Pro/Engineer軟件繪制立體圖主要是為了配套ProCast軟件的后續(xù)使用。因?yàn)镻roCAST中可以使用的文件格式較少，而把在Pro/Engineer建模軟件畫(huà)出鑄件三維立體零件圖以igs文件格式保存后可以在ProCast中使用。Pro/Engineer繪制的零件工藝立體圖如圖3-1所示：3.2鑄件網(wǎng)格劃分打開(kāi)ProCast軟件，進(jìn)入其中的Mesh界面。這一界面的主要作用是對(duì)零件立體圖的surfacemesh和volumemesh進(jìn)行有限元的劃分，還可以檢查修復(fù)網(wǎng)格劃分時(shí)產(chǎn)生的鑄件部分細(xì)節(jié)問(wèn)題。點(diǎn)擊OpenFile，選擇之前在Pro/Engineer中導(dǎo)出的鑄件工藝三維igs格式文件，完成導(dǎo)入后，鑄件工藝零件圖需要先進(jìn)行檢驗(yàn)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則需要進(jìn)行Autocorrect，等到修復(fù)完成后還需要檢驗(yàn)一遍，無(wú)誤方可進(jìn)行surfacemesh的劃分。進(jìn)行surfacemesh劃分時(shí)，要選擇劃分網(wǎng)格的大小設(shè)定，并對(duì)鑄件局部重要部分進(jìn)行更為細(xì)致的劃分。在生成surfacemesh之后，需要點(diǎn)擊checkandcorrectsurfacemesh對(duì)面網(wǎng)格進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)“SurfacemeshisnotOK”則要點(diǎn)擊Autocorrect對(duì)surfacemesh進(jìn)行修復(fù)。在修復(fù)完成之后再次點(diǎn)擊check進(jìn)行檢驗(yàn)，下方狀態(tài)欄顯示SurfacemeshisOK則為surfacemesh創(chuàng)建成功，接下來(lái)繼續(xù)volumemesh的創(chuàng)建。點(diǎn)擊createvolumemesh進(jìn)行創(chuàng)建，在創(chuàng)建完成volumemesh后同樣要進(jìn)行檢查修復(fù)的工作。點(diǎn)擊checksolidmesh,顯示VolumemeshisOK則完成了體網(wǎng)格的有限元?jiǎng)澐?，反之則繼續(xù)進(jìn)行修復(fù)檢查。3.3數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置在劃分好solidmesh后打開(kāi)Cast界面對(duì)已經(jīng)劃分完成的“mesh”文件進(jìn)行模擬澆注的各項(xiàng)初始參數(shù)的設(shè)定。（1）對(duì)澆注的Direction和Magnitude進(jìn)行設(shè)置：-Z;9.80，；（2）建立Virtualmold，線點(diǎn)擊DefineBox設(shè)置合適的虛擬砂箱的大小，然后點(diǎn)擊ComputeMold對(duì)虛擬砂箱進(jìn)行計(jì)算。（3）在左側(cè)Volumes中選擇型砂Resinbondsand和澆注的金屬CastIron250。設(shè)置金屬液溫度1350℃，砂箱溫度25℃。液相線溫度為：1220℃；固相線溫度為：1146℃；（4）InterfacesHTC的設(shè)置：換熱系數(shù)h=500。（5）設(shè)置Processconditions中Heatexchange的參數(shù),選擇Heat（FilmCo=500，T=20℃）冷卻方式為空冷。Temperature中設(shè)置的參數(shù)大小為1350℃。（6）設(shè)置Fluidflow中的Velocity數(shù)據(jù)為V=（0，0，-1）m/s（7）在Simulationparameter中選擇重力澆注如圖所示：（8）如發(fā)現(xiàn)頁(yè)面底部狀態(tài)欄含有錯(cuò)誤提示，對(duì)已經(jīng)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行檢查。如下圖所示：（9）在修改完參數(shù)之后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)值模擬。3.4型腔的充型、凝固過(guò)程此次鑄件為中型薄壁殼體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有過(guò)于厚大的部位。設(shè)置了冒口補(bǔ)充了灰鑄鐵澆注時(shí)的共晶膨脹所不能消除的缺陷。兩側(cè)承受曲軸壓力的大平面是否含有缺陷時(shí)鑄件成敗的關(guān)鍵，因此需要特別注意模擬澆注時(shí)兩側(cè)凝固場(chǎng)的變化。整個(gè)充型過(guò)程用了三點(diǎn)七秒左右，與預(yù)定的快速澆注時(shí)間相吻合。整個(gè)型腔充型較為完整。在型腔內(nèi)的金屬液充滿鑄型后，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)金屬液體都將一直保持著溫度較高的狀態(tài)，然后慢慢進(jìn)入凝固、收縮階段。從鑄件凝固固相圖中可以看出冒口地區(qū)溫度是鑄件所有部位中最高，確實(shí)是在鑄件中最后凝固的，因?yàn)殍T件順序凝固的這一原則，為鑄件確實(shí)起到了補(bǔ)縮的作用。安裝曲軸的大孔徑地區(qū)在鑄件的底部凝固速度較慢，而且遠(yuǎn)離冒口，冒口對(duì)其產(chǎn)生的作用收效甚微。在Viewer界面中點(diǎn)擊Result選項(xiàng)中的TotalShringkagePorosity觀察鑄件預(yù)計(jì)縮松、熱節(jié)、縮孔等缺陷3.5鑄件工藝優(yōu)化由于該鑄件是以平做立澆的方式進(jìn)行鑄造的，導(dǎo)致鑄件上下表面高度差距較大，并且該鑄件是殼體鑄件，上下部分連接面積較小，從而影響鑄件頂部所放置的冒口對(duì)鑄件的補(bǔ)縮。由鑄件缺陷圖可以看到冒口是可以補(bǔ)縮鑄件的上部缺陷，但是無(wú)法補(bǔ)縮到高度差較大的鑄件底部，所以應(yīng)該提高鑄件下端的凝固速率，我覺(jué)得在放置激冷裝置在鑄件底部，從而使鑄件的底部熔融金屬受到激冷率先凝固，然后再讓鑄件中上段位置為底部產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行補(bǔ)縮，從而使鑄件缺陷上移，這樣再通過(guò)頂部所安置的冒口解決這些缺陷。3.5.1冷鐵的尺寸設(shè)計(jì)在以前傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鑄造中需要擁有豐富的鑄造設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)冷鐵。沒(méi)有計(jì)算模擬和校核冷鐵的激冷能力，冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)、及排氣系統(tǒng)與激冷系統(tǒng)可能會(huì)配合不到位，反而妨礙了鑄件冒口的補(bǔ)縮效果[14]。因?yàn)殍T件平做立澆上下高度差較大，為了增強(qiáng)鑄件底部的激冷效果，采用直接外冷鐵。選用直接外冷鐵是因?yàn)樵擃?lèi)冷鐵是與鑄件的毛坯件表面緊密貼合，直接接觸，這樣會(huì)有著較強(qiáng)的激冷效果，可以減少缺陷形成，細(xì)化鑄件該部位的晶粒，有利于其機(jī)械性能的優(yōu)化。選用的冷鐵材料為HT250。在冷鐵的計(jì)算中一般利用模數(shù)法計(jì)算間冷鐵。其公式為：公式（3-1）式中——所需冷鐵的質(zhì)量，；——設(shè)置冷鐵部位鑄件的體積，；