_近開發(fā)的鑄造模擬軟件對(duì)煤機(jī)設(shè)備機(jī)床鑄件的凝固過程和充型過程進(jìn)行模擬。通過對(duì)凝固過程的溫度場和鑄造缺陷的分析，依據(jù)分析結(jié)果對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn),_后設(shè)計(jì)出合理的鑄造工藝。鑄造過程計(jì)算機(jī)模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實(shí)驗(yàn)，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，_工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。
　
好多鑄造廠家傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)方法往往依賴于直覺經(jīng)驗(yàn)，在鑄件結(jié)構(gòu)_為簡單和鑄造類似鑄件時(shí)，經(jīng)驗(yàn)可能起到_的作用；在澆鑄大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，只能通過反復(fù)工藝實(shí)驗(yàn)來確定工藝；當(dāng)工藝存在重大失誤時(shí)，可能使得工藝方案被_推翻。通過工藝反復(fù)實(shí)驗(yàn)來確定工藝的方法，可能導(dǎo)致先前制作的模具報(bào)廢，對(duì)于大型鑄件來說模具費(fèi)用會(huì)相當(dāng)高，這會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)嚴(yán)重影響新產(chǎn)品的試制，延長新產(chǎn)品的試制周期。近年來鑄造過程計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)得到飛速發(fā)展，使得通過鑄造模擬來確定鑄造工藝成為可能，鑄造過程計(jì)算機(jī)模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實(shí)驗(yàn)，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，_工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。通過模擬分析發(fā)現(xiàn)工藝存在的問題，采取工藝改進(jìn)措施后再次進(jìn)行模擬，直到鑄造工藝趨向合理。
　　
※鑄造工藝方案設(shè)計(jì)
　　
1、鑄造工藝方法的選擇：
　　
由于鏟板屬于煤礦設(shè)備關(guān)鍵鑄鋼件，結(jié)構(gòu)雖然比_簡單，但厚薄不均，熱節(jié)位置_多，產(chǎn)品工作環(huán)境惡劣，質(zhì)量要求_高，外輪廓尺寸為1932×430×380，鑄件毛坯在機(jī)加工和去應(yīng)力處理后要進(jìn)行組焊、裝機(jī)，鑄件的零件表面質(zhì)量，內(nèi)部質(zhì)量和配合尺寸要求_高。為_順利充滿和厚大部位不產(chǎn)生疏松，特別_在焊接處和裝配位置處的質(zhì)量和尺寸，通過澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆注時(shí)間的控制減少和避免氣孔和渣孔產(chǎn)生，通過造型、涂料及澆注溫度等方式_表面質(zhì)量，考慮鏟板質(zhì)量、批量的要求，結(jié)合我廠鑄造現(xiàn)場生產(chǎn)能力，_后選用砂型重力鑄造和改性水玻璃砂工藝的工藝方案。鑄型選用：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600℃，冒口套：保溫材料。
　　
2.澆注系統(tǒng)位置的選擇：
　　
鏟板長度方向是裝配配合位置、鏟板工作位置為_長方向法向及鏟板前端和各加強(qiáng)筋根部組織要求高，不允許有縮松、氣孔等鑄造缺陷，為了使得鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固且_工作位置的力學(xué)性能。滿足要求的工藝分型有幾種，通過鑄造工藝設(shè)計(jì)軟件及工藝模擬軟件確定。
　　
※三維建模
　　
1、鑄件的三維建模：
　　
采用軟件對(duì)鑄件進(jìn)行三維建模，先將鑄件毛坯輸出，進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)確定分型面，鑄件擺放位置，確定工藝布置，冒口大小，澆注系統(tǒng)大小；再通過鑄造工藝模擬軟件進(jìn)行鑄造過程模擬，_后確定可行澆注工藝方案。
　　

 

鑄件毛坯
　　
鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的三維建模：
　　
由于在工藝模擬時(shí)，鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套屬于工藝裝配體部件且各部件材料及屬性都不一樣，三維建模_建模工藝部件與實(shí)際生產(chǎn)工藝部件的位置、大小一致，要求鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套間面貼合。由于鑄件的一些地方是不規(guī)則的曲面所以鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的形狀也為不規(guī)則曲面形狀即為隨形鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套，同時(shí)由于鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套不連續(xù)相互間孤立、分散，所以在建模時(shí)也應(yīng)分散分布，相互間不相連，而在工藝模擬時(shí)要求同種材料工藝部件組合成一個(gè)整體，生成一個(gè)STL文件。鑄件毛坯三維模型如圖1所視；鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的工藝三維模型如圖2所視：
