前轴承座铸造工艺设计及数值模拟

PAGE\*Arabic1PAGE\*Arabic1设计说明书题目：飞轮的铸造工艺设计学生姓名：学院：学院班级：指导教师：2023年4月22日飞轮的铸造工艺设计及数值模拟摘要：综合分析了该飞轮的形状尺寸，合理的选择了铸造工艺方法，确定了相关铸造工艺参数。基于企业实际生产，对浇注系统、冒口冷铁设计、工装等进行了设计。采用UG三维软件进行实体建模，并通过procast数值模拟软件进行模拟，分析了软件充型过程、凝固过程，预测了铸件缩松位置进行，最终确定铸造工艺设计方案的可行性。关键词：飞轮；球墨铸铁；铸造工艺；procast模拟；Abstract:Theshapeandsizeoftheupperboxofthegearboxwerecomprehensivelyanalyzed,thecastingprocesswasreasonablyselected,andtherelevantcastingprocessparametersweredetermined.Basedontheactualproductionoftheenterprise,thegatingsystem,risercoldirondesign,toolingandsoonaredesigned.UGthree-dimensionalsoftwarewasusedforsolidmodeling,andprocastnumericalsimulationsoftwarewasusedforsimulation.Thefillingprocessandsolidificationprocessofthesoftwarewereanalyzed,andtheshrinkagepositionofthecastingwaspredicted.Finally,thefeasibilityofthecastingprocessdesignschemewasdetermined.KeyWord：Gearboxupperhousing;Ductileiron;FoundryTechnology;procastsimulation;PAGE\*Arabic3PAGE\*Arabic3目录TOC\o第二章机用飞轮工艺分析 32.1零件图与技术要求 32.2飞轮结构分析 32.3飞轮的工艺分析 4第三章铸造工艺方案设计 63.1造型及砂芯制造方法选择 63.2铸型类型的选择 63.3浇注位置的选择 63.4分型面的确定 83.5砂箱中铸件数量和吃砂量的确定 93.6铸造工艺参数的确定 103.6.1铸件机械加工余量公差 103.6.2机械加工余量的选择 113.6.3铸件收缩率 113.6.4起模斜度 113.6.5最小孔铸出及槽 123.7砂芯的设计 12第四章浇注系统的设计 164.1浇注系统类型的选择 164.2浇注时间的的计算 164.3浇注系统尺寸的确定 174.4冒口的设计 194.5浇口杯的设计 194.6冷铁的设计 204.7出气孔的设计 20第五章铸造工艺装备的设计 215.1模板的设计 215.1.1模样材料的选择 215.1.2模样结构 215.2砂箱的设计 225.2.1模底板的壁厚和加强肋设计与确定 225.2.2砂箱 225.3芯盒的设计 23结论 25致谢 26参考文献 27全套设计加QQ11970985或197216396PAGE\*Arabic4·PAGE\*Arabic4第二章飞轮工艺分析2.1零件图与技术要求飞轮零件图如图2.1所示。图2.1飞轮零件图零件技术要求1.材质：ZG270-500;2.未注圆角R5;3.