气缸体铸造壳型砂芯结构的优化设计_卢亭玉
基于procast的124d型主泵泵壳铸造工艺设计及优化
Casting Process Design and Optimization of 124D Main Pump Casing Based on ProCAST
Zhang Chuan, Yu Jiu
Abstract: Taking " Hualong No. 1” 124D main pump cysing as the research object, the dsting materiai and structurai characteristid havv been analyzed and the sand cysting process plan has been designed. The theediniensional modei of the pump cesing cesting has been drawn by UG soXwcc, and the cesting siniulation soXwcc ProCAST has been used te perform the simuiation of the model filling and the solidification. After the analysis of the shenkage deSect, the casting process has been optimized. Fintly, the cesting process plan with no macroscopic shenkage and porosity defects has been obtained te meet the quality requirements.
柴油机气缸盖射水道芯的结构优化
柴油机气缸盖射水道芯的结构优化林琳【摘要】By replacing tube bending with sand core to improve the structure of tube bending in cylinder head, the core-making effiency and quality of the casting have been greatly improved.%通过改进缸盖射水道制造结构,用砂芯直接铸出缸盖射水道取代预埋弯管,极大地提高了产品的内腔砂芯制芯效率和铸件质量.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P22-24)【关键词】气缸盖;水道;弯管;砂芯;结构优化【作者】林琳【作者单位】广西玉柴机器股份有限公司,广西玉林537005【正文语种】中文【中图分类】TG242.7D30气缸盖是玉柴机器股份有限公司铸造厂缸盖车间4缸机缸盖产量较大的机型之一，产品内腔复杂，质量要求高，其内部空间紧凑而且有很多复杂的曲面和不规则孔道，铸造质量较难控制。
从产品结构可以看出其最突出的特点是，水道芯没有与底盘砂芯连接的水孔砂芯，在产品定型的初期水道芯使用特种覆膜砂制造，在砂芯制作过程中，把成形的铸铁弯管预埋到砂芯中，再经过一些特殊处理后，用于生产铸件。
此种方法需要耗费较大的人力物力，同时无法实现自动化生产。
本文将针对此情况对气缸盖射水道的制作方法和相关的结构优化进行探讨分析。
1.1 下水道芯制芯工艺及铸件生产过程在制取下水道芯之前，人工先把芯砂塞入铜弯管（见图1）中，塞芯砂过程中要确保完全填充弯管，滴入催化剂三乙胺使其固化，再上烤炉烘烤去其水分，随后将弯管埋入待射芯的热芯盒模具相应位置中射芯；在修芯过程中，用刷子把弯管外露部分粘上的芯砂等杂物刷干净（见图2），保证铜弯管的清洁度，然后用生料带完全包裹弯管外露部分，避免砂芯浸涂后涂料与铜弯管接触；组芯、整体浸涂、烘烤后再人工将生料带去除干净，造型下芯，浇注。
基于ProCAST的轮轴铸钢件砂型铸造工艺优化
2021年第2期/第7◦卷工艺技术F Q U N D R V i m253基于ProCAST的轮轴铸钢件砂型铸造工艺优化韩宝，马彦伟，李志杰，高海燕，宝喜庆，武玉平(内蒙古第一机械集团股份有限公司第一分公司，内蒙古包头014030 )摘要：介绍了轮轴铸造工艺设计与优化，以及在工艺设计和优化过程中采用P r o C A S T模拟软件对其进行模拟的结果。
结果表明，铸件上部厚大部位热节大，原工艺浇注系统不利于铸件形成顺序凝固，补缩效果差，易形成缩孔、夹砂缺陷。
通过改进浇道系统、芯子结构等工艺方法，减少了铸造缺陷，提高了产品合格率。