※工藝確定步驟
　　
1、采用CASTSOFT/CAD鑄造工藝設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行工藝熱節(jié)計(jì)算，確定冒口位置和冒口大小，確定鑄件工藝布局，確定澆注系統(tǒng)。
　　
2、采用CASTSOFT/CAE鑄造工藝模擬模塊進(jìn)行鑄造過程模擬，通過對(duì)鑄造充型過程、凝固過程進(jìn)行模擬及缺陷分析，_后得到可行的鑄造方案。
　　
※前處理：
　　
本次模擬時(shí)，鑄件毛坯進(jìn)行網(wǎng)格剖分的網(wǎng)格尺寸為4mm×4mm×4mm，共剖分網(wǎng)格1000萬單元。
　　
※鑄造模型構(gòu)建及模擬計(jì)算：按工藝要求添加砂型重力鑄造相應(yīng)的工藝參數(shù)。參數(shù)設(shè)置如下：鑄件材料：ZG30CrMo，鑄型材料：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600℃，冒口套：保溫棉。
　　
※鑄造工藝設(shè)計(jì)及鑄造工藝方案初定
　　
通過對(duì)鑄件毛坯不同布局工藝熱節(jié)位置的確定，分析選擇便于實(shí)際生產(chǎn)的方案進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，確定冒口位置和大小，確定澆注系統(tǒng)。
　　
　　通過鑄造工藝設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行不同工藝布局的鑄件毛坯工藝熱節(jié)位置計(jì)算和現(xiàn)場生產(chǎn)條件分析，_后選擇左邊工藝布局位置并進(jìn)行了工藝冒口設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，待采用鑄造工藝模擬模塊進(jìn)行鑄造過程模擬驗(yàn)證和工藝調(diào)整。
　　
※鑄造工藝結(jié)果顯示及工藝合理評(píng)定：
　　
采用CASTSOFT/CAE鑄造工藝模擬模塊進(jìn)行鑄造過程模擬驗(yàn)證，通過凝固過程、溫度場及縮孔、縮松的判定可以看到左圖工藝冒口尺寸偏小，為節(jié)省鋼水，采用不加大冒口而引入冒口套工藝消除缺陷，通過模擬鑄件補(bǔ)縮工藝比_合理，存在嚴(yán)重縮孔缺陷位置消除。
※實(shí)際生產(chǎn)和現(xiàn)場加工
　　
通過CASTSOFT/CAE鑄造工藝設(shè)計(jì)和工藝模擬，并進(jìn)行試澆注，檢驗(yàn)、探傷，鑄件毛坯滿足質(zhì)量要求，進(jìn)入批量生產(chǎn)。
※結(jié)果與分析：
　　
使用CASTSOFT軟件可以有效地預(yù)測出工藝設(shè)計(jì)中存在的問題，能夠預(yù)測出鑄件可能存在的鑄造缺陷，并根據(jù)此模擬結(jié)果改進(jìn)、優(yōu)化鑄造工藝。利用三維建模軟件可以很方便地進(jìn)行鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套等改進(jìn)，同時(shí)利用CASTSOFT軟件可以對(duì)鑄造工藝參數(shù)如：澆注溫度、充型時(shí)間、鑄型材料、冒口套、冷鐵等的改進(jìn)，改進(jìn)后再次進(jìn)行模擬，經(jīng)過多次改進(jìn)直到消除鑄造缺陷。這對(duì)于大型復(fù)雜鑄件有很重要的意義，它可以減少工藝試驗(yàn)的次數(shù)，甚至可以取消工藝試驗(yàn)，_鑄件一次試制成功。從而大大縮短新產(chǎn)品的試制周期，提高企業(yè)的競爭力。依據(jù)此次模擬結(jié)果制定的工藝用于生產(chǎn)后，效果良好，前后共鑄造200套鏟板，鑄件在機(jī)械加工后沒有發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，組焊時(shí)未發(fā)生缺陷現(xiàn)象。能夠滿足設(shè)計(jì)要求，從而也驗(yàn)證工藝模擬的有效性。
　　
※經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際總結(jié)：
　　
通過模擬可以總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：
1、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)直觀且速度快，有利于新產(chǎn)品工藝開發(fā)和工藝優(yōu)化。
2、組合使用CASTSOFTCAD/CAE鑄造工藝設(shè)計(jì)模塊和模擬模塊可大大節(jié)省工藝設(shè)計(jì)和模擬的時(shí)間和次數(shù)，模擬結(jié)果與實(shí)際相符。
3、采用冒口套可節(jié)省鋼水，減小冒口尺寸。
4、砂型重力鑄造改性水玻璃砂工藝適合鑄鋼件生產(chǎn)，鑄件應(yīng)力小，表面比_光滑。
_機(jī)械大型鑄造廠家，床身鑄件均采用樹脂砂，消失模實(shí)型鑄造，單件達(dá)到70噸以上，年生產(chǎn)量在9500噸左右。機(jī)床鑄件包括機(jī)床床身、工作臺(tái)、立柱、橫梁、龍門頂連接梁，床身鑄件耐磨性與消震性好。熔點(diǎn)比_低，流動(dòng)性良好，收縮率小。