螺纹孔倒角均为C5;4.铸件应人工时被处理;5.造型材料：树脂砂此次分析的飞轮铸件结构简单，壁厚较均匀，且生产批量小。这里为保证生产效率，降低制造成本，在这里使用了砂型铸造工艺。使用树脂砂的造型的好处：(1)树脂砂与粘土砂相比尺寸精度更高，表面粗糙度较低，可以降低废品率。(2)能够常温自硬成型，价格比较低廉。2.2飞轮结构分析飞轮是一种筋板的主要部分，如图2.2所示，材料为ZG270-500，成批生产。铸件底部会承受一定载荷，因此要求铸件内部不能有缩孔、裂纹等缺陷。图2.2飞轮铸件三维图通过对铸件结构的分析，功能的质量要求，应用范围以及材料研究，作出铸造方案和工艺设计。一般情况下，铸件可能存在的缺陷涉及到缩孔、缩松、夹渣、气孔、砂眼等,这其中80%的缺陷都是可以通过改善铸造工艺来避免的，也可以通过后期的处理来消除。2.3飞轮的工艺分析砂型铸造工艺的方案包括有造型与制芯方法的抉择，铸造工艺的参数，浇注系统设计等一些内容。如果想要指定最佳的方案，一开始应该对零件的结构能够详细的进行铸造工艺性分析[1]。零件最大轮廓尺寸为ø1260*250mm，整体结构对称，壁厚整体均匀(最小壁厚参考表2.1），属于小型铸件。对于ZG270-500材质来说，这种结构与壁厚可以满足铸造工艺对材料流动性的要求，铸件壁厚均匀，也不会有大热节造成铸件缩孔缩松。表2.1铸铁铸件最小壁厚参考（mm）铸钢种类铸件的最大轮廓尺寸＜200200～400400～800800～12001250～3000ZZG270-5008.07～99.09～1011.012141616～1820ZG270-500材料性能及参数如下：牌号：ZG270-500标准：GB/T9439-2010ZG270-500有六个牌号，其中ZG270-500是合金的缩写，500指最小抗拉强度。其性能优点在于：铸造与缓震性能，具有一定的抗拉特点，主要作为生产受较大压力和振动零件的材料。第三章铸造工艺方案设计3.1造型及砂芯制造方法选择砂型在铸造过程中，最初要进行的程序是造型（芯），这个是最基础的。一般情况下分为手工和机器两种造型。手工的工艺装备比较基础，操作比较灵活且很好适应；机器对人力的使用较少，能达到很好的品质要求和尺寸的精度，但是需要最先做好准备工作，一般对于生产量大的零件适合。此零件生产的批次是批量生产，因此是机器造型最常用的方法。3.2铸型类型的选择不论从费用、生产时间、操作水平程度等考虑都需要优先使用湿型浇注。目的是得到质量比较好的铸件并且经济效益取得最高的，另外还考虑到材料的成本和来源、工业卫生及环保方面的要求，综合这些因素，因此会优先选择湿型的粘土砂，同时要求型砂具备良好的流动性、透气性，为了能够得到光滑的铸件表面，型砂的砂粒应当细小一些，可使用中粒偏细的砂，额外加上一定量的煤粉。3.3浇注位置的选择由铸件结构进行分析，铸件的其他加工表面都与底部的操作端有关。如何将铸件放入砂箱，放置方位，合理的浇注位置对分模、砂型的造型、砂芯的设置、铸后的开模、型砂后期的清理等各个环节都有重要影响。铸造位置的确定是铸造工艺设计的重要组成部分。正确的铸造位置应确保铸件的成型、制芯以及清洁的方便。合理的铸造位置的选择关系到铸件的内在质量、尺寸精度和易成形性。根据铸件结构特点，选择正确合理的浇注位置，促进浇注时金属液能顺利进入型腔，及时充满型腔，凝固时保证各部位区域能顺利凝固，冒口设置也是直接与浇注位置相关，可以肯定的浇注位置是铸造工艺设计的第一步，也是重要的一步，对铸造出完整、质量优异的铸件毛坯至关重要。该飞轮零件，整体尺寸不大，零件特征主要以平面构成，浇注位置方案如图3-1所示，列举了如下3种方案：（a）浇注位置方案一（b）浇注位置方案二（C）浇注位置方案三中图2-1a所示的浇注位置，铸件大平面位于上方，易出现夹砂、气孔等缺陷。