【正文】 感謝大學(xué)四年里所有的同學(xué)，他們對(duì)我的學(xué)業(yè)和人生的進(jìn)步給予了各個(gè)方面的幫助，永遠(yuǎn)難忘那些在一起朝夕相處的美好時(shí)光。在此表示衷心的感謝。李老師豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、淵博的理論知識(shí)以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度給了我莫大的幫助，使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，同時(shí)對(duì)原有的基礎(chǔ)理論有了更深入的理解。在此表示衷心的感謝。[7] [8] 魯 云，劉繼紅，[9] 邊敦亭，王自遠(yuǎn)，[10] [11] 趙益鋒，[12] 羅志華，Sum．194 No．4[13] 趙磊，. 機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化，第 5 期( 總第 168 期)2011年10月[14] . 梅山科技，2003年第1期[15] 劉 . [16] 鑄造手冊(cè) 鑄造工藝第2版. 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì) 編 [17] 李魁盛，王文清. ，致 謝 感謝河北工業(yè)大學(xué)給了我一次鍛煉自己的機(jī)會(huì)。最佳工藝的模擬結(jié)果理想，縮孔，縮松基本消除，得到了合格的鑄件，最終達(dá)到本次研究的目的。最后用SOIDCast軟件對(duì)優(yōu)化工藝進(jìn)行數(shù)值模擬。用SOILDCast對(duì)鑄件的初始工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，觀察鑄件的凝固過(guò)程，分析缺陷出現(xiàn)的位置及其原因，為工藝方案的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)鑄件的特殊形狀，采用頂注式澆注系統(tǒng)，根據(jù)澳贊公式得到阻流截面積S阻=105 cm，進(jìn)而得到半徑為r阻=58 mm。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行鑄件模數(shù)精確計(jì)算，運(yùn)用模數(shù)法對(duì)冒口進(jìn)行設(shè)計(jì)。而在工藝設(shè)計(jì)方面，、冒口、冷鐵、補(bǔ)貼等進(jìn)行作圖，精確的繪出鑄件的初始工藝和優(yōu)化的工藝圖。按照?qǐng)D紙對(duì)鑄件進(jìn)行作圖，得到鑄件的三維圖。鑄件工藝收得率η=鑄件的質(zhì)量/澆注總質(zhì)量100%=10938Kg/149445Kg100% =%。圖 413 鑄件缺陷圖圖413是鑄件的凝固圖，從圖中可以看出鑄件各個(gè)冒口對(duì)鑄件起到了很好的補(bǔ)縮作用，鑄件整體沒(méi)有缺陷。也可看出澆注過(guò)程順暢，而且澆注速度、澆注時(shí)間合適，澆完之后鐵液仍保持很高的溫度，這樣澆注過(guò)程便不會(huì)對(duì)最后鑄件質(zhì)量造成不好的影響。優(yōu)化后的工藝圖如410所示，其中綠色部分為冷鐵，黃色部分為發(fā)熱補(bǔ)貼。 初始鑄造工藝方案的優(yōu)化根據(jù)以上分析結(jié)果，對(duì)初始鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化，具體如下：1） 鑄件底部加入三個(gè)側(cè)冒口，以補(bǔ)縮分割體二的縮松缺陷。對(duì)于鑄件吊鉤處，主要是應(yīng)為加強(qiáng)筋與外壁交接處過(guò)早的凝固，堵塞了補(bǔ)縮通道，使吊夠沒(méi)有足夠的液量補(bǔ)縮，致使缺陷的出現(xiàn)。對(duì)于分割體三處的圓環(huán)處，由于圓環(huán)的壁厚大于周?chē)T件的壁厚，致使在凝固時(shí)滯后于周?chē)T件的凝固，最終沒(méi)有足夠的液量補(bǔ)縮，致使缺陷的出現(xiàn)。對(duì)于鑄件頂部凸臺(tái)處，由于凸臺(tái)處的壁厚大于周?chē)T件壁厚，最終導(dǎo)致該處凝固時(shí)間大于周?chē)哪虝r(shí)間，致使缺陷的出現(xiàn)。對(duì)于鑄件底部的缺陷主要是由于在底部冷卻的過(guò)程中鑄件中部開(kāi)始凝固，而且中間凝固速度快于底部的凝固速度，致使在底部凝固完全前中部已經(jīng)完全凝固，導(dǎo)致沒(méi)有液態(tài)金屬補(bǔ)縮來(lái)源，最終導(dǎo)致鑄件底部出現(xiàn)缺陷。