visualenvironmentZL114A铸造工艺模拟-1讲解

铸造工艺模拟设计开题报告一、研究背景与意义1.1 研究背景铸造是一种制造工艺，通过将熔化的金属或合金注入模具中并使其冷却凝固，用于制造各种形状的零部件。

铸造工艺的优化对于提高产品质量、提高生产效率以及节约资源具有重要意义。

随着计算机技术的发展，仿真软件开始在铸造工艺中得到广泛应用，通过数值模拟可以准确预测铸造工艺的各种参数以及最终产品的性能，从而指导实际生产。

1.2 研究意义本项目旨在利用现代数值模拟技术，并结合实际工艺参数和实验数据，对铸造工艺进行模拟设计。

通过对铸造过程的数值仿真，可以降低试验次数和试验成本，提高产品质量，优化工艺参数，同时减少环境污染。

二、研究目标和研究内容2.1 研究目标•建立铸造工艺的模拟设计方法；•通过数值仿真，预测铸造过程中的温度分布、相变、应力和变形等关键参数；•优化工艺参数，提高产品质量和生产效率。

2.2 研究内容1.收集和整理铸造工艺相关的文献资料；2.借助仿真软件，建立铸造工艺数值模型；3.定义模型中的物理参数，包括材料属性和工艺参数；4.进行铸造过程的数值模拟，预测温度、相变、应力和变形等参数；5.分析模拟结果，优化工艺参数；6.验证模型的准确性和可靠性。

三、研究方法和技术路线3.1 研究方法本项目主要采用以下研究方法：1.文献调研：收集和整理与铸造工艺模拟设计相关的文献资料，了解当前研究状况和存在的问题；2.数值模拟：借助专业仿真软件，建立数值模型并模拟铸造过程，预测关键参数；3.实验验证：通过对比模拟结果与实际铸造结果进行验证，评估模型的准确性和可靠性。

3.2 技术路线1.数据收集：收集铸造工艺的相关数据，包括材料性能、工艺参数等；2.建立数值模型：利用仿真软件建立铸造工艺的数值模型，并进行网格划分；3.定义物理参数：根据实际情况，设置材料属性和工艺参数；4.数值模拟：运用数值方法求解模型，并得到预期结果；5.分析优化：对模拟结果进行分析和优化，调整工艺参数；6.实验验证：与实际铸造结果进行对比，评估模型的准确性和可靠性。

916im FO U N D R V工艺技术Vol.68 No.8 2019航天大型铝合金壳体树脂砂铸型快速制造单元设计研究蒋清，孟祥炜，王建，高鹏程，倪江涛，齐朋(首都航天机械有限公司，北京100076 )摘要：以航天大型铝合金壳体为对象，基于自硬树脂砂低压铸造工艺特点，进行树脂砂快速造型单元设计研究。

通过将叠箱造型工艺优化为分箱底板造型工艺，实现上、中、下各箱同步造型，提升造型效率；将铸型制造工序分解为5种工位，精确设计工位布置和数量，形成高效率自循环的造型单元；通过综合造型单元构建技术研究，在同等条件下单个产品的树脂砂铸型生产效率提升3倍以上，铸型紧实度均匀性提升50%以上，铸型连续生产的效果提升更加明显。

关键词：大型铝合金铸件；树脂砂；造型单元作者简介：蒋清（1984-),男，高 级工程师，研究方向为 宅吕合金铸造。

E-mail: jq618@中图分类号：T G245;T G292 文献标识码：A文章编号：1001-4977(2019) 08-0916-05收稿曰期：2019-04-15。

航空航天等行业装备大量采用优质铝合金铸件，目前国内此类铸件主要采用砂 型铸造、熔模精密铸造工艺生产，其中高质量的大型优质铝合金铸件很多采用树脂 砂低压铸造工艺。

在航天装备中应用最广泛合金之一是ZL114A合金，这是一种优 质亚共晶Al-Si系铸造铝合金，此合金具有较高的强度（T6热处理的抗拉强度达到 320 MPa),同时具有很好的流动性、气密性和抗热裂性能，能够铸造出复杂形状 的高强度铸件，如飞机和导弹的壳体、仪器舱体、支撑梁等承受高载荷的零件，因此，ZL114A合金在航空、航天以及汽车等领域具有广泛的应用前景。

