JSCAST铸造成形工艺分析

铸造CAE——JScast铸造C A E系统——JSCAST简介：一铸造CAE的应用背景：在铸造领域：1、产业的全球化导致了铸造产品竞争的日益激烈。

即：低成本化，短生产周期化，高品质化。

2、摆脱[凭传统经验和反复试作来解决铸造缺陷问题]的旧方法。

3、熟练技术工人的高龄化，年轻技术员的制造业脱离等社会现象导致了铸造技术传授的日趋困难。

由于上述原因，铸造工艺设计员渴望用法简单而又实用的铸造模拟技术的出现。

二 JSCAST概要：JSCAST适用于几乎所有的铸造工艺及合金的充型及凝固过程的数值解析。

通过充型流动形态可预测充填不良·卷气等缺陷。

通过凝固时间·温度梯度可预测缩孔等缺陷的发生。

在缩短试作时间·降低铸件成本·优化铸造工艺，及相关技术的累积与传授等应用方面是最好的C A E铸造工艺专用系统。

JSCAST是一种可对铸造工艺中熔化金属的流动及凝固进行模拟的软件。

可以显示金属水在金属模具内是如何流动和注入的；可以模拟注入完成后的凝固过程；而且还可以预测各种模具将会产生哪些缺陷，通过电脑确定最佳铸造方案，并配有图文、图表说明，3D的图示使您一目了然。

甚至对壁厚不到1mm 且形状复杂的铸件也可模拟。

另外，即使产品数据与方案数据不同，也可在预处理器上将两种数据结合起来。

该系统采用校准公差（Calibration Tolerance）模型，以及规则和不规则混合要素（增加了三角要素），因此精度较高。

三 JSCAST的应用：1 2 3 4估价……浇注——>充型完毕——>凝固完毕——>冷却完毕1 重量计算系统——>估价精度的提高铸件厚壁处的显示2 充型计算系统——>预测流动缺陷（充填不良，冷隔缺陷，夹杂缺陷）3 凝固计算系统——>预测凝固缺陷（缩孔，热裂，偏析，铸型温度分析）4 热应力计算系统——>预测热应变缺陷（变形，裂纹，收缩）四 JSCAST的功能：标准模块功能：·凝固时间·温度剃度·G/R ·铸件温度分布·铸型温度分布四个高级模块独有功能及特性：一规则——不规则混合网格特点：提高铸件薄壁处·弯曲面的形状近似精度及解析精度，既保证了操作的简洁性，又能提高计算精度，因而减少用户负担。

复杂箱体压铸件凝固成型过程的模拟分析王廷利，姚山，郝海，戴利欣，候忠霖，金俊泽（大连理工大学铸造工程研究中心，大连116023）摘要：本文使用商品化铸造模拟分析软件JSCAST对一复杂箱体压铸件的凝固成型过程进行了模拟分析。

从充型和凝固两个方面对不同的工艺条件进行了对比研究，结果表明：变速条件对填充状态和凝固进程有重要影响。

合理的控制变速时间，有利于控制铸件的充型和凝固缺陷、改善铸件质量。

关键词：JSCAST，压铸，充型，凝固压力铸造属于特种铸造的范畴。

它是一种将液态或半固态的金属或合金或含有增强物相的液态金属或合金在高压下，以较高的速度填充入铸模的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固形成铸件的方法。