图2-1b所示的浇注位置砂芯为悬臂芯，不利于砂芯的定位与稳固支撑，且不便于冷铁、冒口的放置。图2-1c所示的浇注位置砂芯位于下型，有利于下芯、定位、固定、排气，且铸件大平面位于下方，可保证铸件的质量，是该铸件最佳的浇注位置。因此，选用图2-1c所示的方案。系统的比较以上3种方案优点和缺点，选择方案3。3.4分型面的确定分型面设置是便于砂型的造型，模样的设计与后期模样的设计，它影响到浇注系统的设计，砂芯的设置等，对铸件精度及铸件质量有重要影响。分型面是铸造部件之间的接触面，通常情况下在设计分型面时需遵守一部分原则。如：应把铸件主要部分放在同一个砂型，尽量减少分型面的数量，最大可能的选在零件的最大截面部位等原则。砂型铸造工艺设计中，对分型面的选择积累了很多实用、成熟的经验，这里列举如下：①分型面的定位，需要最大可能的把零件的重要部分或者全部放在一个砂型中，这样有利于砂型制造。②分型面数目的一般原则，分型面少，便于铸件储存精度，砂箱数量少。③分型面一般选择零件的大截面或平面，要确保分型面设置合理，砂箱高度要求适中。④分型面的设置就决定了铸型结构与砂芯安装与定位方式，因此，必须保证砂芯的安装方式，定位可靠，且便于检查型腔尺寸。⑤分型面是砂箱合箱位置，分型面既不能削弱铸件本身的强度，又要保证加工余量适中，要求便于砂箱的开模，各浇道与型砂的定时清理。此飞轮零件底面需要与机床工作台接触良好，也要为保证零件重要表面铸造质量。根据前面分析的浇注位置，设计了两种分型面方案。(a)分型面方案一(b)分型面方案二图3-2铸件分型面分型面a与b方案对铸件有不同的影响，a所示零件位于不同一砂箱内，中间会因为砂型错位造成的偏差，工件对半分开，有利于减少砂芯的数量。方案b把分型面设计到飞轮的下部台阶面，使用两箱造型，使砂型制造难度降低，这种设置，把铸件的重要部分都放在了下砂型，使铸件出现较少的缺陷。也利用顶部设置冒口对于铸件进行补缩。综上，本设计中的飞轮铸件的分型面选择分案二。3.5砂箱中铸件数量和吃砂量的确定下一步的方案要确定铸件在压槽中的数量，在选择工艺方案时要确定防止几个铸件在一个砂箱中，这是设计浇注冒口的基础。为了降低成本，提升出件效率，在满足良好的工艺要求和良好的质量条件下，箱中放置的铸件多了会更好。由模样平均轮廓尺寸确定吃砂量。模样平均轮廓尺寸计算[17]:（3-1）式中：A—模样平均轮廓尺寸（mm）；L—模样在分型面的最大长度（mm）；B—模样在分型面的最大宽度（mm）；由上式可得模样平均轮廓尺寸为ø2520mm。由《铸造手册》[17]查表3-55确定吃砂量为50，采用一箱一件。表3.1中小型砂箱平面的尺寸。表3.1推荐中小型砂箱尺寸砂箱尺寸(mm)500×400600×500800×6001000×8001400×1400造型机ZZ145Z146AZB148AZB1410ZB1510砂箱高度要根据模样高度、直浇道压头来确定，零件总体尺寸为ø1260X250mm。在生产线浇注系统。使用的是树脂自硬砂造型制芯，上下砂箱的高度可以不一样。3.6铸造工艺参数的确定3.6.1铸件机械加工余量公差这儿的机械的加工剩余量简单称为加工余量，为了让铸件加工尺寸更加精确，铸造工艺设计中预先添加的金属量，而且在物理加工中需要切割的金属的尺寸，其等于铸件公称尺寸减去零件公称尺寸，其主要受铸造合金，工装设备水平，浇注位置等影响。铸件的尺寸公差

