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轨道交通铸件的仿真与优化设计方法随着城市化进程的不断加快，轨道交通在现代交通系统中扮演着重要的角色。
而铁路系统中的铸件设计与制造对于确保轨道交通运行的安全性和高效性至关重要。
针对轨道交通铸件的设计与制造过程中的挑战，仿真与优化设计方法应运而生。
一、轨道交通铸件的设计挑战1.1 材料选择与性能优化轨道交通铸件通常需要具备高强度、耐磨损、耐冲击等特性。
因此，在设计阶段需考虑材料的选择，并进行性能优化，以确保铸件具备足够的强度和耐久性。
1.2 复杂几何形状轨道交通铸件的几何形状通常较复杂，如曲线形状、倒角、平整度等。
这些复杂的几何形状对于铸件的制造和性能都会产生重要影响，因此需要通过仿真与优化设计方法进行更好的处理。
1.3 冷却和固化过程轨道交通铸件在铸造过程中会经历冷却和固化的阶段。
冷却和固化过程对于铸件的内部和表面质量具有重要影响，需要通过仿真方法对冷却和固化过程进行模拟，以优化铸件的质量。
二、轨道交通铸件仿真设计方法2.1 有限元分析有限元分析是一种常用的仿真方法，通过将铸件划分为小的离散单元，利用数值计算方法对每个单元进行分析，从而获得整体系统的行为。
通过有限元分析可以评估铸件的强度、刚度和变形等性能。
2.2 声发射检测声发射检测是一种通过检测材料在加载过程中释放的声音来评估其缺陷的非破坏性检测方法。
在轨道交通铸件的仿真设计中，可以结合声发射检测来评估铸件的缺陷情况，并进行相应优化。
2.3 流体力学仿真轨道交通铸件在使用过程中会受到流体力学的作用，如风力、水流等。
通过流体力学仿真可以评估铸件在流体作用下的稳定性和耐久性，从而为铸件的设计提供参考依据。
2.4 热力学仿真轨道交通铸件的冷却和固化过程涉及热力学的变化。
通过热力学仿真可以模拟铸件的冷却和固化过程，进而优化铸件的性能和质量。
三、轨道交通铸件优化设计方法3.1 材料优化对于轨道交通铸件的材料选择，可以通过考虑使用新型材料或者对现有材料进行改良来实现优化。
履带式链节的铸造工艺【摘要】本文主要介绍一种履带式链节的生产，这是一种耐热钢，要求具备良好的高温性能，为确保质量，制定合理的铸造工艺方案。
【关键词】履带式链节;耐热钢;工艺方案我们为攀钢集团耐火材料公司生产了一批履带式链节（见图一），材料为ZG3Cr18Ni25Si2，是一种耐热钢。
这是耐火材料输送带上的主要零件，必须具备良好的高温性能，在高温下能保持足够的强度和抗氧化性能。
图一：履带式链节零件图此零件要求较高，经过认真分析和研究，确定如下工艺方案。
一、冶炼1、采用250kg中频炉熔炼；2、配料单：所有炉料都要检验后才能投入使用。
3、保证成分，脱氧彻底。
每炉必须取样检验。
二、造型工艺工艺方案见图二：图二：履带式链节工艺示意图1、R500外圆弧面是主要工作面，直接与高温材料接触，不得有夹杂、气孔等铸造缺陷，所以在造型时朝下。
2、造型材料：采用水玻璃自硬砂造型，喷涂醇基锆英粉涂料。
3、在试制时，将浇口放在右端，结果发现右端孔内有裂纹，而且由于合金收缩较大，违反了顺序凝固的原则，左端有缩松现象。
改进后的工艺如图二，一箱两件，金属液从左端冒口引入，符合顺序补缩的原则，在铸件最高处插出气眼，有利于型腔中的气体向外排放。
4、钢水出炉温度1530℃，浇注温度1500℃。
通过对铸造过程中的各个环节进行严格控制，最终生产出合格的铸件。
参考文献[1] 铸造工程师手册，机械工业出版社，2003[2] 中国机械工程学会铸造分会编，铸造手册：第2卷铸钢机械工业出版社，2003[3] 中国机械工程学会铸造分会编，铸造手册：第5卷铸造工艺机械工业出版社，2003。
