砂型铸造模具设计及制造分析
摘要:模具是注塑成型工艺的一个组成部分，也是铸造工业的重要组成部分。设计思路和技术方案与模具的整体质量息息相关，决定了砂芯及铸件的质量。因此，铸造模具设计应该得到铸造企业的高度重视。本文从铸造的角度，对铸造模具设计，特别是冷芯盒模具设计和模具各部件设计进行了详细的研究，以期用于模具制造前的设计工作。
关键词:砂型铸造；模具设计；制造工艺
经过多年的不断发展，铸造模具质量有了明显提高，但整体自主创新能力仍然不足，且欠缺足够的竞争力。另外，大多数铸造模具设计师在铸造领域缺乏经验，也没有设计铸造工艺的能力，开发出来的模具很多不能满足铸件的实际生产需要， 铸造企业经常需要根据各种生产情况修改模具，于是铸造企业不得不培养自己的模具设计人员并改进模具设计，铸造工艺设计和模具设计的紧密结合是模具质量保证的前提，也是铸造企业追求创新需要大力推行的重要过程。
1铸造企业要培养模具设计工程师
即使在今天，仍有部分铸造企业完全依赖模具供应商提供生产所需模具，这样做会让铸造企业不用在模具的设计和制造上投入过多的精力，但是，它会给铸造生产带来很多隐患，后续的优化更改花费大量时间和费用。如果模具供应商开发的模具不符合所制造铸件的技术要求，铸造企业将不得不进行许多更改和优化，如模具的射砂系统、砂芯固化系统、浇注系统等重要细节，以后也会经常进行复杂的更改。基于以上原因，铸造企业需要培养自己的模具设计工程师。模具设计工程师可以兼顾铸造工艺设计，这样做的好处是使设计的模具更接近铸件的实际生产，减少或避免新铸件开发的后续修改，提供更全面的模具技术，从而可以成功开发新产品。由于模具制造需要投资大量的加工设备，也需要大量的模具技术人员。所以，作为一家铸造企业，可能没有自己的模具制造设备，但需要有自己的铸造工艺设计师和模具设计师，以确保模具工艺的可行性和新产品顺利开发。 2铸造工艺设计
2.1分型面的选择
在砂型铸造中，分型面选择合理可以简化组芯、造型操作，提高生产率，在选择分型面时一般需要考虑以下几个方面：为便于起模，一般分型面应选择在铸件最大截面处，一个截面无法起模时，局部阻碍起模的形状可做成活块，尽可能减少分型面和活块数量。为使铸件的重要加工面或大部分加工面尺寸波动小，应将其和加工基准面位于同一砂型中。尽量减少型芯数量和便于组芯下芯，减少合型及检验位置，这样可以减少组合位置从而减少披锋。优先采用简单平直分型面，以简化制芯模具的设计制造。
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CMD 可自定义操作的批处理文件，或做好保存
SHEETS 几何文件，分图层
PAR 模拟参数记录文件
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定义文件C:\magma-v4.4\v4.4\lib\cnf\customer.cfg，在文件夹末尾增加
User Structure：用户项目文件夹结构（是在用户自定义项目文件夹结构上增加）
Copy C:\magma-v4.4\v4.4\lib\cnf\customer.cfg C:\magma-v4.4\MAGMAsoft\user.cfg
在文件夹末尾增加
C:\magma-v4.4\MAGMAsoft是当前magma用户的home目录,域帐户无此配置，默认
项目信息info
Memo内容可以修改和增加，image可以import一张图片，bmp不支持
2、前处理
Load SLA：输入STL几何体
Load SHEET：输入已保存的几何图层
READ cmd：读取批命令（批命令参阅命令输入窗口指令，可以查阅part1手册 3－8）
熔模铸造过程数值模拟
—国外精铸技术进展述评
北京航空航天大学 陈 冰
20世纪90年代以来，国外一大批商业化铸造过程数值模拟软件的出现，标志着此项技术已完
全成熟并进入实用化阶段，有相当一部分已成功地用于熔模铸造。其中，AFSolid (3D)（美国）,
PASSAGF/POWERCAST（美国）、MAGMA（德国）、PAM-CAST（法国）、ProCAST（美国）等
最具代表性。尤其值得一提的是由美国UES公司开发的ProCAST，和美国铸造师协会(American