CT，其精度等级从高到低有1、2、3……16共16个等级；加工余量由代号RMA所表示，它分为十个等级，分别为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K。表3.2为砂型铸造一般情况下要求的铸件机械加工余量等级和其公差等级表。表3.2砂型铸造铸件公差等级造型材料CT/MA铸钢ZG270-500球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金干、湿砂型13-15/J13-15/H13-15/H13-15/H13-15/H12-14/H自硬砂12-14/J11-13/H11-13/H11-13/H10-12/H9-11/H单件和小批生产时铸件公差等级及与之配套的加工余量等级（摘自GB/T1350-89）铸件材质为ZG270-500，由于该铸件材料为ZG270-500，并且采用机械造型湿砂型铸造方法，查表3.2选用公差等级CT13-CT15，考虑到工厂的生产效率和操作的工艺性，故选择CT13。根据最大尺寸、砂型手工造型、零件尺寸公差以及公差等级进行查询。查表（GB/T6414－1999）得机械加工余量等级为K取13mm。3.6.2机械加工余量的选择为了确保零件的加工精度，在这个过程中，增加了一层金属厚度，可以在加工过程中去除。这一层金属称为加工余量。它一共有十个级别：A，B，C，D，E，F，G，H，J和K，用“RMA”表示[3]。查表（GB/T6414－1999）得机械加工余量等级为K取5mm，如图3-3所示需要加工的表面均留加工余量的位置。图3-33.6.3铸件收缩率根据产品大小，产品壁厚，综合线收缩率包括铸件收缩和砂型膨胀。铸件收缩率又叫做铸件线收缩率或者铸件比例尺，是用外观长度与铸件长度之差除以铸件长度的百分比来表示的[12]：(3-2)ε—铸造收缩率；—模样长度；—铸件长度；通过《铸造手册》表3-67；来看，中小型铝合金它的收缩率为0.8~1.0%，本工艺取1.0%.3.6.4起模斜度为了便于造型和砂芯的取出，并且不让造型和砂芯由于起模时因为结构问题受到破坏。为了防止这个现象的发生，应该在起模的地方留一定的斜度。这个斜度称为起模或拔模斜度[12]。为方便铸件能顺利从铸型中脱离出来，模样的拔模斜度必须要与出模方向保证相同方向。铸件中部起升高度341mm，尺寸公差等级CT12。根据表3-14，铸件的提升坡度为1.2，铸件的提升坡度为2。均满足零件的技术要求。由于铸件壁厚较大，选用材料厚度较小的铸件角。3.6.5最小孔铸出及槽砂型铸造太小的孔一般不铸出，可根据表3.5选择。表3.5砂型铸件内孔最小最小尺寸表生产批量最小铸出孔直径灰口铸铁件铸钢件大量生产成批生产单件、小批生产12～1515～3030～50－30～5050该零件为单件小批量生产零件材料为ZG270-500孔最小直径>30mm，从零件图上看零件其中中心孔位置用砂芯铸造出来，其余面孔位置均选择不铸造出。3.7砂芯的设计砂芯是用砂芯在芯盒内制成的一种芯。作用是用来形成铸件的内腔、成型孔和铸件形状不能成型的零件。有时可以用砂芯来替代砂型中有特殊要求的部分[4]。砂芯设计必须遵守的一些原则有：尽量降低砂芯的数量，对于铸件壁厚要保证均匀，要选择合适的砂芯形状，也要保证砂芯有一定的强度哥硬度。另外要特别注意在其过程中砂芯内气体的排放等。而且铸件最后冷却时不能有太大阻力，否则会影响其收缩；也需要考虑其后续清理操作。型芯是铸造型材外的砂芯，与型腔内的液态金属不接触的部分。它的作用有定位和排出砂芯内气体的功能，有水平芯头和垂直芯头两种，本文中把砂芯设计为水平芯头和垂直芯头都需要用到，以此来提高砂芯的稳定性。本铸件的芯头高度各参数如图3.6所示：图3.6芯头与芯座的间隙芯头斜度图3.7芯头斜度芯头斜度如图3.7所示，通过表3.5得上芯头斜度为15°，下芯头斜度为15°。