铸造工艺设计及数值模拟怎么做

① 中国大学生铸造工艺设计大赛的大赛程序

大赛分为初赛和决赛。初赛在各参赛学校内进行，由各参赛学校按照大赛要求自行组织。决赛由大赛秘书处负责组织。
1）初赛
（1）各参赛学校指定具体人员负责赛事的组织和实施；
（2 ）各参赛学校的组织者负责在学生中对赛事进行宣传，在规定时间内接受学生的报名，并将学生参赛报名结果报给大赛秘书处；
（3）参加大赛的学生以参赛小组的形式报名，每个参赛小组可由1 人或多人组成，每个参赛小组可由一名指导老师进行指导，每名学生只能参加一个小组；
（4 ）各参赛小组在指导教师的指导下按照金属零件的技术要求完成铸造工艺方案设计，技术零件自选；
（5）参加大赛的各院校首先组织本校的初赛，按照具体要求评选出 1-9个参赛小组进入决赛，相似工艺方案不能超过 3 个。
（6）各参赛学校在规定的时间内将参加决赛的工艺方案报给大赛秘书处。
2）决赛
（1）决赛由大赛秘书处负责组织。秘书处将各参赛学校提交的工艺方案进行汇总及分组，并提交给专家委员会进行评选；
（2 ）大赛组织单位将组织专家对各院校提出的进入决赛的参赛小组的作品进行集中评选。专家将按照零件的难易程度、工艺合理性、可行性、创新性、工艺设计文件及说明的编写质量、采用的设计手段和工具、所用铸造材料是否符合绿色铸造理念、是否提供零件和铸造工艺的计算机三维造型图、是否使用数值模拟软件对所做工艺方案进行验证等项进行打分；
鼓励参赛学生使用计算机三位造型软件和采用数值模拟软件对所做工艺方案进行验证，但不做硬性要求；
（3）秘书处将不向专家提供作品来源，以保证公平；
（4 ）专家委员会将根据各工艺方案的得分评出大赛设置的各个奖项；
（5）最终的获奖名单由大赛组委会对外正式公布；
（6）大赛秘书处负责将评选结果通知各参赛学校。

② 铸造工艺设计有什么要求

铸造工艺设计涉及零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种铸造工艺设计等内容。
零件本身工艺设计涉及到零件的加工余量，浇注位置、分型面的选择，铸造工艺参数的选择，尺寸公差，收缩率，起模斜度，补正量，分型负数等的设计。
浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，比如：浇不足、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型的选择、内浇口位置的选择及浇注系统各组元截面尺寸的确定。此外，浇注系统的选择也非常重要，那么怎样才能选择正确的浇注系统呢？
对于机械化流水线、大批量生产，为了方便生产并有利于保证铸件的质量，内浇道一般设置在铸型的分型面处，根据该铸件毛坯的浇注位置及分型面的选择，将内浇道开设在铸型的分型面处是属于“中间注入式”浇注系统。液态金属在浇注过程中难免会包含有一定的“熔渣”，为了提高浇注系统的挡渣能力，适合于采用“封闭式”浇注系统。
在铸造工艺中，铸造工艺的设计对铸造产品的质量影响很大，但是浇注系统的选择方法的选择也不容忽视。
补缩系统的设计是合理的设计冒口和补贴，以补偿铸件在凝固过程中产生的液态和凝固态的体收缩，以获得健全的铸件的一项工程技术。
出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液填充能力，排除先填充到型腔的过冷金属液和浮渣，还可作为观察型腔是否浇满的的标志。

③ 铸造工艺流程

浇注出来之后一般就是抛丸了，抛丸后就是开始初选了，选完废品后进行热处理，热处理之后就是再抛丸了，抛丸之后就是二次检验了，看缺陷，尺寸等等还有探伤之类的，这些要看具体的零件要求，二次检验合格的就可以入库了，入库之后有特殊要求的就按特殊要求执行，比如刷漆，发黑 发蓝之类的，还有可能是你要供成品的话还要拿出去外协加工后才可以入库，然后就是发货了，在二次检验之后会发现一些废品，有的缺陷是可以修补的，可以胶补，或者焊补之类的，但焊补之后还要热处理，再抛丸再、、、、
热处理也是铸造的一个工序，为什么热处理，一般铸造出来的东西都有铸造应力，一般大家就采取人工时效和自然时效来解决，对于铸铁来说，一般不需要热处理的，特别是灰铁之类的，有也是退火之类的，而对于钢来说就必须要热处理了，因为应力很大，不热处理就是脆的，没法用的，还有一些特殊的材质，比如ZG40Cr之类的，要求硬度高的，就可以通过热处理之中的调质处理把硬度提高，还有有些零件要求金相成份之类的都可以通过热处理来实现，有些铸造做出来硬度高了，没法加工，这是就要降低它的硬度，也需要热处理来完成，总之，热处理可以使铸件组织致密，力学性能得到提高，等等好处，所以需要热处理，希望能帮到你，你可以去翻翻书，这些书上比我说的好的多了，也详细的多