压力铸造具有高的生产率，所制产品的质量高、精度高，是一种十分重要的特种合金精密铸件的制备方法，广泛用于制作各种合金的零件。

铸造模拟分析软件JSCAST是日本高力科公司研发的适用于铸造充型及凝固过程的专业软件，该公司与大连理工大学材料学院成立了联合研发中心。

使用JSCAST对一复杂箱体的充型和凝固过程进行分析。

其中铸件材料为ADC10（铸铝），初始温度630℃，铸型材料为SKD61（模具钢）,初始温度280℃。

在充型过程中分别在内浇口（填充率约27％）和型腔内（填充率为45％）变速，速度由0.3m/s变为3.8m/s。

1.充型过程的模拟及缺陷分析填充状态是反映压铸过程充型效果的一个重要指标。

在压铸过程中，变速的位置对填充状态会产生直接的影响，若在内浇口处变速，排气效果不好，可能会出现卷气（图3a圆圈部分所示），影响型腔的填充效果，如图3a所示。

若在型腔内部变速，则可改善压铸液在型腔内的填充效果，如图3b所示。

从图4可知，当填充率达到一定值时，变速位置对型腔内部填充效果影响不大，变速位置对填充状态的影响主要表现在刚进入型腔的部分。

不同条件下的将铸型填充满的时间如图5所示。

可以看出两种条件下填充结束时所需的时间有所差异，从而需进一步研究其对凝固结果的影响。

不同铸造模拟软件在实际铸造中的应用对比【摘要】铸造是一种非常广泛的生产工艺。

影响铸件好坏的因素很多，只靠经验来进行铸造的传统方法已经不适用于时代的发展。

铸造模拟软件的运用极大地提高了铸造生产效率及水平。

本文介绍了当前比较流行的几款铸造模拟软件及其优缺点，对铸造模拟的整个行业概况进行了阐述。

【关键词】铸造；模拟；软件；对比1.介绍铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。

铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。

虽然铸造是从液态金属到最终形状的最直接成形途径，但这种最直接的途径却蕴含着巨大的困难。

因为在这一制作过程中需要同时控制的环节很多，包括金属的熔炼、合金化、造型、浇注、凝固和加工等诸多方面。

其中每一环节都必须准确控制，因为仅一方面的失误就有可能导致整个铸件的报废。

[1]传统依靠经验和试错开发新工艺的方法已不能满足现在的要求。

铸造过程的计算机模拟就是在这样的背景下应运而生的。

铸造过程的计算机模拟依靠铸造模拟软件的实现。

铸造模拟软件为一个系统分析软件，应用在铸造的流程当中。

一般的模拟软件可以计算出金属液从铸模中的竖浇道倒入之后，流经过横流道，最后经过进水口进入到铸件当中，金属液会慢慢地开始填满整个模穴，当整个模穴都填满后，金属液开始慢慢地冷却凝固，最后变成固态，形成所需要的铸件。

目前主要开发此软件的国家包括：德国、法国、美国及日本等工业国家，目前软件的发展趋势朝铸造过程中可能产生的铸疵、金属流体在模穴中的状态分析-流速、压力、温度，及生产流程最佳化。

[2]铸造工厂目前使用上，在企业经营上可获得的好处有：1.1降低生产成本传统在铸件开发阶段，通常利用试误法来找到生产的最佳工法，但在开发过程中要花费很多的人力时间、材料费用、熔解电力等，故如果利用软件模拟方式，就可以减少前述的成本。

1.2教育新进人员现在的铸造厂不太容易找到年轻学子来投入此行业，主要原因有-工作环境不好，高温高污染，再者现场的资深员工较不愿将铸造技术传授给新进员工，所以在没办法学到专业，也没有工作成就感时，就容易提高公司的离职率，此软件可以取代部份现场的技术教学，而且容易表达其原理，让新进人员易于吸收。

铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。

图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。

但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。

型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。

2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。

铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。

铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。

为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。

型砂结构，如图 2 所示。

图2 型砂结构示意图工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。

与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。

铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5 毫米到 1 米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。