表3.5水平芯头斜度芯头高h152025303540506070用a/h表示斜度用角度α表示时上芯头234567911121/510°下芯头11.522.533.54561/105°压环、防压环和集砂槽的设计是为了很快的下芯、合型和保证铸件的精度要求。图3.8通过查铸造手册表2-4得，。砂芯如图3.9所示，下方箭头部分是圆形的砂芯，需要定位采用1个锥形芯头，两个是防止转动的。飞轮内部相对复杂，如果单独的把内腔部分做成砂芯，后期生产中难度过大，同时质量也不能保证，飞边和毛刺也会增多，所以在飞轮内砂芯拆分成2个两个活块，这样砂芯也简化了，造型也省力。下图为飞轮砂芯和活块示意图。图3.9砂芯活块示意图砂芯通过在高温的金属液体，由于水分的蒸发和有机分解而燃烧，会产生一部分气体，如果这些气体不清除，它们将导致铸件有气孔，所以砂芯应配备通风口。设计的砂芯材料是自硬树脂砂，其透气性一般，在这里应该设置装有排气孔。由于飞轮结构简单，所以不需要特别设置复杂的排气孔，只要在上砂型设置几个就可。第四章浇注系统的设计4.1浇注系统类型的选择砂型铸造工艺中，浇注系统的设计对金属液的充型及凝固顺序、补缩等起到重要作用，直接决定了铸件的质量。本次设计采用半封闭式浇注系统，使其金属液在浇道内稳定流动，充型速度相对来说很快，冲刷力大，因此根据铸件尺寸与重量来综合考虑浇道的截面。在浇注系统的设计中，应该严格的把握各个流道它们之间的距离。如果距离太近，在浇注过程中容易形成湍流产生的金属氧化物，砂石进入型腔，造成型腔缺陷。到时候铸件壁厚可能会不均匀，零件中心会有较大腔体。顶浇系统虽然结构简单、比较方便的好处，但充型的过程中并不是很稳定，容易产生溅射、氧化、吸入等现象，往往导致夹渣、气孔等缺陷。此外，还会对型腔内部产生很大的影响，容易导致砂孔、铁豆的缺点。综合分析，设计最后会选择底注式浇注系统。1内浇道2横浇道3直浇道4铸件图4-1浇注系统结构4.2浇注时间的的计算为进一步计算铸件浇注系统及冒口消耗金属量，这里采用铸件工艺出品率计算浇注金属液总质量：表4.1ZG270-500件工艺出品率[9]铸件重量/kg﹤100100～1000﹥1000工艺出品率（%）单件小批生产65～7575～8080～90成批生产70～8080～8585～90大量流水生产75～8080～85-本铸件的采用一模一件浇注方式，其铸件重量1590kg，且为小批量生产，选择工艺出品率为70%。浇注的时间是由铸件他的高度以及型腔内金属液面的上升的速度来确定，即(公式4-1)式中τ——浇注时间（s）H——铸件高度（cm）255mmV——金属液它的上升速度的平均值（cm/s）21~30mm/s-1太长的铸造时间会使金属表面产生比较厚的氧化层，会造成熔渣气孔等缺陷。铸件允许的最低液面上升率见表4.2。表4.2ZG270-500o最小液面上升速度铸件最小壁厚/mm铸件最小壁厚/mm

铸件厚度/mm

铸件厚度大于40mm以及所有水平位置浇注的平板铸件

10-40

4-10

<4

最小上升速度/（mm.s-1）8-1011-20

21-30