关键词：铸钢件；P r o C A S T模拟；工艺优化；缩孔轮轴是某车型上的关键零部件，内部质量要求高，铸件加工部位多，加工余量大，受结构限制，在加工过程中发现铸件内部有缩孔、砂眼等铸造缺陷，缩孔和夹砂主要集中在上筒内外壁和花边平台上，在生产过程中，毛坯合格率为99%以上，但加工后，不合格品率为21%，其中废品率为3%。
设计中使用ProCAST铸造模拟软件对铸件在充型和凝固过程中的温度场进行模拟仿真，研究了两种浇注系统对铸件缩松缩孔缺陷的影响，达到工艺优化的目的。
根据正交实验法优化工艺方案[1]，所生产的产品废品率得到较好的控制，进一步提高了产品机加后的质量，提升综合合格率，提高了企业的经济效益。
作者简介：韩宝（1987-),男，硕 士，主要研究方向为铸造 工艺技术及铸造新材料、新方法的应用。
E-mail: hbxc2018@163 .com中图分类号：T G26文献标识码：B文章编号：1001 "4977 (2021) 02-0253-06收稿曰期：2020-06-15收到初稿，2020-09-26收到修订稿。
1产品的结构及原工艺方案轮轴为某车中的关键零件，轮廓尺寸少246 mm x403 mm,重量约75 k g,属于 轴类小结构零件，铸件三维立体如图1。
由于产品加工面积大，内部质量要求高，所 以铸造工艺的设计难度大。
发动机缸体有限元分析及优化设计
发动机缸体有限元分析及优化设计摘要：发动机缸体结构复杂，壁厚差大，容易出现应力集中现象，因此在设计阶段对缸体结构进行优化设计具有重要意义。
本文论述了发动机缸体有限元分析及其优化设计。
关键词：发动机缸体；有限元分析；优化设计发动机是汽车的动力装置，其性能直接影响汽车的使用性能。
根据发动机的发展，对发动机的设计提出了两个要求：即油品的适应性强及尽可能降低缸体振动。
因此，有必要运用理论分析方法对发动机缸体进行分析计算，为设计制造出更稳定、体积更小的的发动机缸体做出基础性研究。
一、发动机缸体简介发动机是一种能把其它形式的能转化为机械能的机器,它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。
发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。
而缸体是发动机的五大部件之一，是发动机安装所有零件的基础。
发动机通过缸体将发动机的曲柄连杆机构和配气机构，以及供油、润滑、冷却等机构联接为一个整体。
此外，发动机缸体的材质一般为灰铁。
因缸体工作环境潮湿，且高温、高载荷、摩擦剧烈，所以要求缸体具有高强度、高硬度、高耐磨性及良好的散热性，而灰铁能满足高强度和硬度及高耐磨性等要求，而且工艺性能、减振性、切削加工性能优良，同时成本较低，缺点是重量较大。
所以现在越来越多缸体采用铝合金材料，因其能减轻缸体的重量。
二、有限元法概述有限元法也称为有限单元法或有限元素法,基本思想是将求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互连接在一起的单元组合体,寻求物理场的数值解。
它是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。
传统的产品生产过程首先有专家依据经验初步设计出产品,然后据此做出模型,再做出成品。
成品完成后,再进行试验,对设计上的问题进行修改。
进行重新设计、制造、试验分析。
这不但耗费大量的时间,还耗费了大量的人力及物力。
计算机的发展和广泛应用改变了这种状况,提高了产品开发、设计、分析和制造的效率及产品性能。
单缸柴油机曲轴壳型铸造工艺优化设计
单缸柴油机曲轴壳型铸造工艺优化设计
刘江;高长银
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2009()17
【摘要】针对柴油机曲轴运行过程中易产生弯曲疲劳断裂、耐磨性低等问题,通过试验优化了球铁曲轴壳型铸造工艺,给出熔化工艺过程中微量元素含量的控制范围及孕育剂、孕育处理和浇注温度;提出了铸造工艺中覆膜砂的选择及达到的技术要求,使此工艺设计成功地应用于工厂大批量生产。
【总页数】3页(P46-48)
【关键词】单缸机;曲轴;壳型铸造;球墨铸铁;工艺优化
【作者】刘江;高长银
【作者单位】重庆三峡学院物理与电子工程学院;郑州航空工业管理学院机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG255
【相关文献】
1.用铁型覆砂工艺生产单缸柴油机曲轴 [J], 孙策;钱文闯;张冬梅
2.X195型柴油机曲轴的铸造工艺 [J], 员德有
3.单缸柴油机曲轴优化设计 [J], 黄燊;林运蓉;唐吉;吴静;邱国才;何俊慧
4.QC4110柴油机曲轴铸造工艺的设计 [J], 王春伟
5.运用均衡理论改进D6110ZQ型柴油机曲轴铸造工艺 [J], 雷宇;刘曼
