AnyCasting模拟软件在汽车零件铸造工艺设计中的应用
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AnyCasting模拟软件在汽车零件铸造工艺
设计中的应用
虞伦 胡志恒 马洪亮 何天星
韩国AnyCasting有限公司上海代表处
摘 要：
本文以发动机缸体、轮毂为例，介绍了AnyCasting软件分别在高压、低压铸造工艺中的应用，针
对不同铸造工艺生产汽车零部件时充型和凝固过程中产生的常见缺陷进行了预测分析。通过软件
的后处理模块，能直观地观测到铸造生产过程中气体包卷、缩孔等缺陷的分布，对铸造缺陷准确
的预测能有利于铸造工艺改进，有利于节约试制成本、提高产品质量。
关键词：铸造模拟 缸体 轮毂 缺陷分析
Application of AnyCasting Simulation Software in Automotive
Parts Casting Process Design
Yu Lun Hu Zhiheng Ma Hongliang He Tianxing
AnyCasting Shanghai Office
Abstract: Some common defects in engine block and wheel during HPDC and LPDC
Casting Process are predicted using AnyCasting software. The defects such as air
entrapment, shrinkage, etc during casting can be directly observed using AnyCasting Post
Module. It accuratelly predicts casting defects, saving trial productions cost, benefits the
improvement of casting products’ quality.
Keywords: Casting Simulation, Engine Block, Wheel, Defects analysise
1 引言
汽车零件种类繁多，一般具有形状复杂、结构多变、致密度高等特点。零件的生产采用
了包括高压压铸、低压铸造、重力铸造、砂型铸造等几乎所有的铸造工艺。铸件铸造缺陷的
产生和改善与铸造工艺的选择有很大的关系。汽车类铸件铸造难度较大，而且一般具有生产
批量大的性质。所以，如何准确地分析出各种缺陷产生的位置和原因、迅速的得到消除缺陷
的方法、缩短试制周期和降低零件生产成本是企业需要解决的关键性问题。
由于金属熔体在型腔内的流动与凝固过程无法在实际生产过程中直观的看到，所以在解
决铸件缺陷问题时常需要花费大量的时间和试制成本并难以达到最佳的效果。应用铸造模拟
分析技术，可以帮助技术人员直观地分析熔体在型腔内部的流动及凝固过程，在实际试验前
就对铸件可能产生缺陷及其大小、位置就有了预测。有效的缩短试制周期，降低生产成本，
提高企业核心竞争力[1]。 目前在国内铸造模拟分析技术正处于开始普及应用阶段，而铸造
模拟软件在发达国家的铸造企业中已基本普及，特别是美国和欧洲汽车模具制造企业，铸造
模拟分析已成为必备手段。越来越多的国内企业开始重视铸造模拟软件给企业带来的巨大经
济效益。
2 高压压铸发动机缸体实例
目前发动机缸体的制作工艺主要是重力铸造及高压压铸，高压压铸具有的生产效率高，
工作环境好等特点，许多企业纷纷采用高压压铸生产发动机缸体。但是高压压铸对模具设计
的水平要求比较高，如果模具设计不好将直接影响产品的合格率。
根据某高压压铸发动机缸体模具生产企业的设计方案及工艺方案进行了模拟分析，产品三维
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造型如图1 所示。工艺设计压铸温度为680℃，模具预热温度为180℃，室温为25℃，压铸
铝合金为ADC12，模具钢为SKD61。压射料筒直径为134 mm，低速区速度为0.25 m/s,高速
区速度为2 m/s,低高速转变时间约为0.147 s。
图 1. 高压压铸缸体几何造型 图 2. 关键部位分析
高压压铸缸体模具设计时，首先是注意设置流道及渣包，以保证缸体内不会出现气孔类
缺陷，本文以改进某位置气孔缺陷为例，介绍AnyCasting软件在卷气缺陷改进中的应用情况。
图2是将要分析的关键部位。
图3. 初始渣包设计位置 图 4. 第一种改进方案 图 5. 第二种改进方案
由图3至5所示，通过对卷气位置的预测，可以准确的设计渣包位置，达到减少卷气
甚至消除卷气的目的，避免气孔缺陷对铸件质量的影响。
3 低压铸造汽车轮毂实例
汽车轮毂的主要生产工艺为低压铸造。低压铸造工艺中压力曲线的制定及轮辐与轮辋间
的缩孔缩松是汽车轮毂生产中经常遇到的问题。本文介绍了某低压铸造轮毂公司在升液、充
型及保压时间的一系列压力调节工艺设定过程，并且通过在模具上安放冷却装置有效降低甚
至消除缩孔缩松生产出高质量铸件的成功实例。
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图 6. 低压轮毂压力调节工艺曲线
图 7. 在充型时出现喷溅现象
本文中的低压轮毂压力调节工艺图表如图6所示。图7所示为充型时发生喷溅现象，这
种充型压力曲线设计是不合理的。充型过程对气孔缺陷的影响也很大
[2]
。保压303秒后开始
卸压，结果升液管的管口部位已经被凝固的铝合金堵塞，如图8所示。经过调整，得到了适
当的保压时间，图9中显示了调整后的工艺，即保证了铸件的凝固又保证升液管不被堵塞。
图 8. 保压时间过长 图 9. 保压时间适当
低压汽车轮毂铸件经常会在特定的位置出现缩孔缩松缺陷。通常消除收缩缺陷的做法就
是在模具上加入冷却系统。因此，冷却系统的设置，设置位置及其对铸件的作用效果是工程
师比较关注的问题。在上下模处设置水管及风冷管的是最常见的，由于对侧模进行机械加工
比上下模增设水冷及风冷管复杂，所以现场尽量不采用在侧模增加冷却管路。
本文中的实例，对比了无冷却系统和设置了冷却系统两种情况下的铸件缩孔缩松位置及
大小的预测情况，图10、11分别为设置冷却系统前后的上下模具及升液管的三维造型，图
11中可以观察到水冷及风冷管的分布情况。通过对比，可以明显的看出，设置了冷却系统
的模具，铸造出的轮毂件在轮辐与轮辋的交接处缩孔缩松情况明显改善了，其他位置也得到
了改善。
图 10. 无冷却系统 图 11.在上下模设置了冷却系统
时间（秒） 压强 (kgf/cm2)
0 0
2 0.1
17 0.28
23 0.85
303 0.85
333 0
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图12. 无冷却系统时缩孔缩松的情况 图13.加入冷却系统时缩孔缩松的情况
4 结论
（1）、应用了AnyCasting铸造模拟软件对高压压铸发动机缸体进行了模拟，模拟出的卷气位
置在实际生产的铸件中剖切发现有细微的气孔，通过合理的增设渣包，模拟得到了较好的结
果；模具经过修改后，实际生产的铸件质量也得到了提高。
（2）、采用预先设计的低压汽车轮毂的铸造工艺进行了模拟分析，发现充型及保压过程存在
的问题，有效指导了工艺设计部门的工艺改进。通过对轮毂铸件的缩孔缩松分析，确定了设
置冷却系统的位置及系统作用的效果。
（3）、介绍了高压压铸发动机缸体及低压铸造轮毂件的模拟分析与实际生产相结合的案例，
可以看到铸造模拟软件对实际生产工艺具有的指导作用。随着铸造模拟软件的不断完善及企
业使用经验的增加，其对工艺设计的指导作用也得到了越来越多企业的认可
[3-5]
。
参考文献
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