31-100即浇注时间τ=255/21=12s4.3浇注系统尺寸的确定（1）浇注系统尺寸的确定根据《铸造手册》表3-146得:A直：A横：A内=(1.5):(2.0):(1.0)由奥赞公式：（4-2）式中m为流经阻流断面金属液的总量为充填型腔的总时间μ为浇注系统阻流断面的流量系数Hp为平均静压力头高度Hp：对于底注式浇注系统Hp=H0-Hc（4-3）H0为阻流面之上液态的金属它的静压头；Hc为铸件型腔的总高度则Hp=25.5cm。将上述四个参数值代入4-3得A阻=11.4cm2流道和直流道的横截面面积可以基于每个部件所选择的比例，以及通过计算所得内浇道总截面积，就可依次算出来。A内:A横:A直＝1:（2.0）:（1.5）ZG270-500o铸件密度为7.3*103gcm3由于浇包口为阻流面：所以A内=11.4cm2A横=11.4×1.5=17cm2A直=17×1.25=21.5cm2采用单浇口设计，灌装顺畅。双浇口是一样的。内浇口和横浇口的截面形状和尺寸由以上数据可知。如图4.2所示。图4-2浇注系统截面4.4冒口的设计冒口是模具中容纳液态金属的空腔，一般冒口设置部位是设置在热节点上部，排气等。机用飞轮材质为ZG270-500，其收缩率查表约为0.8~1%，从壁厚分析可看出零件壁厚均匀。由于ZG270-500在凝固时会析出石墨并膨胀系数比较大，所以零件需要开设冒口。4.5出气孔的设计排气孔的设计就是用于排除残留在型腔内的气体。防止使铸件内部出现缺陷而导致成品率降低。此外，出气孔有利于金属液的充型，可以减少铸件缺陷的出现频率。依照本本文中的工艺方案，由于机用飞轮结构简单，因此只需要在上砂型任意设置几个排气孔就可以满足，无其他要求。PAGE\*Arabic22PAGE\*Arabic22第五章铸造工艺装备的设计5.1模板的设计5.1.1模样材料的选择模样按材料分有木模、钢模、塑料模、气化模，更加零件实际情况选择金属模为模样材料，有制造方便、表面光洁、强度高等优点。模样设计需要根据生产批量及零件结构复杂程度来确定。常用的模样材料主要有木质材料、铝质金属材料等。木模之所以被人广泛使用，第一是因为它的成本低，第二就是运输方便，简单易造。但也有一些缺点使得它不被接受：强度和精度却达不到标准。与之相应的金属模却有着相反的特点，耐磨性好，尺寸精确，寿命长，但是其成本太高。因此根据本文飞轮铸件工艺，其铸型型腔尺寸较小、结构简单，精度要求一般，选用木质模样。5.1.2模样结构模样在分型面处分为上模和下模。为了避免铸件发生错型等缺陷问题，模样要连接坚固，定位也必须准确。图5-1砂型制造流程考虑到铸件收缩率，模样尺寸需要设计时需要较铸件本体放到收缩量。保证上下砂箱合型面精度要求，要求上下型错模量不得大于1mm。结合树脂砂造型的，需要保证砂型能够连续放砂，铸造砂型的设计需要采用型板，型板上设计定位孔，安装定位销。其中，模样的收缩率为K=1%；PAGE\*Arabic23PAGE\*Arabic23零件铸造工艺附加尺寸中更具前面为3mm；起模斜度为1.2mm；非机械加工壁厚的负余量为-0.5。5.2砂箱的设计根据本铸件的材料，选用铸铁模板。模板结构尺寸的设计及尺寸的计算（1按下式确定模底板的平面尺寸：A0=A+2bB0=B+2b（2）模底板它的高度：高度是按照使用的要求来确定的。普通的平面式模底板：H=80~150mm（3）模底板定位销孔中心的距离：模底板定位销孔中心距和它所配的砂箱它的定位孔中心距相符合。5.2.1模底板的壁厚和加强肋设计与确定（1）按照模底板的平均尺寸和它选用的材料壁厚以及加强肋的厚度和它连接圆角的半径r，可用：=15mm，=12，。（2）加强肋的布置：加强肋之间的距离为。（3）模具底板与砂箱定位装置:模具底板与砂箱之间采用定位销、销套定位[14]。结论：根据上面的叙述，在满足以上要求后得出模底板的长为1000、宽为900。5.2.2砂箱在砂型铸造的过程中，砂箱是必要的。在手工造型的时候，对砂箱没有那么严格的要求，但是在机械造型的时候，要求会高一点。如果能够合理地设计砂箱的尺寸，对铸造生产的过程的益处是非常大的。砂箱有多种材料，有木质、铸铁合金等。