Foundrymen's Society)开发的 AFSolid(3D)，它们代表了二种不同类型的软件系统。
一. 熔模精密铸造过程数值模拟的佼佼者——ProCAST
早在1985年，美国UES Software Co.便以工程工作站/Unix为开发平台，着手开发ProCAST[1]。
为了保证模拟结果的准确性，ProCAST一开始就采用有限元方法(FEM)作为模拟的核心技术。自1987
年起，开发用于熔模铸造（精铸）的专业模块。1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦
科技研究院也参加ProCAST部分模块的开发工作。2002年，UES Software和Calcom SA先后加盟ESI
集团（法国）。通过联合，ESI集团在虚拟制造领域的领先地位进一步增强。
现在，ProCAST也有微机/Windows或Windows NT版本。三维几何造型模块支持IGES、STEP、STL
或Parasolids等标准的CAD文件格式。Meshcast模块能自动生成有限元网格。它的凝固分析模块可以
准确计算和显示合金液在凝固过程的温度场、凝固时间，以及固相率变化，同时，从孤立液相区、
缩孔／缩松体积分数、缩孔／缩松Nyiama （新山英辅）判据等三方面，帮助铸造工程师分析判断缩
孔／缩松产生的可能性和具体位置(见图1) [2]。针对熔模铸造热壳浇注的特点，ProCAST传热分析模
CAE 软件历史发展图1972年，UAI公司发布基于COSMIC NASTRAN的UAI Nastran软件。1985年，CSAR公司发布了基于COSMIC NASTRAN的CSAR Nastran软件。为了满足宇航工业对结构分析的迫切需求，NASA于1966年提出了发展世界上第一套泛用型的有限元分Nastran(NASA STRuctural ANalysis Program)的计划，MSC.Software则参与了整个Nastran程1969年NASA推出了其第一个NASTRAN版本，称为COSMIC Nastran。之后MSC继续的改良NastraMSC.Nastran。1999年，MSC收购了UAI和CSAR，成为市场上惟一一家提供Nastran商业代码的供应商。而在此后的码的MSC Nastran软件价格不断上涨，但是其功能和服务却没有得到相应的提升，从而引发大量客户的向美国联邦贸易委员会(FTC)提出了申诉。美国FTC判“MSC Nastran垄断”，MSC Nastran源代码须公开，而这一决定也引来了UGS公司加入到而后，UGS根据MSC所提供的源代码、测试案例、开发工具和其他技术资源开发出了NX Nastran。至Nastran一分为二，齐头并进，为用户带来了更多的新技术与服务。1967年在NASA的支持下SDRC公司成立，并于1968年发布了世界上第一个动力学测试及模态分析软用有限元分析软件Supertab(后并入I-DEAS软件中，这也就是为什么I-DEAS作为一款设计软件其有限原因)。2001年SDRC公司被EDS所收购，并将其与UGS合并重组。SDRC的有限元分析程序演变成了NX中的I-deas NX Simulation，与NX Nastran一起成为了NX产品中的重要组成部分。2009年，西门子35亿美元收购UGS公司。70年代初当时任教于Brown大学的Pedro Marcal创建了MARC公司，并推出了第一个商业非线性有限MARC在1999年被MSC公司收购，但其对有限元软件的发展起到了决定性的推动作用。2011年，达索公司收购Isight。David Hibbitt是Pedro Marcal在Brown的博士生，David Hibbitt与Pedro Marcal合作到1972年，Karlsson和Paul Sorenson于1978年共同建立HKS公司，推出了Abaqus软件，使ABAQUS商业软件是能够引导研究人员增加用户单元和材料模型的早期有限元程序之一，所以它对软件行业带来了实质性2005年，ABAQUS被达索公司收购。1997年，SolidWorks被达索公司收购。1997年，达索公司发布CATIA。