2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。

cast工艺计算1. 引言cast工艺计算是在铸造领域中应用的一种技术，用于确定铸件的合适工艺参数和过程控制。

通过对铸件的尺寸、形状、材料等因素进行分析和计算，可以优化铸造过程，提高产品质量和生产效率。

本文将介绍cast工艺计算的基本原理和方法，并提供一些实际应用的示例。

2. cast工艺计算的原理cast工艺计算是基于数学模型和实验数据的结合，通过计算机软件来预测和优化铸造过程。

其基本原理可以概括如下：•几何建模：首先对铸件的几何形状进行建模，可以使用CAD软件或三维扫描技术获得铸件的几何数据。

•物理建模：根据铸件的材料和几何形状，建立数学模型来描述铸造过程中的热传导、流体力学、相变等物理过程。

•计算模拟：利用数值计算方法，如有限元法或有限体积法，将物理模型转化为计算模型，通过计算机求解得到铸造过程中的温度场、应力场、固化过程等重要参数。

•工艺优化：根据计算结果，调整工艺参数和过程控制，以提高产品的质量、降低成本和提高生产效率。

3. cast工艺计算的方法根据具体的铸造工艺和需求，可以采用不同的方法来进行cast工艺计算。

下面列举了几种常用的方法：•热分析：通过计算温度场和热应力场，分析铸件的冷却过程，预测可能出现的热裂缺陷和变形问题。

•流场模拟：利用计算流体力学(CFD)方法，预测铸件内部的金属流动和凝固过程，优化铸型和浇注系统的设计，避免铸件中的气孔和夹杂物。

•固化模拟：根据材料的凝固行为和固化过程的热力学特性，计算铸件中的凝固温度和凝固时间，优化浇注温度和冷却速度，控制铸件的晶粒结构和力学性能。

•机械模拟：通过有限元分析(FEA)方法，计算铸件的应力和变形，优化铸件的结构设计，避免出现开裂和变形问题。

4. 实际应用示例下面通过一个实际的应用示例来说明cast工艺计算的过程和效果。

4.1 示例背景某公司需要生产一种复杂的铸造件，具有大尺寸、复杂形状和高要求的力学性能。

为了提高产品质量和生产效率，他们决定采用cast工艺计算来优化铸造过程。

铸造成形成形原理、工艺特点
铸造成形是指将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状的制造过程。

铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点。

本文将介绍铸造成形的成形原理、工艺特点等相关内容。

1. 成形原理
铸造成形的成形原理是将熔融金属或合金注入铸型中，通过冷却凝固形成所需的产品形状。

铸造成形的成形过程主要分为注型、凝固、冷却、脱模等四个步骤。

在注型过程中，将熔融金属或合金注入铸型中，填满整个铸型腔，形成所需的产品形状。

凝固过程中，熔融金属或合金开始凝固，形成固态金属或合金。

冷却过程中，将固态金属或合金从铸型中取出后，通过自然冷却或强制冷却，让产品内部温度均匀降至室温。

最后，脱模过程中，将产品从铸型中取出，完成铸造成形的全过程。

2. 工艺特点
1) 生产周期短：铸造成形的生产周期短，可快速生产出大批量的产品。

2) 成本低：铸造成形的设备和原材料成本相对较低，可大幅降低产品生产成本。

3) 适用性广：铸造成形可用于生产各种形状的金属或合金制品，适用性非常广泛。

4) 生产效率高：铸造成形可进行自动化生产，提高生产效率和
生产能力，同时可大幅降低人力成本。

5) 重型、大型产品生产优势：铸造成形可生产大型、重型产品，如机床床身、发动机缸盖等。

总之，铸造成形是一种非常重要的金属加工工艺，具有成本低、生产周期短、生产效率高等优点，适用性广泛，可生产出各种形状的金属或合金制品。

铸件的工艺性分析今天想说一下铸件的工艺性分析,实际上这是每个铸件在投入生产前需要做的审核工作。

我们知道，熔模精密铸造在资料介绍时是这么说的：接近于零件终态，无余量，适用于各种类型，各种合金。

这只是一个很笼统的概念。

真正要达到铸件的质量要求，还有很多工作要做。

首先，第一个事情，就是铸件的工艺性分析，这个铸件通过铸造能不能实现他的功能要求，比如：机械性能，冶金质量，尺寸精度等，另外，除了这些以外，还有铸造工艺性。

每个厂家有每个厂家的特色，铸造的工艺方法也有林林总总，一个厂家不可能涵盖所有的铸造方法，所以，在接到铸件的订单后，首先就是要分析该产品适不适合自己的工艺方法生产。

单就硅溶胶熔模精密铸造来讲，别的不说，就说硅溶胶模壳，它也有很多不能忽视的问题：比如，尖角，深孔槽（铸造手册有建议的深度孔径比），内腔大出口小，内腔弯曲，内腔模壳清理等。