下面的工作要著重分析缺陷出現(xiàn)的原因，找出解決這問(wèn)題的方法，最終制定新的工藝方案，在進(jìn)行數(shù)值模擬，最終完成工藝的優(yōu)化。 初始鑄造工藝方案缺陷的分析初始工藝經(jīng)過(guò)凝固模擬后可以通過(guò)等值面數(shù)值展示查看該鑄件的缺陷所在位置及形態(tài)。 圖 46 凝固開(kāi)始階段圖 47 凝固中期圖 48 凝固末期圖4448是鑄件的凝固模擬圖，通過(guò)該圖可以清晰看出鑄件首先是底部加冷鐵的部位首先凝固；在凝固過(guò)程中，鑄件的中部薄壁處開(kāi)始凝固，致使底部熱接處將出現(xiàn)缺陷；最后冒口最后凝固。在凝固模擬完成后通過(guò)等值面可以查看鑄件溫度場(chǎng)變化和鑄件最后的缺陷和分布。根據(jù)網(wǎng)格數(shù)量劃分網(wǎng)格，初步定為2000000個(gè)網(wǎng)格，鑄型材料選為Silica Sand，鑄型高度（吃砂量）設(shè)置為100mm，完成這些設(shè)置后開(kāi)啟FLOWcast進(jìn)行充型模擬，充型完畢后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為凝固模。 7）模擬完成后可以查看鑄件缺陷，分析缺陷，優(yōu)化工藝。6） 進(jìn)行數(shù)值模擬。5） 劃分網(wǎng)格。3） 新建方案，選擇鑄件的材料、澆注時(shí)間、冷卻時(shí)間等。2） 進(jìn)入軟件頁(yè)面，首先設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單，模擬速度快。下一步運(yùn)用模擬軟件對(duì)該鑄件進(jìn)行數(shù)值模擬，查看缺陷，分析原因，改進(jìn)工藝，最終達(dá)到鑄件無(wú)缺陷、提高工藝收得率的目的。具體澆注系統(tǒng)的形狀及裝配如38所示。帶入數(shù)據(jù)可得： S阻=105 cm2； r阻= mm； 選r阻=58 mm現(xiàn)在的澆注系統(tǒng)都可以用耐火材料燒制的管拼接而成，預(yù)先埋入砂型中，所以可以將澆道的形狀直接設(shè)計(jì)成圓形，以便于澆注系統(tǒng)的的制作。 平均壓力頭的計(jì)算： Hp＝H0－P2/（2C）＝600－1502/2*1650 ＝593mm式中Hp——平均壓力頭，mm； H0——澆口杯水平面至內(nèi)澆道距離，mm； P ——內(nèi)澆道至鑄件最高點(diǎn)距離，mm； C——鑄件在鑄型內(nèi)總高度，mm。 式中 t ——澆注時(shí)間，s； S1——系數(shù)； δ——鑄件最小壁厚，mm； G ——鐵液消耗總重量，kg。因?yàn)闈沧⑾到y(tǒng)和冒口相連，液態(tài)金屬首先進(jìn)入冒口，經(jīng)冒口頸進(jìn)入鑄件上部較大熱接處，再由加強(qiáng)筋處流入逐漸下部，這樣就很好的起到了緩流的作用。3） 階梯式澆注系統(tǒng)比較復(fù)雜，增加了澆注系統(tǒng)中液態(tài)金屬量，降低了工藝出品率，并且增加鑄件表面處理難度和工作量。但綜合考慮鑄件的形狀特點(diǎn)，最終選擇為頂注式澆注系統(tǒng)，理由如下：1） 冒口設(shè)計(jì)為頂冒口，可以將澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)計(jì)在一起，減輕去除澆冒口系統(tǒng)的工作量和難度，另一方面也可以提高鑄件表面質(zhì)量。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否對(duì)鑄件品質(zhì)影響很大，鑄件廢品中約有30％是因澆注系統(tǒng)不當(dāng)引起的。具體冷鐵形狀如圖37所示。根據(jù)鑄造手冊(cè)[16]，鑄鋼件的外冷鐵的壁厚δ=(~)T。而割片厚度和補(bǔ)縮截面尺寸可用下式計(jì)算：b=d0=Mn=式中，d0—補(bǔ)縮徑的直徑（cm） b—割片厚度（cm）R1 Mn—補(bǔ)縮徑的模數(shù)（cm） Mc—鑄件的模數(shù)（cm）R2所以有：b=， d0=18cm， Mn=。冒口的確定根據(jù)分割體一的形狀，首先選用的形狀為易割隨形腰型頂冒口。 20Mn轉(zhuǎn)鋼的幾何模數(shù)可按下式計(jì)算： Mc=V/S式中Mc—鑄件的幾何模數(shù)， V—鑄件的體積， S—鑄件的散熱表面積將鑄件的數(shù)據(jù)帶入上式計(jì)算出鑄件的幾何模數(shù)： 圖37 整體鑄件體積V=1400589828mm3散熱表面積S=質(zhì)量11TMc=