④ 熔模铸造的工艺过程

熔模铸造的工艺过程：

1）模组的除油和脱脂

在采用蜡基模料制熔模时，为了提高涂料润湿模组表面的能力，需将模组表面的油污去除掉。

2）在模组上涂挂涂料和撒砂

涂挂涂料以前，应先把涂料搅拌均匀，尽可能减少涂料桶中耐火材料的沉淀，调整好涂料的粘度或比重，以使涂料能很好地充填和润湿熔模，挂涂料时，把模组浸泡在涂料中，左右上下晃动，使涂料能很好润湿熔模，均匀覆盖模组表面。涂料涂好后，即可进行撒砂。

3）型壳干燥和硬化

每涂复好一层型壳以后，就要对它进行干燥和硬化，使涂料中的粘结剂由溶胶向冻胶、凝胶转变，把耐火材料连在一起。

4）自型壳中熔失熔模

型壳完全硬化后，需从型壳中熔去模组，因模组常用蜡基模料制成，所以也把此工序称为脱蜡。根据加热方法的不同，有很多，脱蜡方法，用得较多的是热水法和同压蒸汽法。

5）焙烧型壳

如需造型（填砂）浇注，在焙烧之前，先将脱模后的型壳埋箱内的砂粒之中，再装炉焙烧。如型壳高温强度大，不需造型浇注，则可把脱模后的型壳直接送入炉内焙烧。焙烧时逐步增加炉温，将型壳加热至800-1000℃，保温一段时间，即可进行浇注。

熔模铸造工艺设计的任务及其重要性：

熔模铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，在以前也被称为失蜡法铸造，由于采用熔模铸造工艺生产出来的铸件在尺寸精度、表面质量方面均比其他铸造方法铸造出来的铸件要高，此外，熔模铸造法可完成一些复杂度高、不易加工的铸件生产，因此深受企业的喜爱。

关于熔模铸造流程，在整个熔模铸造流程中，熔模铸造工艺设计是至关重要的环节之一，该环节技术难度系数大，对于整个熔模铸造工序起着非常重要的意义，这也是该环节多为一些专业性、技术性较强的人的原因。

