D型承载鞍的工艺工装设计及数值模拟

1、D 型承载鞍的工艺工装设计及数值模拟【摘 要】本文主要是对材质为 ZG230-450 的 D 型承 载鞍进行工艺工装设计，应用 UG 软件画出三维造型，最后 应用 AnyCasting 软件进行工艺模拟，针对模拟结果进行分 析，修改工艺，得出最合理的工艺设计方案。 D 型承载鞍铸 件，要求具有高强度，高韧性，不允许有砂眼、气孔、夹砂 等缺陷。造型采用树脂砂，熔炼采用酸性电弧炉进行，为保 证铸件质量，浇注系统设为开放式，为保证生产率采用一箱 十件浇注，横浇道向两端对称分支，内交道对称安放，共十 个。因铸件的鞍面和顶部是铸件缺陷的主要集中区，因此在 铸件顶部安放冒口，提高补缩效率，这样可以大大提高

2、铸件 出品率，提高了铸件的质量。【关键词】铸造；铸造工艺设计；数值模拟引言D 型承载鞍是货车转向架中的重要铸件，每台车 8 个， 铸造公司（铸钢厂）的废品率高达1015% （厂外各生产厂废品率为812% ）。好多都需要进行外购。这样就大大增加 了成本， 为了解决 D 型承载鞍产量低的问题， 对改进承载鞍 的铸造工艺，提高其生产率就显得迫在眉睫。而此次的 D 型承载鞍工艺工装设计， 我们选择了一箱十 件的工艺设计，大大的提高了生产效率，同时采取冒口进行 补缩大大提高了补缩效率，使废品率大大降低。1. 铸造工艺方案的设计铸件的轮廓尺寸为： 315mmx204mmx160mm ，铸件内腔 结构的最高

3、空腔面至导框底面距离为 135mm 。从整体来看， 该产品的外形如马鞍，内部有多处凹腔， 铸件的平均壁厚 为 15 mm，体积为 2190110 mm 3。根据 D 型承载鞍铸件的结构特点及选择分型面的一般 原则，选定铸件分型面为铸件最大截面处，其分型面和浇注 位置如图 1 所示 1 ：造型?r，将上砂箱放在上模底板上然后填砂压实，成型 后将模底板在砂箱上取出，即可获得完整的零件上砂箱外 形。同样，将下砂箱放在下模底板上然后填砂压实，待成型 后将下模版取出，即可获得完整的零件下砂箱外形。最后， 将所需要的砂芯安放在下砂箱内部，固定好之后合箱就可以 等待浇注了。根据 D 型承载鞍的技术要求， 承

4、载鞍的尺寸公差等级选 为CT10。铸件尺寸公差是铸件各部分尺寸允许的极限偏差， 它取决于铸造工艺方法等多种因素。 D 型承载鞍铸件的鞍面 和其顶面是重要的表面，需要进行加工，因此要预留加工余 量。所谓加工余量，是指在铸件工艺设计时预先增加的，而 后在机械加工时又被切去的金属厚度。须留加工余量的表面有2：（1）铸件的鞍面部分，加工余量为 3mm ；（ 2） 铸件承受载荷的顶面，加工余量为 3mm。2. 充型及凝固过程数值模拟铸件浇注充型过程中， 伴随着热量的散失、 温度的降低。 显示温度场时，采用色温映射的方式，即利用 OpenGL 技术 对充型过程中的速度场、温度场及压力场的动态显示。如图 2

5、 所示为充型顺序及温度场分布 3 。从充型过程温度分布来看，铸件在整个充型过程中的温 度分布基本上是纵向下部温度低，上部温度高，横向则是中 心温度高，边缘温度低。充型过程中温度变化较小，充型完 成时温度分布较为均匀。3. 结论D 型承载鞍的工艺与工装设计及使用现代计算机技术， 优化工艺提高生产率， 使用 UG 造型、 应用 AnyCasting 软件 进行铸造过程模拟分析。主要的设计内容包括：铸件浇注位 置的确定、分型面的选择、浇注系统的设计、工艺参数的设 计明显地防止和消除铸件缩孔、缩松、夹渣、裂纹及渗漏等 缺陷。该工艺同时在节约原材料和能源等方面具有明显的技 术经济效益。参考文献：1王新节 .货车转向架的承载鞍铸钢件消失模工艺 .期刊(2010) 1001 -4977 59 63.2 姜彬 .UG 压铸模具设计入门与提高 .北京：电子工业出 版社， 2008.5 ：2 5.3 R. Stoehr. Simulation in the Design of Sand Casting Procee