1序言履带是特种装甲车辆行走机构中的重要部分，其中履带板体零件是负重与行走的主要部件，零件生产基数大，材料去除量大，其加工质量直接影响车辆的行驶性能和整条履带的寿命。
某新型号一体结构履带板（见图1）具有横向扭转强度高的特点，可提高履带在车辆转向时的扭转刚度，以及履带销、端联器等相关零件的受力均衡性，减少脱带现象，并可有效提升整条履带的使用性能。
针对新型号一体结构履带板体的特殊结构，我们开展工艺试验，在综合考虑质量、生产效率与成本的前提下，总结出一种适合中等批量生产，在立式加工中心上完成的工艺方法。
图1 一体结构履带板2零件技术要求如图2所示为某型号履带板的加工要求，产品材料为42CrMo，锻造毛坯硬度200～240HBW，热处理后精加工硬度401～461HBW，零件外形尺寸（316±0.3）mm、（142±1.5）mm。
加工要素为4处φ34mm履带销安装孔和两端孔口倒角，销孔同轴度要求≤0.2mm，销孔位置度要求≤0.4mm，以保证最终加工完成后的端部最小壁厚＞6.7mm，最后工件要100%探伤检查。
图2 某型号履带板加工要求3工艺方案设计（1）热前粗加工阶段粗加工阶段要分工序做好底面和侧面基准，316mm 两端面和中间空缺，侧面淬火后不再加工，因此要保证尺寸公差，φ34mm孔粗加工到φ32mm，要尽可能提高效率，并保证与基准的相互位置，为精加工留好余量。
粗加工各工序要及时发现锻造毛坯的缺陷，减少加工浪费。
（2）热处理后精加工阶段精加工阶段要恢复定位基准，保证两孔精度要求，镗孔和倒角最好一次加工完成，提升加工效率，以避免工序周转。
根据以上分析，具体的加工工艺过程见表1。
表1 加工工艺过程4加工难点及解决方案（1）4×φ34mm销孔粗加工零件4×φ34mm销孔热处理前粗加工要钻至尺寸φ32mm，综合考虑产品质量和加工效率，选择哪种钻削方法非常关键。
第一种：摇臂钻安装钻模使用普通高速钢加长钻头加工，此方法的特点是加工成本低，但人员劳动强度大（需要钻头刃磨技巧）且加工效率较低。
履带链轨节精密冲切工艺
本发明公开了一种履带链轨节精密冲切工艺，针对应用于具有直孔直边要求
的履带链轨节锻件，在锻后切边压力机上增加一套氮气压紧模具，对于完成
正常切边、冲孔工序后具有一定出模斜度的锻件，利用带有冲头、凹模的精
密冲切工艺模具配合氮气压紧模具进行深度加工，从而形成最终要求的直孔
直边平面。
而所述精密冲切工艺深度加工是通过氮气压紧模具进行一次冲切
成型的。
本发明的精密冲切工艺应用于实际生产后，通过在锻造后增加一次
冲切工序，省却了原来所需的铣两侧平面和拉两孔一侧平面的两道工序，产
品生产流程大为缩短，中间再制品显著减少，成本降低效果显著。
履带链轨节精密冲切工艺
履带链轨节精密冲切工艺，针对应用于具有直孔直边要求的履带链轨节锻件，其特征
在于所述的精密冲切工序为利用氮气压紧模具进行一次冲切成型的精密冲直孔、切直
边工序，对完成正常冲孔和切边工序后具有一定出模斜度的锻件，进行精密冲切的深
度加工，从而形成最终工艺要求的加工面。
南京汽车锻造有限公司
投资有风险，请您关注我们为您提供的专利咨询服务
专利号: 200810122670
申请日: 2008年6月5日
公开/公告日: 2008年11月19日
授权公告日:
申请人/专利权人: 南京汽车锻造有限公司
国家/省市: 南京(84)
申请人地址: 江苏省南京市栖霞区西岗
邮编: 210033
发明/设计人: 周永南、成功、朱德嵩、于丰、张进、刘德群、钱京义、倪方庆、任镇和、余永兵代理人: 姚姣阳
专利代理机构: 江苏省专利事务所(32102)