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铸造一体化桥壳的潮模砂工艺开发
铸造一体化桥壳的潮模砂工艺开发白利权【摘要】轴头和桥壳一体化的零件结构以及高性能QT600-7的材质要求,熔炼采用冲入法进行球化、孕育处理,造型采用潮模砂工艺在1950*1200*400/350砂箱中对角布置进行开发,并将开发过程中遇到的各种问题逐一采取措施进行攻关改进,得到了稳定生产.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)015【总页数】4页(P205-208)【关键词】铸造一体化桥壳;QT600-7;保温冒口;型砂;砂芯【作者】白利权【作者单位】陕西金鼎铸造有限公司,陕西宝鸡 722408【正文语种】中文【中图分类】TG241 开发的背景随着国家环保政策的实施以及运输道路政策及油价上涨等因素的影响，作为货物主要运输工具之一，同等使用条件下重卡的轻量化已成为用户追求利润最大化的基本要求之一。
卡车铸件已逐渐由原来的粗、笨、重向轻、便、巧转变，零部件的一体化设计成为重卡行业研究发展的对象，一体化桥壳的开发，就体现了这一点，同时相比冲焊桥壳，一体化桥壳成本降低了约300元/根。
2 铸件基本描述铸件材质QT600-7，尺寸为*×*×*，最小壁厚为7(+2.5，-0.5)mm（桥包处），主壁厚为10.5（0，+3），铸件重量*Kg，产品结构如下图：图1 产品结构图3 铸态QT600-7材质的开发材质的选型：相比国标QT600-3，采用铸态更高强韧性的QT600-7，保证桥壳具有良好的疲劳强度、可靠性，同时工艺要简单、生产过程要稳定，成本可控，对铸态600-7的批量稳定生产提出了更高要求。
为此，应研究保证石墨球化良好、细小，球化不超过 3级，球化率80%以上、石墨大小6级以上、共晶团即石墨数量多；基体为一定比例铁素体+珠光体混合组织，消除碳化物等不利影响，同时不得产生影响桥壳性能的铸造缺陷。
在以下方面做了重点思考：3.1 原材料（面包铁、锰铁、废钢）质量控制、配比设计，低硫、低锰、低杂质采用建邦生铁、纯洁干净一致的冷轧板下脚料，使用少量废钢加增碳剂的熔炼方式，调整炉内铁水，保证低杂质元素含量的原铁水成分。
核电发电机组某型柴油机机身铸造工艺优化设计
!!内=38.47 x4x 3.5=539（:32）
实际采用44个"40的内浇口，单个#40内浇
口的截面积是 12.56cm2。！ F 内=44 x 12.56=553
47
第54卷
中国铸造装备与技术
（cm#）。 内浇口出口平均流速校核:
出口 _
内 x$x7.2xl0-.
40000
=72（cm/s）
机身是组成柴油机的关重件，直接决定柴油 机的使用寿命。机身外形尺寸大，形状复杂，质量 要求高，关键部位不允许出现影响装配及机身使 用性能的缺陷，且每台机身加工后必须进行超声 波探伤，密封性试验等，因此，通过优化铸造工艺 设计，解决机身铸造缺陷势在必行。
1机体结构简介
该型柴油机机身共有12个缸，分A、B两列， 成V形排列，夹角为45。,缸孔距为740mm, A、B 列缸孔中心错缸距125mm;缸孔外侧为凸轮轴腔， 最小壁厚25mm;底脚板宽度:290mm，厚度为 200mm;铸件轮廓尺寸为5517mm x 2496mm x 1845mm,壁厚相差悬殊，内外结构复杂，液重约 40000kg,毛坯重量约35000kg。机身简图见图1。
设计有四个横浇道，截面积为114x4=456（cm6）。
优
后浇注系统如图4所示。
4.2冷铁设计
机身两端面弧形边沿和圆孔部位加工后存在
缩松（位置见图6），为消除两端面缩松，在这些部
553x140x7.2x10*%
根据实践经验，铁水内浇口出口流速应控制
"在 100cm/s。
为了进一步增加浇注系统撇渣能力，内浇口
在横浇道高度方向的中间位置搭接，优点是既可
防止浇注开始时的流头脏铁水进入型腔，又能防
止后续铁水中的熔渣进入型腔，如图3所示。
砂型铸造铝合金支架铸件的模拟优化
砂型铸造铝合金支架铸件的模拟优化摘要：以航空铝合金砂型铸造的实际生产为基础，针对某型航空铝合金支架铸件，在原有铸件铸造工艺基础上，使用Procast软件对现有的铸造工艺方案进行模拟分析，用数值模拟的方法判断铸件的缺陷位置，根据得到的模拟数据修正工艺方案，直至得到最优结果并结合实际生产情况对现有铸造工艺方案进行优化，解决了该铸件出现的荧光夹渣问题。
关键词：支架；砂型铸造；铝合金；数值模拟传统砂型铸件生产试制一般是依据经验确定铸造工艺方案，先进行试生产，再根据铸件内的缺陷发生情况修改工艺方案直至生产出合格的铸件。
对于结构特殊、工艺复杂、批量小的大型铸件，这种方法将增加成本、延长生产周期，造成生产原料的浪费[1]。
