第1章 绪论
称铸造CAD/CAE)涉及计算机辅助绘图、计算机辅助工艺与工装设计及充型凝固过程模拟仿真等三部分内容[12-13]。
铸件+冒口的凝固计算
解决方案 铸件+冒口的网格划分 凝固计算 冒口的STL格式 充型计算 冒口设计 浇注系统+铸件+冒口的网格划分 铸件网格划分 浇注系统的STL格式 铸件的STL格式 浇注系统设计 三维铸件模型
表1-2 铸件优化设计流程图
Fig. 1-2 General layout for optimal casting design with View Cast
铸造工艺过程的计算机模拟可以优化现有的生产工艺；获得可重复的产品
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河南理工大学2009届本科毕业论文（设计）
质量，即使在原材料、工艺设备和操作者变化时也同样稳定；可以缩短设计、生产产品的周期，降低成本；实现工艺的可视化，使企业操作者和模拟工作者之间能够共同分析到最佳工艺模拟的判据标准[14]。通过计算机模拟可以在实际铸造前对铸件可能出现的各种缺陷发生的大小、部位及其发生的时间进行有效预报，以不断改进工艺；根据温度场的分布，有效控制凝固过程，确保铸件质量。
1.3 本文主要研究内容
目前发达国家在铸件工艺设计中几乎设有不采用计算机模拟的。据美国铸造联合会一项调查报告显示，使用模拟软件的成本和效益相比，在产品的试制周期上减少40％，劳动力减少30％，生产率提高25％。专家预言，今后10年内计算机模拟技术将是提高铸造业竞争力最关键的技术之一。
1.3.1主要研究内容
本文以大型铸钢圆筒为研究对象，利用《铸造手册》、《铸造工艺设计》等工具书进行传统工艺设计，在设计过程中，根据提供的零件图分析铸钢圆筒的铸造工艺性，并根据手册和铸件的要求选择和设计各个铸造工艺参数，然后设计浇注系统、冒口、冷铁等。
在传统铸造工艺的基础上，利用三维造型软件对铸钢圆筒件及其浇注系统和冒口等进行建模，然后利用铸造过程数值模拟软件（ViewCast）对铸钢圆筒的充型、凝固过程进行数值模拟。通过分析模拟结果，预测出铸件缺陷出现的原因和位置，并以此为基础对铸造工艺进行改进，以期降低铸造缺陷对圆筒内部质量的影响，以达到优化工艺方案的目的。
1.3.2 拟采用的方法
(1)结合工具书对传统铸造工艺设计的内容和过程进行分析，达到能在工艺设计过程中合理的选择参数和使用适当的简化算法。
(2)利用简化模数法确定冒口的位置，浇注速度计算法确定浇注系统各部分尺寸。
(3)利用ViewCast对铸件进行充型和凝固过程数值模拟。
(4)根据模拟结果分析铸件出现缺陷的原因，设计消除缺陷的方法，并再次
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第1章 绪论
进行模拟，以确定改进后工艺方案是否符合要求，最后得到合理的工艺方案。
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第2章 大型铸钢圆筒件的传统工艺方案的设计
第2章 大型铸钢圆筒件的传统工艺方案的设计
铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术的过程。铸造工艺设计的有关文件，是生产 准备、管理和铸件验收的依据，并用于直接指导生产操作。因此，铸造工艺设计的好坏，对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。
在进行铸造工艺设计前，设计者应掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件，这些是铸造工艺设计的基本依据。此外，要求设计者有一定的生产经验和设计经验，并应对铸造先进技术有所了解，具有经济观点和发展观点，才能很好地完成设计任务[15]。
2.1 铸件的结构特点及工艺要求
2.1.1 生产条件
生产性质——单件小批生产 材质——45钢
其中，轮廓尺寸为2940×1350×1350（mm），铸件质量大约13吨。
2.1.2 主要技术要求
毛坯不允许有裂纹等缺陷，毛坯须进行退火处理，半成品要进行超声波探伤无裂纹及现行缺陷。
浇注温度约1580℃。
2.2 零件结构的铸造工艺性
2.2.1 铸件质量对零件结构的要求
(1)铸件应有合适的壁厚
在一定铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造和金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。砂型铸造铸钢件的最小壁厚得当铸件的最大轮廓尺寸大于2000m时，最小壁厚为20mm。而此零件的最小壁厚为75mm，符合要求。
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