还有手抬、吊运和滑道等搬运方法。形状也多样，有方形、长方形和环形。同时还分为整铸、连接和拼凑三种铸造方法。本设计选用整铸式砂箱，材料为ZG270-500，ZG270-500有很多种类、花费不高，制作起来比较方便，并且有高强度和刚性。根据铸造工艺手册选，，，。在砂箱上设置了定位装置以后可以保证尺寸精度，还可以防止合箱的时候错位。定位的方法有很多，要根据生产条件选择。常见的方法有楔定位、定位销定位、箱垛定位等。本设计选用箱垛定位。图5-5工艺示意图5.3芯盒的设计图5-6芯盒示意图铸造工艺的模拟与分析本次铸造工艺采用Procast软件中的模拟成型数据，高度模仿了真实铸造工艺，以及其中所出现的一些问题，对砂型铸造的冲型过程的速度场，凝固过程的速度场、温度场，以及最终结果所产生的缺陷进行了模拟，对本次模拟进行了大量的工艺分析，以实现工艺优化的目的。如图5.1为Procast的模拟流程图。图5.1Procast模拟流程图5.1模型的导入以及网格的划分本次模拟采用Pro/E绘制三维模型，模型导入Procast中mesh部分进行网格划分，为了能够在满足铸件模型的精度及可观的情况下模拟铸件的充型及凝固过程，一般情况下，对铸件和铸型进行了不均匀网格划分，网格数量越多、划分的越细模拟仿真时越真实，结合计算机计算能力并在保证铸件模型的精度下，对网格划分如下，如图5.2所示。图5.2方案1中不均匀网格划分示意图5.2铸造参数设定以及模拟在模拟浇铸的过程中，有一些非常重要的参数：浇注时间、浇注温度、砂型、铸件、冷铁等材料设置以及界面间的换热系数。铸件材料为QTRSi4Mo，模拟浇注温度为1440℃，浇注时间约为6s，砂型为酯固化碱性酚醛树脂砂。在金属铸件的结晶凝固过程中，由于金属液所产生液体、固体凝固收缩和铸型材料的膨胀，在铸件和铸型之间形成铸件/铸型的界面，由于二者之间的接触通常是不完全的，存在一定的界面热阻。同时他们的接触情况也是在不断变化的。在一定情况下，他们之间会形成气隙。还有铸型涂料的因素等，造成铸件/铸型的界面传热、导热是一个非常复杂的状况，在微观上同时存在着金属/铸型的接触传热、金属与铸型间隙中气体的导热以及表面的热辐射等。在铸件凝固过程中，铸型没有相变过程，故可看作无内热源的热传导问题。铸件与铸型之间的热传递过程，用热传导率来处理交界处的边界条件。Procast对于热传导率有自己的数据库，可以根据材料的属性查到对应的热传导率。在凝固过程的数值模拟中，通过引入金属/铸型界面换热系数hi来处理这种换热，（式5.1）式中：q--通过铸件/铸型界面出的热量，J/(m2·s)；hi--界面换热系数，J/(m2·s·℃)；TW1--界面处铸件的温度，℃；TW2--界面处铸件的温度，℃。由上式我们只需要测得在凝固过程中铸件/铸型两侧的温度，并且已知通过铸型界面的热量就能求得界面换热系数hi。根据实验测得灰铸件与砂型实际温度场的界面换热系数为500W/(m2·K)，其它材料之间的界面换热系数取Procast材料库中的数据。换热系数根据Procast数据库可得，如表5.1。表5.1换热系数接触面类型换热系数[W/(m2·K)]金属-金属10001500金属-砂500砂-砂200300固体-空气510固体-冷空气1001000固体-水30005000金属-冷铁20005.3模拟结果及分析铸件铸造充型过程在铸造生产过程中起着重要作用，许多铸造缺陷，如卷气、夹渣、缩孔、冷隔等都与充型过程有关。可以看出为了控制充型顺序和流动方式以获得优质铸件，对充型过程进行数值模拟很有必要。本研究对以上第一种方案铸造过程仿真模拟、缺陷预测并进行工艺优化。