目前，各行业也有自动化程度非常高的自动化树脂砂铸型生产模式，比如汽车 等行业的大批量生产模式，由于每种铸件的批量较大，年产几万到几十万件[3]，因此，可以投入几千万元资金针对每项产品建设自动化的铸造生产线。

基于虚拟现实的铸造工艺流程仿真大部分机械工程专业的学生并没有真正意义上的进行铸造工艺实验，多数是从书上获得理论知识，或者是在金工实习时，听或观察老师的操作，使得很多学生并不熟悉真正的铸造是如何进行的。

针对这种情况，本文利用虚拟现实的技术仿真铸造工艺的流程，使得学生可以在没有现实设备的基础下，也能依靠自学或者书本的知识，自己进行虚拟的铸造实验。

铸造工艺有很多类型，本文选择了压力铸造工艺流程的仿真。

压力铸造是一种精密的铸造技术，是一种不可或缺的铸造技术，也是机械工程专业的学生必须掌握的铸造技术。

虚拟现实技术综合利用计算机仿真技术、计算机图形学等等多种技术，通过产生视觉、听觉等，使得用户产生一种身临其境的感觉。

其中很多软件能实现这种技术，本文采用了容易掌握和理解的EON Studio来实现压铸工艺的仿真。

本文首先对压力铸造作了简介，对其四种类型：热室压力铸造、冷室卧式压力铸造、冷室立式压力铸造和冷室全立式压力铸造的工艺流程进行了详细的分析，并且选择了热室压力铸造和冷室卧式压力铸造进行工艺仿真。

而后简单介绍了EON Studio的重要功能，采用多种节点的配合作用，实现了对压力铸造工艺流程的仿真。

I第一章绪论1.1 选题的背景及意义机械工程是社会发展和国民经济建设的基础学科之一。

机械类专业人才的培养在整个教育中是非常重要的一部分。

但我国机械专业的教学长期以来沿用原苏联的教学模式。

而这种教学模式存在着严重的弊端，例如专业口径较窄、专业划分过细、内容相对过深、体系过于陈旧。

随着我国的新技术的迅速发展，使机械工程、机械制造比以前的时代发生了根本性变化。

这种传统的机械类教学模式必须彻底改革，不然就不会有创新。

实验教学是一种将课本知识结合到实际的教学方式，实验教学不仅巩固了学生课本上的基础知识，而且还能够培养学生的实际操作能力和动脑能力。

由于机械专业属于工科类教学，对学生的实践动手操作能力要求极高，所以实验教学是提高机械工程专业学生实践动手操作能力的一个重要教学环节。

浅析高强度ZL114A合金舱体铸件铸造工艺优化及制造成本控制作者：王昌明来源：《科学与财富》2018年第12期摘要：针对某型号ZL114A合金舱体铸件铸造工艺进行分析研究，根据ZL114A合金的组织特性，通过调整合金熔体中Mn元素、Cu元素的加入量，配合适宜的熔体变质细化处理，制定相应的热处理制度使回炉料的添加比例提升至100%，既能满足该舱体铸件高强度的指标要求，还能降低新原料的添加量，从而大幅降低生产制造成本。

关键词：ZL114A；高强度；铸造工艺；成本控制1 引言ZL114A合金为可热处理强化的A1-Si-Mg系铸造合金，该合金具有较好的充型流动性与力学性能，较高的流动性、气密性和低的热裂倾向，还具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能，是一种应用广泛的铸造铝合金。

本文以某型号产品尾舱铸件为对象，结合该产品技术要求，在原有的工艺基础上从铸造工艺设计、ZL114A合金配制及熔体处理、热处理制度调整、成本控制等方面进行研究，取得了较好的效果，铸件质量、性能与原方案相当，但大幅降低了生产成本，该成果可广泛推广至其他ZL114A合金产品的生产中。