这些问题不是不能解决，而是需要其他办法解决，要增加铸件成本。

可能有人说既然能解决，何必说这些废话,这就涉及到我们前面所说的铸件的工艺性分析。

首先，设计产品的人并不一定对铸造很了解，或者说可能根本不了解。

他设计产品的依据是功能、要求以及制造方法。

之所以选铸造，可能有多种原因：材料，成型方法，产品结构，成本等，但作为铸造工艺人员，你必须考虑的是他的产品设计你能不能达到客户的要求。

铸件本身有很多要求，比如避免尖角，锐角，圆弧过渡，铸件壁厚均匀，热节少等，这些在铸造手册中都有介绍，我就不多述及。

所以，每个工艺员在接到图纸后首先就是要与对方沟通铸件工艺性的问题。

直接让客户改图纸效果并不好，最好提建议给客户，让客户按照自己的意图或者折中方案对现有图纸进行重新设计。

我昨天遇见一件事，一个铸造工程师抱怨客户设计过于简单,给铸件增加就是简单的在图上一加，由于使用的是三维软件，铸件上出现了许多窄槽，尖角，如果用熔模精密铸造方法来做，无疑增加了铸造的难度，也给铸造质量控制带来很大隐患。

所以，针对这种情况，你必须跟客户沟通，铸造不是万能的，也有它难解决或者解决不了的问题，你必须把这些跟客户讲清楚，因为这对后期产品质量控制，按时交付有非常大的影响，这是铸造工程师先期必须考虑的事情。

第二章各种典型铸造技术的原理和方法根据铸型特点分类，有一次型铸造(砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、实型铸造等)、半永久型铸造(陶瓷型铸造、石墨型铸造等)、永久型铸造(金属型铸造、压力铸造、挤压铸造、离心铸造等)；根据浇注时金属液的驱动力及压力状态分类，有重力作用下的铸造和外力作用下的铸造。

金属液在重力驱动下完成浇注称自由浇注或常压浇注。

金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造等。

本章介绍的铸造技术有：属于重力充型的有砂型铸造、金属型铸造和熔模铸造；属于外力充型的有压力铸造、离心铸造和挤压铸造；属于反重力铸造的有低压铸造和差压铸造/真空吸铸等。

铸造业中砂型铸造约占80％。

型砂中粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等又占了90％的份额。

三种型砂间的比例视各国具体情况而异，平均来看，大致为5：3：2。

以型砂铸造与其它铸造方法相比，其缺点是：劳动条件较差，铸件外观质量欠佳；铸型只能使用一次，生产率低。

优点是：不受零件形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源广，生产准备周期短，成本低。

因此，砂型铸造是铸造生产中应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80%~90%。

本章的重点在砂型铸造。

而铸造用砂型的种类及制造是重中之重。

第1节砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。

名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。

造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。

3.6 工艺分析与设计3.6.1浇注位置的确定根据对合金凝固理论的研究和生产经验，确定浇注位置时应考虑以下原则：1．铸件的重要部分应尽量置于下部。

2．重要加工面应朝下或呈直立状态。

3. 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷。

对于大的平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液面的上升速度，防止夹砂结疤类缺陷（见图1、2）。