专利代理机构地址: 江苏省南京市广州路37号江苏科。
链条铸件铸造方案毕业设计毕业设计题目：链条铸件铸造方案设计设计目标：综合运用材料科学、力学、流体力学等相关理论知识和工程实践，设计一种高效、经济、环保的链条铸造方案，以满足工业应用中对于链条零部件的需求。
设计要求：1. 链条铸件材料选择：根据链条铸件在工业应用中的要求，选择合适的铸造材料，考虑材料的强度、韧性、耐磨性等性能，可以选择常见的铁、钢及其合金材料。
2. 铸造工艺设计：设计链条铸件的具体形状和结构，考虑链条零件在工业应用中的受力情况，设计合适的铸造工艺，包括模具设计、熔炼工艺、浇注工艺等。
3. 材料性能改进：根据链条铸件在工业应用中的具体需求，针对材料的性能进行改进。
可以通过热处理、表面处理等方式，提高材料的强度、硬度、耐磨性等性能。
4. 质量控制：设计合适的质量控制方案，确保链条铸件的质量符合设计要求。
包括对铸造过程中的温度、时间、浇注速度等参数的控制和监测，以及对成品铸件的检验和测试。
5. 成本控制：在保证链条铸件质量的前提下，设计一个尽可能经济的生产方案，考虑原材料成本、生产工艺成本等因素，使铸件生产成本最小化。
6. 环保考虑：设计环境友好型的链条铸造方案，考虑减少对环境的污染和资源的消耗。
可以采用节能型熔炼设备、减少废水废气排放等措施。
设计步骤：1. 研究链条铸件在工业应用中的需求和应用环境，确定设计目标和要求。
2. 研究现有相关铸造技术和材料，了解其应用和发展状况，为设计提供依据。
3. 根据链条铸件的具体形状和结构，设计合适的铸造工艺和模具。
4. 选择适合的铸造材料，考虑材料性能的改进和优化。
5. 设计质量控制方案，确保铸件的质量符合设计要求。
6. 进行经济性评估，优化生产方案，使铸造成本最小化。
7. 设计环保方案，减少对环境的污染和资源的消耗。
8. 完成毕业设计报告，包括设计思路、步骤、结果分析等内容。
参考资料：1. 黄天民等著，《铸造工程技术手册》2. 《材料力学》，浙江大学出版社3. 《铸造工艺学》，中国铸造出版社4. 《铸造材料》，化学工业出版社。
链条铸件作为一种重要的机械零部件，在工程制造领域具有广泛的应用。
本文将围绕链条铸件的铸造方案展开讨论，旨在探讨如何设计一套完善的铸造工艺，确保产品质量和生产效率。
一、引言链条铸件是传动系统中不可或缺的组成部分，其质量直接影响整个机械设备的性能和可靠性。
因此，在链条铸件的铸造过程中，需要精心设计合理的工艺流程，以确保产品质量和生产效率。
二、链条铸件铸造工艺设计1. 材料选择在链条铸件的铸造过程中，通常采用灰铁、球墨铸铁或碳钢等材料。
根据产品要求和工艺性能，选择合适的铸造材料是至关重要的一步。
2. 模具设计模具设计是链条铸件铸造工艺中至关重要的环节，直接影响到产品的形状精度和表面质量。
合理设计模具结构，采用优质材料，确保模具寿命和使用效果。
3. 熔炼与浇注采用优质的原材料，控制好熔炼温度和时间，保证金属液的纯净度和稳定性。
在浇注过程中，要控制浇注速度和温度，避免气孔和夹杂物4. 凝固与冷却准确控制链条铸件的凝固过程，避免过快或过慢造成组织不均匀或晶粒粗大。
采取有效的冷却措施，加快产品冷却速度，提高生产效率。
5. 清理与处理铸造完成后，对链条铸件进行清理和处理，包括去除氧化皮、修磨表面等工序，确保产品表面光洁平整。
三、铸造工艺优化与改进1. 自动化生产引入自动化设备和智能制造技术，提高生产效率和产品质量。
2. 工艺参数优化通过试验和数据分析，不断调整和优化铸造工艺参数，提高生产效率和节约成本。
3. 质量控制建立健全的质量控制体系，监控每个环节的生产过程，确保产品质量满足标准要求。