2 铸件研制难点分析2.1铸件变形控制难度大尾舱外形为曲线方程：R=257-107X（X-5624）2/ 8002（58192.2冶金质量和铸件力学性能控制难度大舱体铸造过程中，合金液经过浇道充型进入型腔，由于舱体内部存在各种异型结构，金属液流动极易出现紊流，导致铸造组织产生气泡等缺陷。

在厚薄交界处，由于壁厚不均，金属液补缩通道不协调，铸件容易出现疏松，缩孔等质量问题。

原有的合金配料采用70%纯新料加30%回炉料，铸造完成后，会形成较多回炉料，导致生产成本增加。

为此，此次工艺试制的目的是降低新料的添加，增加回炉料的使用，由于回炉料的增加，相应的一些杂质也增加了，要使用纯净度更低的合金材料生产出内部质量和力学性能满足要求的产品，因此，在产品生产过程中，合金液质量的控制显得更加重要，也是最大的难点。

铸造过程模拟技术一、概述铸造过程模拟技术是指利用计算机模拟铸造过程中的各种物理现象和化学反应，以预测铸件质量和优化铸造工艺的一种技术。

该技术可以帮助铸造厂家减少试验成本和时间，提高生产效率和产品质量。

二、模拟方法1.有限元法有限元法是一种数值计算方法，它将连续体分割成有限个小单元，并在每个小单元内建立方程，通过求解这些方程来计算整个体系的行为。

在铸造过程中，有限元法可以用于求解熔融金属流动、温度场分布、应力应变分布等问题。

2.有限体积法有限体积法是一种数值计算方法，它将连续介质划分为离散的控制体积，并在每个控制体积内求解守恒方程。

在铸造过程中，有限体积法可以用于求解熔融金属流动、温度场分布等问题。

3.耦合方法耦合方法是指将两种或多种模拟方法结合起来进行模拟。

例如，在铸造过程中，可以将有限元法和有限体积法结合起来，同时求解熔融金属流动、温度场分布、应力应变分布等问题。

三、模拟内容1.熔融金属流动在铸造过程中，熔融金属的流动情况对铸件的质量有着重要的影响。

通过模拟熔融金属的流动情况，可以预测铸件内部的缺陷情况，并优化浇注系统设计。

2.温度场分布在铸造过程中，温度场分布对铸件的组织结构和性能有着重要的影响。

通过模拟温度场分布，可以预测铸件内部的组织结构，并优化浇注系统设计。

3.应力应变分布在铸造过程中，应力应变分布对铸件的形变和裂纹有着重要的影响。

通过模拟应力应变分布，可以预测铸件内部的形变和裂纹情况，并优化浇注系统设计。

4.气孔、缩孔等缺陷在铸造过程中，气孔、缩孔等缺陷会严重影响铸件质量。

通过模拟气孔、缩孔等缺陷的形成过程，可以预测铸件内部的缺陷情况，并优化浇注系统设计。

四、模拟软件1.PROCASTPROCAST是一款由法国ESI公司开发的铸造过程模拟软件。

它可以对各种铸造工艺进行模拟，包括重力铸造、压力铸造、低压铸造等。

2.FLOW-3D CASTFLOW-3D CAST是一款由美国FLOW-3D公司开发的铸造过程模拟软件。

浅谈铸造过程模拟仿真技术赵建华陈红兵【摘要】摘要：经过几十年的发展，铸造过程数值模拟技术取得了巨大进步，对实际生产产生了重要作用。

本文介绍了铸造过程数值模拟的研究方向及其基本理论，例如，充型过程数值模拟、凝固过程数值模拟、应力场数值模拟、微观组织的数值模拟和模拟技术发展趋势。

【期刊名称】大型铸锻件【年(卷),期】2007(000)004【总页数】4【关键词】铸造过程；数值模拟；发展趋势铸造过程的数值模拟技术是铸造行业的重要发展方向，包括凝固过程(温度场)数值模拟，铸件充型过程(流场)数值模拟，铸造热应力数值模拟，铸造合金的微观组织模拟，以及铸造缺陷(缩孔、缩松及热裂)的预测[1]。