倾斜浇注时，依砂箱大小，H值一般控制在200～400mm范围内。

图1具有大平面的铸件正确的浇注位置图2 大平板类铸件的倾斜浇注4．应保证铸件能充满。

对具有薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到、冷却等缺陷。

图3为曲轴箱的浇注位置。

5．应有利于铸件的补缩。

6. 避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验。

7. 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致这样可避免变合箱后或于浇注后再次翻转铸型。

此外，应注意浇注位置、冷却位置与生产批量密切相关。

图 3 曲轴箱的浇注位置a)不正确b）正确3.6.2 分型面的选择分型面是指两半铸型相互接触的表面。

除了地面软床造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面。

分型面一般在确定浇注位置后再选择。

但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需重新调整浇注位置。

生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。

分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。

应仔细地分析、对比，慎重选择。

分型面的选择原则如下：1. 应使铸件全部或大部分置于同一半型内；2. 应尽量减少分型面的数目；分型面数目少，铸件精度容易保证，且砂箱数目少。

3. 分型面尽量选用平面；平直分型面可简化造型过程和模底版制造，易于保证铸件精度。

4. 便于下芯、合箱和检查型腔尺寸；5. 不使砂箱过高；分型面通常选在铸件最大截面上，以使砂箱不致过高。

6. 受力件的分型面选择不应削弱铸件结构强度；7. 注意减轻铸件清理和机械加工量。

一个铸件应以哪几项原则为主来选择分型面，需要进行多方案的对比，根据实际生产条件，并结合经验来作出正确的判断，最后选出最佳方案。

铸造成形工艺的优点铸造成形工艺是一种传统的金属加工工艺，具有许多优点，使其成为制造业中最常用的一种加工方法之一。

以下是铸造成形工艺的主要优点：1. 大批量生产能力：铸造成形工艺适用于大规模、连续生产，可以同时生产多个相同形状和尺寸的产品。

这对于满足市场需求和降低生产成本非常重要。

2. 灵活性高：铸造成形工艺可以生产各种形状、尺寸和复杂度的零件，从简单的器皿到复杂的汽车发动机零件都可以完成。

同时，铸造还可以生产近净成形零件，减少后续加工工序，提高生产效率。

3. 可塑性强：铸造成形工艺可以加工各种金属材料，包括铁、铜、铝、镁、锡等。

不同的金属材料可以根据需要选择，保证产品的性能和要求。

4. 材料利用率高：铸造成形工艺可以有效地利用材料，减少浪费。

通过对模具的合理设计和铸造工艺的优化，可以最大限度地减少废料和副产品的产生。

5. 产品性能优越：铸造成形工艺可以生产具有良好机械性能和优异表面质量的零件。

通过控制铸造工艺参数和材料的选择，可以提高产品的强度、硬度和韧性等性能指标。

6. 成本低廉：相比于其他加工方法如锻造、铣削等，铸造成形工艺成本相对较低。

铸造设备和工艺相对简单，相对容易实施自动化生产，减少了人工成本和设备投资。

7. 可靠性高：铸造成形工艺是一种成熟稳定的工艺，具有长期稳定的生产能力和良好的可靠性。

铸造工艺参数相对容易控制，通过合理的工艺设计和严格的质量控制，可以保证产品的质量和稳定性。

8. 环保性好：铸造成形工艺在生产过程中产生的废料可以回收利用，减少对环境的影响。

同时，铸造成形工艺不需要大量的能源消耗，比较节能。

总之，铸造成形工艺具有大批量生产能力、灵活性高、可塑性强、材料利用率高、产品性能优越、成本低廉、可靠性高和环保性好等优点。

这些优点使得铸造成形工艺在制造业中得到广泛应用，并在汽车、机械、航空航天等领域发挥重要作用。

cast工艺技术详解