⑤ 金属型铸造的工艺设计

根据金属型铸造工艺的一些特点，为了保证铸件质量，简化金属型结构，充分发挥它的技术经济效益，首先必须对铸件的结构进行分析，并制订合理的铸件工艺。 金属型铸造结构工艺性的好坏，是保证铸件质量，发挥金属型铸造优点的先决条件。合理的铸造构应遵循下列原则：
1）铸造结构不应阻碍出型，妨碍收缩；2）厚差不能太大，以免造成各部分温差悬殊，从而引起铸件缩裂和缩松；3）限制金属型铸件的最小壁厚。
另外，对铸件非加工面的精度和光洁度应要求适当。 铸件的浇注位置直接关系到型芯和分型面的数量、液体金属的导入位置，冒口的补缩效果，排气的通畅程度以及金属型的复杂程度等。选择浇注位置的原则如下：
1．保证金属液在充型时流功平稳，排气方便，避免液流卷气和金属被氧化；
2. 有利于顺序凝固，补缩良好，以保证获得组织致密的铸件；
3．型芯数目应尽量减少，安放方便、稳定、而且易于出型；
4．有利于金属型结构简化，铸件出型方便等。 分型面形式一般有垂直、水平和综合分类（垂直、水平混合分型或曲面分型）三种。选择分型面的原则如下：
1．为简化金属型结构，提高稿件精度，对形状教简单的铸件最好都布置在半型内，或大部分布置在半型内；
2．分型面数目应尽量少，保证铸件外形美观，铸件出型和下芯方便；
3．选择的分型面应保证设置浇冒口方便，金属充型时流动平稳，有利于型腔里的气体排出；
4．分型面不得选在加工基准面上；
5，尽量避免曲面分型，减少拆卸件及活决数量。 根据金属型铸造的某些特点，在设计浇注系统时须注意以下几点：金属浇注速度大，超过砂型的约20%。其次，在液体金属充型时，型腔里的气体要能顺利排除，其流向应尽可能与液流方向一致，顺利的将气体挤向冒口或出气冒口；此外，应注意使液体金属在充型时流动平稳，不产生涡流，不冲击型壁或型芯，更不可产生飞溅。
金属型的浇注系统一般分为顶注式底注式和侧注式三类。
1）顶注式，其热分布较合理，有利于顺序凝固，可减少金属液的消耗，但金属液流动不平稳，易进法，铸件高时，易冲击型胶底部或型芯。若用于浇注铝合金件，一般只适用于铸件高度小于100毫米的简单件；
2）底注式，金属液流动较平稳，有利于排气，但温度分布不合理，不利于铸件顺利凝固；
3）侧注式，兼有上述两者的优点，金属液流动平稳，便于集渣，排气等，但金属液消耗大，浇口清理工作量大。
金属型浇注系统的结构与砂型铸造基本相似，但由于金属型壁不透气，导热能力强，因此要求浇注系统结构，能有利于降低金属液流速，流动平稳，减少其对型壁的冲刷。除应保证型腔内气体有充裕的时间排除外，还保证在充型过程中不得产生喷溅。
当用金属型浇注黑色金属时，由于铸件冷速大，液流的粘度急剧增加，因此多采用封闭式浇口，其各部分截面积比例为：F内：F横：F直=1：1.15：1.25 金属型铸造的冒口和砂型铸造时具有同等的作用：即为补缩、集渣和排气。它的设计原则也与砂型用冒口相同。由于金属型冷却速度大，而冒口又常采用保温涂料或砂层，因此金属型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。

⑥ 如何绘制铸造工艺设计图

其实主要是看懂图纸，不过现在一般都有三维模型，另外就是分型方案，到底打算怎么干?砂芯设计，基本就是这些，其余的浇注系统啥的，有的时候工人也能开。

⑦ 金属型铸造的生产过程,适用情况及注意事项

（1）金属型铸造工艺设计 金属型铸造工艺设计关键是铸件浇注位置的确定、浇冒系统的设计和模具工作温度的控制和调节。

l）铸件浇注位置。它直接关系到金属型型芯和分型面的数量、金属液导入位置、排气的通畅程度以及金属型结构的复杂程度等，从而决定金属型加工和操作的难易程度以及铸件冷却温度分布，进而影响铸件的生产效率，尺寸精度等内、外质量。因此，铸件浇注位置是铸造工艺设计首先考虑的重要环节。

2）浇冒系统。铸件浇冒系统设计决定铸件内、外质量。浇冒系统应具有撇渣、排气和补缩功能，同时应保证铸件合理的凝固、冷却温度场。正确、合理的浇冒系统除凭经验估算外，附算机数值模拟可直观地预测铸件凝固过程温度场，显示铸件可能产生缩松（孔）的危险部位，从而指导工艺设计，并通过调整浇冒系统结构和尺寸、金属型结构、控制冷却速度或调整涂料层厚度等手段调节温度场、消除铸造缺陷，如采用底注式浇注的汽车发动机铝缸盖的毛坯，尽管采取在上部设置几乎超过铸件重量的大冒口和底部强制通水冷却的工艺措施也难以调整合理的顺序凝固的温度场，难以消除底部内浇口周围过热而造成的缩松缺陷。某厂引进法国Sifa公司铝合金金属型铸造机正是采用这种浇冒系统，生产工艺不稳定。百分之百的缸盖需浸渗，对于缩松严重的缸盖即使浸渗也满足不了耐压要求；而从冒口直接注入铝液，铝液经过陶瓷过滤器净化后进人型腔，保证了铸件合理的冷却梯度，即自下而上的顺序凝固方式，消除了缩松缺陷，缸盖成品率显著提高。英国Foseco公司曾对两种浇注方法做过详细的研究和对比试验工件，并称后者为DYPUR法。该法使型简化、紧凑，节省铝液，铸件成品率高。采用该法即使由于铝液有较高落差造成的少量夹杂缺陷，对铸件的力学性能和气密性影响也不大。当然，浇冒系统的开设位置、结构和尺寸大小除考虑铸件凝固温度场外，还需兼顾型复杂程度，金属液充型是否平稳，是否具有撇渣和排气等功能。