研究任何一种物理现象，都可归结为确定表示这种现象特点的各物理量之间的关系。

对于复杂的物理过程，应该用数学物理方法来确定各量的关系。

数值模拟就是通过软件对铸件充型凝固过程的数值计算。

通过计算结果来分析铸造工艺参数对铸件成型的影响，从而可以优化铸造工艺参数以及改变结构设计，以便获取优质铸件。

铸造是生产机械产品毛坯的重要方法，在国民经济、国防建设中占有重要的地位。

随着激烈的市场竞争，用传统的铸造试错法进行铸件设计、生产已不能适应市场需求，唯一出路就是利用现代技术来改造传统工艺、方法。

铸造过程的数值模拟及优化技术CAE(computer aided engineering)是铸造技术发展的必然趋势。

铸造CAE技术是获取优质铸件的必要手段，可以提高产品的竞争力，缩短产品的开发周期，降低成本，可以为企业和社会带来巨大的经济效益。

铸造过程的数值模拟技术包括以下几个方面，现分别进行介绍。

1 铸件充型过程数值模拟铸件充型过程中会产生氧化、传热、热损失、冲击破坏等一系列化学和物理变化，因此，充型过程与铸件质量密切相关[1，4]。

采用数值计算方法，不仅可以模拟出液态金属在铸型中的流动状态，而且可以根据模拟得到的液态金属流动速度、压力变化规律来优化浇注系统的设计，防止浇道中吸气，消除流股分离以避免氧化，减轻对铸型的冲蚀等。

铸造过程模拟技术1. 导言铸造是一项重要的生产工艺，用于制造各种金属制品。

然而，传统的铸造过程耗时、成本高且存在质量控制难题。

为了解决这些问题，研究人员开发了铸造过程模拟技术，它利用计算机模拟和仿真来预测铸造过程中的温度变化、凝固行为和内部缺陷等问题。

本文将深入探讨铸造过程模拟技术以及其在现代制造业中的应用。

2. 铸造过程模拟技术的原理2.1 铸造过程模拟软件铸造过程模拟软件是铸造过程模拟技术的核心工具。

它基于数学模型和物理规律，通过对铸造过程的各个环节进行建模和仿真，预测铸件在凝固、收缩和残余应力等方面的行为。

常用的铸造过程模拟软件有ProCAST、SIMULIA等。

2.2 数值方法数值方法是铸造过程模拟技术的基础。

它将铸造过程划分为一系列离散的时间和空间步骤，并使用数值算法求解模型方程。

常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和体积法等。

3. 铸造过程模拟技术的应用铸造过程模拟技术在现代制造业中有广泛的应用。

以下是几个典型的应用领域。

3.1 设计优化通过铸造过程模拟技术，可以在设计阶段预测铸件的凝固行为和缺陷形成情况，从而指导设计优化。

例如，可以根据模拟结果调整铸件的结构和形状，以提高凝固过程中的热流平衡和凝固收缩的均匀性。

3.2 工艺制定铸造过程模拟技术可以帮助制定合理的工艺参数。

通过模拟铸造过程中的温度和凝固行为，可以确定最佳的浇铸温度、浇注速度和冷却方式等工艺参数，以确保铸件质量和生产效率。

3.3 缺陷预测铸造过程模拟技术可以预测铸件中的缺陷形成情况，如气孔、疏松和应力集中等。

这可以帮助制造商及时调整工艺参数，避免缺陷的产生，提高产品质量。

3.4 资源节约铸造过程模拟技术可以降低铸造实验的成本和时间开销。

通过模拟铸造过程，可以预测铸件的性能和质量，减少试验阶段的尝试次数，提高资源利用效率。

4. 铸造过程模拟技术的挑战与展望铸造过程模拟技术虽然取得了不少进展，但仍面临一些挑战。

以下是几个主要的挑战。