CAST工艺技术是一种用于制造金属零件的方法，可根据需要制造不同形状和尺寸的零件。

CAST工艺技术主要包括：
1. 模具设计：模具是制造CAST零件所需的关键工具，必须设计成适合所需零件的形状和规格。

模具材料通常为钢或铸铁，因为它们可以承受高温和压力。

2. 熔炼：将所需的金属材料放入炉中熔化，并通过控制温度和熔融时间来确保材料的质量。

熔炼后的液态金属将被倒入模具中。

3. 浇注：将熔融金属倒入模具中，通过重力将金属填充到模具内。

浇注通常需要使用有机涂料或其他涂层来保护模具和金属。

4. 冷却：一旦金属倒入模具，它将开始冷却和凝固。

冷却时间取决于所需零件的厚度和形状。

在冷却过程中，可以使用降温剂或冷却器来调节温度和控制冷却速度。

5. 解模：一旦金属完全凝固，模具将被拆除，并从CAST零件中取出。

根据需要，还可以进行表面处理和精加工。

CAST工艺技术在制造零件时具有许多优点，例如可制造复杂的形状和大型零件，成本低，盈利迅速等。

由于这些优点，CAST工艺技术在许多行业中得到广泛应
用，例如航空制造，汽车制造，建筑业和电子制造等。

汽车制动卡钳的铸造工艺及改进郑毛毛;孙首群;张昌昌;巩用亭【摘要】运用JSCAST软件对汽车制动卡钳进行模流分析,试生产之后发现铸件的两端相应部位出现了轻微的缩松缺陷,且基体中珠光体含量较少,导致机械性能不合格,通过改善浇注系统,改变合金成分,消除了缺陷,解决了机械性能不合格的问题.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2019(057)006【总页数】4页(P86-89)【关键词】制动卡钳;数值模拟;机械性能;工艺优化【作者】郑毛毛;孙首群;张昌昌;巩用亭【作者单位】200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市上海理工大学机械工程学院;314505 浙江省桐乡市浙江点铁科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG240 引言汽车制动卡钳用于汽车的制动系统中，和支架配合，工作环境恶劣，工作时受到冲击振动载荷，所以卡钳必须具备良好的力学性能。

球铁机械性能的提高，主要依赖于基体组织的改善[1]，而且合金成分也必须保证在合理区间内。

夹钳是有致密性要求的铸件[2]，不能出现缩孔缩松等缺陷，所以在实际生产中要综合考虑以上的各种因素，采用合理的浇注工艺及合金成分，使其满足机械性能的最低要求，从而能使零件运用到实际工作环境中。

1 浇注工艺原始方案分析1.1 工艺方案本制动卡钳的材质为QT450-10，要求最大抗拉强度大于450 Mpa，屈服强度大于290 Mpa，延伸率大于10%。

原始的浇注工艺中，铸件采用一模四件对称式分布，一个铸件两端分别有1个补缩冒口，浇口杯设置在一侧的正中心位置，毛坯铸件的单个质量为3.12 kg。

浇注初始温度为1 420 ℃，浇注时间为8 s，湿型铸造，砂芯为覆膜砂制成，采用包内孕育和瞬时孕育。

浇注系统见图1，其中右上、右下、左上、左下的铸件分别为模具对应的1号模、2号模、3号模、4号模铸件，炉前后合金成分见表1。

铸造CAE软件JSCAST在压⼒铸造中的应⽤铸造CAE软件JSCAST在压⼒铸造中的应⽤朱⾦东1，村上俊彦2，⼤中逸雄31: Multi-Flow Software Co. Ltd; 2: ⾼⼒科株式会社; 3: I.E.Solutions摘要：铸造CAE软件在发达国家铸造企业中已基本普及。

国内的铸造产业，由于来⾃产品质量，⽣产成本及⽣产周期的国际及国内同⾏间的竞争⽇趋激烈，越来越多的铸造企业已经意识到了应⽤铸造CAE软件的重要性。

本⽂简单介绍了由⽇本⾼⼒科公司（旧⼩松软件）和⽇本⼤阪⼤学⼤中逸雄研究室联合研发的铸造专⽤CAE软件JSCAST。

并介绍了JSCAST 在压⼒铸造⼯艺中的⼀些应⽤实例。

关键词：JSCAST, 铸造CAE, 压⼒铸造，卷⽓，背压，铸造缺陷JSCAST是由⽇本⾼⼒科公司（旧⼩松软件）和⽇本⼤阪⼤学⼤中逸雄研究室联合研发的铸造专⽤CAE 软件。