通过对链条铸件铸造工艺的设计和优化，可以提高产品质量，降低生产成本，提高生产效率，推动企业的可持续发展。
未来，随着技术的不断进步和工艺的不断完善，相信链条铸件铸造行业会迎来更广阔的发展前景。
本文从材料选择、模具设计、熔炼浇注、凝固冷却、清理处理等方面探讨了链条铸件铸造工艺的设计与优化，希望能为相关领域的研究与实践提供一定的参考和借鉴。
浅谈履带板链节的铸造工艺设计及模拟优化设计
作者：杨玉敏
来源：《科技视界》2014年第06期
【摘要】履带板链节作为工程机械中重要的采掘机械完成采掘工作的重要设备和重要组成部分，特别适合应用在露天矿、大型土方工程中的采、运、排连续开采工艺。
随着我国经济的快速发展，我国的工程机械发展与国外相比，虽然能够满足国内市场和国际市场的巨大需求，但是仍然还有较大的上升空间和上升幅度，仍然存在很多不足之处。
大型化是市场的发展趋势，因此对于大型工程机械的研究显得尤为重要。
研究主要就履带板链节的铸造工艺设计及模拟优化设计进行了重点分析和探讨，旨在提高、优化我国履带板链节的铸造工艺设计技术要求。
【关键词】履带板链节；铸造工艺；热处理；工艺设计
随着我国经济的快速发展，现阶段，我国工程机械行业也在不断的发展着，不断推动着国民经济的发展，工程机械行业在我国起步比较晚，目前已经可以满足国内市场和国际市场的巨大需求，但是与其他国家相比较而言，在经济全球化发展的今天，我国的工程机械发展与国外相比，仍然还有较大的上升空间和上升幅度，仍然存在很多不足之处。
为工程机械行走系统的履带板，在工程机械行业的挖掘机推土机、压路机等产品中有着广泛的应用履带板是组成履带行走装置的关键部件，由于履带板应用数量较多，占整个履带行走装置的比重较大，履带重量过重会影响发动机功率，增加燃料消耗，缩短使用寿命。
因此，履带板的优化对提高整机的综合性能、节约能源有重要意义，对于履带板的技术要求也越来越高，本研究主要就履带板链节的铸造工艺设计及模拟优化设计进行了重点分析和探讨，旨在提高、优化我国履带板链节的铸造工艺设计技术。
1 履带板链节铸造工艺设计
1.1 履带板链节铸造工艺
履带由若干块履带板通过履带销连接而成。
由于其对地面条件要求较低，在矿山、深海、沼泽等多种环境中得到广泛应用。
相关配件、备件的需求也越来越多，作为工程机械行走系统的履带板，设计开始趋于轻量化、节约化，大部分推土机履带板改进为铸造和焊接的组合件，不仅大大减低了重量，而且也降低了生产成本，但是对中间部分履带板链节提出了更高的要求。
一般情况下，采用传统铸造工艺进行履带板链节的生产：从双耳分型面处浇注。
履带板链节铸造工艺主要分为以下几个方面：首先，履带板链节的整个链条由多个首尾联接的链节组装
而成，由两个链节组装为单耳和双耳间隙配合；其次，履带板链节的铸件拐角部位，容易出现粘砂、砂眼、裂纹等缺陷，该处不仅要避免出现上述缺陷而且要求通过MT2级；再次，履带板链节的铸件表淬部位为圆弧，表淬深度为10 mm，表面硬度为 40HRC；最后，确保在合适的铸造工艺和设计适宜的表面热处理工艺，确保铸件质量和 U型槽表淬效果，有较高的探伤验收要求。
1.2 设计参数的选择
履带板链节的设计参数主要分为三个。
首先，铸件拔模斜度的选取。
为避免造型后起模样时损坏砂型表面，对于于铸件毛坯的使用与其尺寸的控制相对较严格的，为了保证铸件精度和表面质量，防止铸件表面和拐角处发生粘砂，通常结合实际生产情况、采用树脂砂造型，在铸件表面和拐角处敷铬铁矿砂，并刷涂锆英粉醇基涂料。
其次，浇注温度的选择，适宜的浇注温度是在保证金属液充满铸型型腔的前提下采用稍低的温度为宜。