5.3.1充形过程仿真模拟方案1的充型过程（中间注入式）如图5.3所示：如图中所示为方案1金属液进入铸件型腔时的充型过程。由充型时间场可知从金属液进入型腔至充型完毕共需要12s。内浇口开设在底部，避开金属液直接冲刷砂芯。从整个充型过程可以看出，方案1从中部引入金属液，金属液充型过程平稳，不容易发生激溅、氧化，金属液充型顺序自下而上，有利于汽化的渣、气体上浮和排出，不会卷入到金属液中。此充型过程体现出底注式浇注系统的优点，内浇道充满金属液，充型较为平稳，可以考虑采用。小结鉴于当下疫情形势的好转，在开学处，我便在在校做毕设与去企业做毕设中做出了选择。对于设计类别的毕设，个人建议还是去企业好一点。当然，我也是这么做的。我所选择的毕业设计课题来源于江苏精棱铸锻股份有限公司里的飞轮铸件。我所在的实习单位也正好是这个公司。在部长等人的帮助下，最终完成了本次的毕业设计。初入企业，我并未着急于进行毕设，而是跟着老师傅学习了一下铸造的相关内容。接连几天下车间，收获颇多。在熟悉砂型、砂芯、砂箱、工装等后，更是见识到了铸件整个工艺的实际操作流程。在熟悉差不多后，便开始可该飞轮的工艺设计。对于该铸件，我并未采取先模拟后设计再模拟的方案，而是采取整体设计最后模拟的方案。实际上，我所在的企业也是这样进行的。该说明书内容中浇注系统、冷铁冒口的设计也是经过多次模拟后得到的最理想的结果。借助现有的铸件二维图，对铸件的结构、尺寸、材料、技术要求、工艺要求等进行了分析。同时借助UG三维建模软件画出了铸件的毛坯图。接着，便是考虑其浇注系统的设计了，在进行一番分析与计算后，便进行了三维建模。初次设计，还是遇到了一些问题，还好在部长的帮助下，最后还是完成了浇注系统的设计。最初的工艺设计方案并没有设计冒口，而冷铁的数量也是比现在的多的多。在中期答辩的过程中，现场的老师指出了冷铁的问题，令我幡然醒悟，遂在答辩之后，我对工艺方案进行了更改，故才有了现在的方案。冒口方面，我摒弃了以往的传统冒口，选用了发热保温冒口，将其放置于铸件高出且壁厚部位。当整个铸造工艺三维图完成之后，便使用procast模拟软件进行了模拟。结果还算尽人意，充型、凝固、缩松均无较大问题，故最终确定了该方案可行性。随后便是一些工装的设计，当所有的设计完成后便可进行实际的生产。毕竟是初次进行铸造工艺的设计，该设计方案多多少少还是存在些问题。我相信，在以后不断的学习中，我的水平必有所提高。参考文献[1]李荣德，米国发.铸造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2013：4.[2]赫石坚.现代铸铁学[M].北京：冶金工业出版社，2009.[3]叶海定，张显旺，刘端.地铁用球墨铸铁齿轮箱体铸造工艺设计[J].铸造工艺技术，2020(7)：774-778.[4]董选普，李继刚.铸造工艺学[M]．北京：化学工业出版社,2009：24.[5]李荣德，米国发.铸造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2013:107-110.[6]中国机械工程学会铸造分会铸造手册[M].机械工业出版社，2002.[7]刘瑞玲，范金辉.铸造使用数据速查手册[M].北京：机械工业出版社，2014：54.[8]李晨希.铸造工艺设计及铸造缺陷控制[M]．北京：化学工业出版社，2009.[9]董选普，李继刚.铸造工艺学[M]．北京：化学工业出版社,2009：69.[10]彭凡，原晓雷，薛蕊莉.现代铸铁技术[M]．北京：机械工业出版社，2018：192.[11]陈文珂，黄韦，周运海.球铁后桥壳的铸造工艺设计及数值模拟[J].精密成形工程，2013，