液态金属注入铸型后，在凝固冷却过程中将产生液态收缩和凝固收缩。
如果这些收缩得不到补充，将会在铸件最后凝固的部位产生缩孔、缩松等缺陷，从而降低铸件的力学性能，甚至造成废品。
本文采用数值模拟的方法判断现有工艺方案的不足，根据得到的模拟数据修正工艺方案，以达到既消除缺陷、保证铸件质量，又节约金属材料、提高生产效率，从而降低铸件生产成本[2]。
1 铸件结构分析该铸件三维实体结构见图1,铸件的材料为ZL101A，外廓尺寸685mm×260mm×97mm，质量为6.7kg，该铸件壁厚分布不均，底板壁厚17mm，腹板壁厚7mm，薄厚相接部位较多，底板是该铸件加工后的重要装配面，加工后仅剩7mm，考虑到铝合金铸件加工时容易出现孔洞缺陷，因此致密度要求较高。
图1 铸件结构2 工艺方案的确定2.1 工艺方案设计铸造工艺按照图2方式进行布置，采用型板模铸造，采用底注式、开放式浇注系统，目前浇注系统截面比为：：=1.0:2.2:3.4；按照原有工艺方案的设计，直浇道及横浇道数量为1个，内浇道数量为3个，金属液从壁厚较厚的底板一端进入，对厚大部位使用冒口+冷铁措施保证将金属液的补缩效果。
2.2 材料的确定材料选用ZL101A合金，合金成分见表1,。
基于ProCAST的主轴箱铸造工艺数值模拟及优化
基于ProCAST的主轴箱铸造工艺数值模拟及优化主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把动力传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向[1]。
其工作性能的好坏直接影响到机床运行的可靠性和安全性。
因此，对箱体的力学性能有较高要求。
工厂中，箱体与其他部件装配在恒温室进行，可见对其精度有较高要求。
因此在工艺设计中，需保证铸件精度与质量，在此前提之下，考虑成本的降低与工艺中污染的减少。
采用数值模拟软件对铸件的温度场、流场以及凝固过程进行模拟计算，能够有效预测铸造过程中出现缺陷的具体位置以及大小，并可以通过优化工艺参数有效地消除这些缺陷。
与传统的“经验+试制”的方法确定铸造工艺参数相比，数值模拟技术能够大大缩短开发周期，降低开发成本，是目前最具竞争力的铸造工艺研究方法，得到行业的一致认可[2～4]。
合肥工业大学刘继飞等[5]运用ProCAST仿真软件对低合金钢大转轴铸件进行了仿真分析，并结合温度场、凝固场的模拟结果分析缺陷产生的部位以及原因，优化了工艺参数后减少了缺陷，提高了铸件的合格率。
邢甜甜等[6]利用仿真软件对铝合金横梁铸造过程进行了模拟，分析了横梁缺陷产生的原因，并提出了合理有效的解决方法。
笔者运用UG软件对铸件进行三维模型设计并导入到模拟软件ProCAST中，对主轴箱充型和凝固过程进行模拟仿真，通过分析铸件的凝固时间以及固相分数模拟结果，预测铸件缺陷可能产生的位置和原因，最后改进并优化工艺方案，提高铸件质量，满足铸件使用要求。
1 主轴箱结构特征分析笔者所研究主轴箱零件三维实体如图1所示。
零件外形轮廓尺寸为468 mm×360 mm×344 mm，质量95 kg，材质为HT300（具体化学成分和性能见表1和表2），平均厚度为20 mm；内部有个轴孔直径为130 mm，箱体本身存在许多孔，其大小小于铸出孔范围标准，所以决定后期加工。
铸件品质要求不得有疏松、裂纹、气孔、砂眼等铸造缺陷，其余要求符合国家和行业标准。
某涡轮后排气接管砂型铸造工艺设计
表 2 铸铁件的 滋 值
铸型种类
大阻力
中阻力
小阻力
湿型
0.35
0.42
0.50
干型
0.41
0.48
0.60
代入式 3：
对于半封闭式浇注系统，中、小型铸件采用：
（4）
对于该铸件属于小型薄壁铸件选取直浇道截面积为 内浇道的 1.15 倍，横浇道截面积为内浇道截面积的 1.4 倍，即，Ag=1.15伊156=179.4mm2，Aru=1.4伊156=218.4mm2。针 对涡轮后排气接管实体结构，内浇道截面积设计为 178mm2，横浇道设计为 375mm2，直浇道设计为 314mm2。
采用此工艺进行砂型铸造加工的涡轮后排气接管，在 铸件本身没有出现浇不足、缩孔缩松等缺陷，仅在浇注系 统部分出现浇不足和缩孔缩松现象。由于浇注系统在后续 加工中会去掉，不属于铸件本身，并不影响涡轮后排气接 管的使用，因此对于铸件本身来说已经是合格铸件，证明 了工艺设计的有效性，为企业生产涡轮后排气接管铸造生 产提供依据。
（2） 其 中 ：H0———浇 口 杯 顶 面 到 分 型 面 的 距 离 ，hc———铸 件在铸型中的总高度。 HP=H0-0.125hc=620-0.125伊336=578mm。 运用灰铸铁浇注系统内浇道的最小截面积计算公式：