3）金属型工作温度。同样，金属型工作温度和各部分的温差对铸件的冷却温度场有着重要的作用。对金属型局部过热区域强制水冷和风冷是为了保证该区域保持正常的工作温度，提高生产效率，同时消除过热，保证正常的冷却温度场。金属型工作温度控制比较先进和有效手段是控制冷却水出口温度，出口温度*冷却循环水循环速度调节。如意大利Fata公司和法国Sifa公司设计制造的金属型都有先进的水、风冷却装置。此外，对于局部厚大热节部位还可镶嵌热导率高或蓄热量大的金属嵌块或调节涂料层厚度和涂料种类以保证铸件形成合理的冷却温度梯度，消除局部缩松（孔）缺陷。

⑧ 铸造工艺流程

砂型铸造的主要流程有：

1. 模具生产部分：按照图纸要求制作制作模具，一般单件生产可以用木模、批量生产可以制作塑料模、金属模，大批量铸件可以制作模板。

2.混砂阶段：按照砂型制造的要求及铸件的种类不同，配制合格的型砂，以供造型所用。

3.造型（制芯）阶段：包括了造型（用型砂形成铸件的形腔）、制芯（形成铸件的内部形状）、配模（把坭芯放入型腔里面，把上下砂箱合好）。造型是铸造中的关键环节。

4.熔炼阶段：按照所需要的金属成份配好化学成份，选择合适的熔化炉熔化合金材料，形成合格的液态金属液（包括成份合格，温度合格）

5.浇注阶段：把合格的融熔金属注入配好模的砂箱里。浇注阶段危险性比较大，要特种注意。

6.清理阶段：浇注后等融熔金属凝固后，把型砂清除掉，打掉浇口等附设件，就形成了所需要的铸件了。

(8)铸造工艺设计及数值模拟怎么做扩展阅读

总体概述

制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。

粘土湿砂

以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久，应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。

以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。

粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。③制造铸型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的时间长。⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。

粘土干砂型制造这种砂型用的型砂湿态水分略高于湿型用的型砂。

粘土砂芯用粘土砂制造的简单的型芯。

⑨ 熔模铸造工艺流程

         熔模铸造又称为失蜡铸造，熔模铸造的历史可以追溯到4000年以前，最早起源于埃及、中国和印度，在我国的出土文物中发现在公元前2500年以前，我们的祖先就能用熔模铸造的方式生产各种铜器皿、钟鼎及艺术品。         现代熔模铸造工艺是在20世纪初期开始形成，最初用于制牙及珠宝饰业。第二次世界大战期间，由于国防、航空工业发展的需要，英、美等国首先采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡轮发动机叶片等形状复杂、尺寸精确、表面质量要求很高且不易机械加工的铸件。 

1、熔模铸造的优势

1-1 铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小，尺寸CT6-9级，表面粗糙度Ra3.2-12.5；