如果在履带板链节生产过程中浇注过程中温度过高，则履带板链节凝固的收缩性就特别大，容易导致铸件易产生缩孔和缩松、晶粒粗大及其粘砂等缺陷；而若果在履带板链节生产过程中浇注过程中温度过低，则就有可能由于壁薄则易产生浇不足、冷隔、欠铸等缺陷。
一般情况下，考虑到钢液转运过程中热量的损失及其铸件本身等因素，选择浇注温度为15600-15800不等。
最后，冒口设计的选择。
为了能够有效、精准的避免在铸件内部出现缩孔、缩松、浇不足等缺陷、获得组织致密无缺陷的优良铸件，冒口的设计也相当重要。
放置冒口主要集中在铸件平整且热节部位，采用 3 个保温发热冒口，加强对铸件内部的补缩，保证产品的质量。
1.3 表面热处理工艺设计
一般情况下，按照我国履带板链节的铸造工艺设计的铸件的结构以及表淬要求看来，履带板链节的的表面处理工艺与履带板链节的质量、寿命以及综合性能有着非常密切的关系。
为了以保证表淬过程顺利、确保达到表淬要求，要求经常使用型号为ZG34CrNiMo型的履带板链节材质，并且在此基础上进行了专业的专用工装设计，铸件竖直放置，表淬面与工装底座呈900，表淬刀头距表淬面4毫米到5毫米。
2 履带板链节铸造工艺优化
2.1 工艺优化
受传统工艺技术模拟分析结果的作用，一般情况下铸件在凝固过程中，由于中间部位拉筋模数大于冒口与交界处之间的模数，就会常常出现因为参数不符合而导致的导致补缩通道过早阻断的现象，这不仅会影响冒口补缩能力的发挥，还会造成缩孔、缩松缺陷发生的严重后果。
因此，为了能够有效地避免在铸件内部出现缩孔、缩松、浇不足等缺陷、获得组织致密无缺陷的优良铸件，提高履带板链节的质量、寿命以及综合性能，需要对带板链节铸造工艺进行必要改进，而改进工作的重点则是应该严格按照铸件结构和缺陷的分布状况，采用底注式浇注系
统，用浇道间接补缩内部的孤立液相区，使得缺陷转移到浇注系统，确保消除凝固过程中内部的孤立液相区，保证补缩通道的畅通，实现铸件的顺序凝固。
2.2 优化工艺模拟结果
在对传统的履带板链节铸造工艺进行优化和改进工作的基础上，对优化工艺模拟结果的实际效果的验证工作也是至关重要的。
一般情况下，将优化的铸造工艺进行CAE 模拟，开始阶段，可以检测到存在4 个液相区，这主要是因为冒口和浇注系统液相区与内部液相区彼此之间是相通的，可以起到一个补缩的作用。
而过一段时间以后，则只可以检测到存在一个液相区在冒口处，这说明此时缩孔、缩松已经转移到冒口和浇注系统中，实现了铸件的顺序凝固，保证了铸件的质量。
3 履带板链节的实际应用效果
在完成了上述工艺选择、工艺优化的步骤以后，通常优化后的铸造工艺生产的铸件在对其进行磁粉探伤和超声波探伤的情况下，表淬以后检测硬度均在标准要求值以上。
如果检测过程中没有发现缩孔缩松等缺陷，并且表淬以后检测硬度均符合标准，那则表明在最终确定的履带链节生产采用优化铸造工艺方案中实际生产的铸件，能够获得了优质的铸件，能够满足要求。
4 结束语
综上所述，履带板的链节铸造工艺的优化对提高整机的综合性能、节约能源有重要意义。
因此，只有对履带板链节铸造工艺的试制以及 CAE模拟缺陷分析的基础上，对铸造工艺进行优化、改变浇注系统方式，才能实现了履带板链节的顺序凝固，消除了缩孔缩松等缺陷，才能在满足强度要求的前提下，提高了铸件的成品率，大大提升产品质量、提高工作效率，减少因不必要的破坏带来的经济损失。
【参考文献】
[1]倪娜.大型履带行走装置履带板的拓扑优化研究[D].吉林大学，2011.
[2]鲁志武，雷鹏飞，马涛.履带板链节的铸造工艺设计及模拟优化[J].铸造设备与工艺，2012，06：24-26.
[3]乔中莲，张治民.坦克履带的应用及其发展[J].国防技术基础，2005，06：28-29.
[责任编辑：薛俊歌]。