第1版本的SOLDIA于1986年⾸次在⽇本国内开始销售，⾄今已有20年的研发历史。

在⽇本国内，JSCAST已拥有300多家客户（500多套安装软件）。

在⽇本的客户中，员⼯⼈数为千⼈以上的⼤型企业约占37％，中⼩企业占63％。

按铸造⼯艺划分，重⼒铸造和压⼒铸造客户最多，各占总⽤户的59％和25％，其它有低压铸造，精密铸造，连铸等。

以下以压⼒铸造为例，简单介绍JSCAST的数值计算原理及JSCAST 在压铸设计及⽣产中的应⽤实例。

1 数值解析⽅法简介JSCAST对温度场（Fourier⽅程）及流场（Navier-Stokes⽅程和连续性⽅程）的数值计算，均采⽤直接差分法1,2)。

直接差分法与有限体积法较类似。

与有限差分法相⽐，导⼊各种物理量和适应于各种边界条件的柔软性较好。

与有限元法相⽐，其数值离散化过程更简单且直观。

流场与温度场的耦合，采⽤热涵法，凝固过程中，潜热的释放处理，采⽤温度恢复法1)。

另外，⾃由表⾯的移动推算，采⽤了独⾃开发的β法2,3)。

横梁铸造工艺设计及模拟分析本次铸造工艺为横梁的铸造工艺，横梁的材质为ZG20Mn，一般用于大型机床车床。

考虑到铸件的尺寸较大，通常采用手工造型生产，树脂砂造型，开放式顶注浇注。

而铸钢的熔点高，过热度较小，凝固温度区间较宽，收缩性较大，且钢水流动性不好，在铸造过程中易产生应力集中、缩孔、缩松、变形、开裂等缺陷，大大降低铸件的力学性能。

因此为了保证铸件的重要工作部位的工作要求，提高铸件质量，需合理添加冒口和冷铁，实现铸件的顺序凝固，消除铸件中的缺陷，保证铸件有较高的工艺良品率。

本研究利用JSCAST仿真模拟软件对该大型横梁铸件的工艺进行数值模拟分析，以达到优化效果，降低成本，符合工厂生产中经济性要求。

1零件结构分析1.1零件的形状和特点铸件整体结构相对对称，内部为较复杂的空腔，质量5488Kg，长2700mm，宽1280mm，高585mm。

该横梁属于大型机床的重要组成零件，其横梁导轨主要起车刀纵向进给导向以及支撑刀架台的作用，因此对横梁工作面的加工精度要求较高。

为了保证铸件的重要工作部位的工作要求，最后把铸件的工作部位放在铸件下方，提高铸件质量。

在需要机械加工的部位，铸件不应有激冷拐角或反白口，以防止铸件发生裂纹或钻孔困难。

1.2造型、造芯材料的选择采用树脂自硬砂作为砂型和砂芯，因树脂砂重量轻、制造周期短、可不加工直接投用，且具有良好的流动性、易紧实、脱模时间可调节、硬化后强度高、在铸造过程中不易变形，并且树脂自硬砂刚度高，在浇注和凝固过程基本上无形变位移现象，因此呋喃树脂自硬砂工艺能使砂芯达到高的尺寸精度，同时树脂自硬砂不用烘干，缩短了生产周期，型砂易紧实，大幅降低了工人的劳动强度。

由于树脂砂具上述多方面优点，目前大多数铸造企业对于单件小批量生产的大型铸件，一般都采用树脂砂造型、制芯方式生产铸件。

2铸造工艺分析本铸件为铸钢铸件，采用树脂砂手工造型，机械加工等级选G～K级，铸件尺寸公差按CT14级，铸件的基本尺寸为2790mm，确定尺寸公差的数值30mm。

cast工艺流程
Cast工艺流程
1、浇注：将铸件在铸模的内表面上经过定位形成浇口，然后将熔融的金属以适当的速率倒入铸模内部的过程。

2、凝固：当熔融金属填充到整个模腔时，凝固过程开始。

凝固的过程由铸件表面的变硬开始，到整个模腔内的金属熔化物完全凝固结束，大约需要几分钟到几个小时的时间。

3、分离：当铸件完全凝固后，就可以从铸模中将其分离出来，也就是排出铸件。

一般来说，分离铸件要用压力或手段进行分离，或者采用锻压、抛磨、研磨等抛光的方法使铸件表面平滑光亮，以便使用。

4、检验：在完成铸造操作之后，必须对铸件进行质量检验，以确保其质量符合要求。

检查主要是外观检查，包括形状尺寸检查、表面粗糙度检查、夹持元件检查等。

5、清理：在检查完铸件后，需要进行清理，以确保清理后的铸件表面完全没有痕迹，没有缺陷，可以正常使用。

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