1-2 可铸造形状复杂的铸件，典型空心叶片，应用于铸件轻量化技术；

1-3 合金材料不受限制，各种合金材料均可。

1-4  生产灵活性高、适应性强。

2、熔模铸造的劣势

2-1  铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1000Kg，超出重量铸件难度较大；

2-2 工艺过程复杂，生产周期长：影响质量因素太多，工序质量控制难度增大；

2-3  铸件冷却速度较慢：导致铸件晶粒粗大，碳钢件易脱碳。

主要生产成套的热处理工装夹具，都是高铬镍的耐热钢产品。主要的产品可分为底料盘、料框、网格、料杆等类别。

1、熔模铸造的产品设计

材质选择：

强力分析：

2. 熔模铸造工艺设计

2-1 确定开模方案：整模还是拼接、是否需要顶模、一模几件等

2-2 浇注系统的设计：组数方式、浇注方式等

2-3 关键尺寸控制：是否需要检具、是否需要加工、是否需要校正模等

2-4 关键的工序控制：蜡模、制壳、熔炼浇注以及清理过程是否有特殊要求等

模具及工艺方案，模具外包加工，工艺自行设计模具：

特殊的产品进行凝固模拟分析：

制模——修模——蜡模组树——制壳（多层反复）——脱蜡（回收处理）——焙烧——熔炼浇注——清砂——切割——磨浇口——精整——检验——入库

1. 制作蜡模（制模）

制模就是将蜡料压入模具型腔，冷却取出形成蜡模。

2. 修模

修复蜡模表面的一些外观缺陷，如批缝、注蜡嘴、流纹等。

3. 组树焊接

组树焊接是将修好了的蜡模按照工艺卡进行浇注系统的焊接。

4. 制作模壳（制壳）

       制壳工艺为全硅溶胶工艺（因环保问题，水玻璃工艺已逐步被淘汰），即在蜡模表面先蘸上配好的硅溶胶涂料，然后撒上耐火砂料，型壳在特定的温湿度下进行干燥硬化，这样在蜡模表面形成了致密的耐火涂层，然后重复该工序5-6此，最后就形成了具有一定强度和耐火度的硅溶胶型壳。

该工序上精铸的关键工序，质量的保证，需要注意涂料撒砂均匀，严格控制涂料的粘度、砂粉的粒度以及车间温湿度。

5. 脱蜡

脱蜡是将型壳里面的蜡通过高温蒸汽让蜡融化然后排出来，这样就得到了空腔的可以浇注成型的模壳了。

6.  型壳焙烧

型壳焙烧主要是烧掉模壳中残留的蜡料和水分，同时精密铸造是在红壳状态下浇注，通常将模壳在1000度左右焙烧1-2小时。

注意连续焙烧，型壳焙烧散热条件不好的需要将底部垫起。

7. 熔炼浇注

按照产品的材质成分进行配料，然后进行钢液熔炼，除渣光谱测试，成分合格后就可以浇注，需要在红壳状态下严格按照工艺卡的要求将钢水浇入模壳，形成逐渐毛坯。

8.  清砂脱壳

待浇注后的产品充分冷却后，使用人工（锤击）或振动脱壳机使模壳从铸件上分离，得到浇注件。

手工初步清砂后进行一次抛丸，这样铸件毛坯表面的型壳就基本除净了。

9. 切割

切割就是将模组上的铸件产品与浇注系统分离，所有的精铸件用的都是等离子切割，注意浇口余根不要太长，关键是不要切伤铸件本体。

10. 磨浇口

磨浇口即是将切除浇注系统后的毛坯铸件上面的浇口余根去除掉，主要是通过砂轮打磨或者砂带打磨进行磨削，该工序有分为初磨和精磨，注意打磨不要损伤零件本体。

11. 精整

精整主要是修复铸件表面可能会有的一些外观缺陷，如砂孔、渣孔、飞边毛刺、变形等，主要的方式就是焊补、打磨、校正和抛丸。

12. 检验及入库

精整后的铸件发质量部做尺寸外观检查，合格后就可以打包入库了。

对于首批样件以及客户特别要求的产品我们都会100%进行渗透探伤，其余没有特殊要求的没批抽检探伤。

6-1 更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大轮廓尺寸可达1.8m，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近1000kg。

6-2 更精：熔模铸件已经越来越精确，在ISO标准中的一般线性尺寸公差是CT6－9级，特殊线性尺寸公差高的可大CT3—6级，而熔模铸件表面粗糙度值也越来越小，可达到Ra0.8um。

6-3 更强：由于材质的改进和工艺技术的进步使得铸件的性能越来越好。如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980℃提高到1200℃；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3～10倍。

⑩ 铸造工艺设计的目录

前言
第一章 铸造工艺设计内容及相关资料
1.1 铸造工艺设计内容
1.2 铸造工艺符号及其表示方法
1.3 铸造工艺方案的确定
1.4 铸造工艺参数
1.5 砂芯设计
1.6 铸件重量公差
1.7 铸件表面精糙度
第二章 浇注系统设计
2.1 浇注系统的组成及其作用
2.2 浅注系统的类型和应用范围
2.3 浇注系统的设计
2.4 金属液过滤技术
第三章 补缩系统设计
第四章 出气孔设计
4.1 出气孔的作用及设置的原则
4.2 出气孔的分类及尺寸
第五章 激冷系统设计
5.1 铸钢件激冷系统设计
5.2 铸铁件激冷系统设计
5.3 非铁合金铸件的激冷
第六章 特种铸造工艺
6.1 离心铸造
6.2 低压铸造
6.3 差压铸造
6.4 增压铸造
6.5 石膏型铸造
6.6 陶瓷型铸造
第七章 铸造工艺新技术
7.1 铸件凝固过程的计算机数值模拟
7.2 铸造工艺的计算机辅助设计
7.3 强制冷却技术的应用
参考文献