_近開發(fā)的鑄造模擬軟件對煤機設(shè)備機床鑄件的凝固過程和充型過程進行模擬。通過對凝固過程的溫度場和鑄造缺陷的分析，依據(jù)分析結(jié)果對工藝進行改進,_后設(shè)計出合理的鑄造工藝。鑄造過程計算機模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，_工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。
　
好多鑄造廠家傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計方法往往依賴于直覺經(jīng)驗，在鑄件結(jié)構(gòu)較為簡單和鑄造類似鑄件時，經(jīng)驗可能起到_的作用；在澆鑄大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗時，只能通過反復(fù)工藝實驗來確定工藝；當工藝存在重大失誤時，可能使得工藝方案被_推翻。通過工藝反復(fù)實驗來確定工藝的方法，可能導(dǎo)致先前制作的模具報廢，對于大型鑄件來說模具費用會相當高，這會造成重大經(jīng)濟損失，同時嚴重影響新產(chǎn)品的試制，延長新產(chǎn)品的試制周期。近年來鑄造過程計算機模擬技術(shù)得到飛速發(fā)展，使得通過鑄造模擬來確定鑄造工藝成為可能，鑄造過程計算機模擬可以減少或取消新產(chǎn)品的工藝實驗，能夠有效地避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，_工藝的可靠性，縮短新產(chǎn)品的試制周期。通過模擬分析發(fā)現(xiàn)工藝存在的問題，采取工藝改進措施后再次進行模擬，直到鑄造工藝趨向合理。
　　
※鑄造工藝方案設(shè)計
　　
1、鑄造工藝方法的選擇：
　　
由于鏟板屬于煤礦設(shè)備關(guān)鍵鑄鋼件，結(jié)構(gòu)雖然比較簡單，但厚薄不均，熱節(jié)位置較多，產(chǎn)品工作環(huán)境惡劣，質(zhì)量要求較高，外輪廓尺寸為1932×430×380，鑄件毛坯在機加工和去應(yīng)力處理后要進行組焊、裝機，鑄件的零件表面質(zhì)量，內(nèi)部質(zhì)量和配合尺寸要求較高。為_順利充滿和厚大部位不產(chǎn)生疏松，特別_在焊接處和裝配位置處的質(zhì)量和尺寸，通過澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆注時間的控制減少和避免氣孔和渣孔產(chǎn)生，通過造型、涂料及澆注溫度等方式_表面質(zhì)量，考慮鏟板質(zhì)量、批量的要求，結(jié)合我廠鑄造現(xiàn)場生產(chǎn)能力，_后選用砂型重力鑄造和改性水玻璃砂工藝的工藝方案。鑄型選用：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600℃，冒口套：保溫材料。
　　
2.澆注系統(tǒng)位置的選擇：
　　
鏟板長度方向是裝配配合位置、鏟板工作位置為_長方向法向及鏟板前端和各加強筋根部組織要求高，不允許有縮松、氣孔等鑄造缺陷，為了使得鑄件實現(xiàn)順序凝固且_工作位置的力學(xué)性能。滿足要求的工藝分型有幾種，通過鑄造工藝設(shè)計軟件及工藝模擬軟件確定。
　　
※三維建模
　　
1、鑄件的三維建模：
　　
采用軟件對鑄件進行三維建模，先將鑄件毛坯輸出，進行鑄造工藝設(shè)計確定分型面，鑄件擺放位置，確定工藝布置，冒口大小，澆注系統(tǒng)大?。辉偻ㄟ^鑄造工藝模擬軟件進行鑄造過程模擬，_后確定可行澆注工藝方案。
　　

 

鑄件毛坯
　　
鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的三維建模：
　　
由于在工藝模擬時，鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套屬于工藝裝配體部件且各部件材料及屬性都不一樣，三維建模_建模工藝部件與實際生產(chǎn)工藝部件的位置、大小一致，要求鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套間面貼合。由于鑄件的一些地方是不規(guī)則的曲面所以鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的形狀也為不規(guī)則曲面形狀即為隨形鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套，同時由于鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套不連續(xù)相互間孤立、分散，所以在建模時也應(yīng)分散分布，相互間不相連，而在工藝模擬時要求同種材料工藝部件組合成一個整體，生成一個STL文件。鑄件毛坯三維模型如圖1所視；鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套的工藝三維模型如圖2所視：
※工藝確定步驟
　　
1、采用CASTSOFT/CAD鑄造工藝設(shè)計模塊進行工藝熱節(jié)計算，確定冒口位置和冒口大小，確定鑄件工藝布局，確定澆注系統(tǒng)。
　　
2、采用CASTSOFT/CAE鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬，通過對鑄造充型過程、凝固過程進行模擬及缺陷分析，_后得到可行的鑄造方案。
　　
※前處理：
　　
本次模擬時，鑄件毛坯進行網(wǎng)格剖分的網(wǎng)格尺寸為4mm×4mm×4mm，共剖分網(wǎng)格1000萬單元。
　　
※鑄造模型構(gòu)建及模擬計算：按工藝要求添加砂型重力鑄造相應(yīng)的工藝參數(shù)。參數(shù)設(shè)置如下：鑄件材料：ZG30CrMo，鑄型材料：改性水玻璃砂，型芯選用：水玻璃砂，澆注溫度：1600℃，冒口套：保溫棉。
　　
※鑄造工藝設(shè)計及鑄造工藝方案初定
　　
通過對鑄件毛坯不同布局工藝熱節(jié)位置的確定，分析選擇便于實際生產(chǎn)的方案進行工藝設(shè)計，確定冒口位置和大小，確定澆注系統(tǒng)。
　　
　　通過鑄造工藝設(shè)計模塊進行不同工藝布局的鑄件毛坯工藝熱節(jié)位置計算和現(xiàn)場生產(chǎn)條件分析，_后選擇左邊工藝布局位置并進行了工藝冒口設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，待采用鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬驗證和工藝調(diào)整。
　　
※鑄造工藝結(jié)果顯示及工藝合理評定：
　　
采用CASTSOFT/CAE鑄造工藝模擬模塊進行鑄造過程模擬驗證，通過凝固過程、溫度場及縮孔、縮松的判定可以看到左圖工藝冒口尺寸偏小，為節(jié)省鋼水，采用不加大冒口而引入冒口套工藝消除缺陷，通過模擬鑄件補縮工藝比較合理，存在嚴重縮孔缺陷位置消除。
※實際生產(chǎn)和現(xiàn)場加工
　　
通過CASTSOFT/CAE鑄造工藝設(shè)計和工藝模擬，并進行試澆注，檢驗、探傷，鑄件毛坯滿足質(zhì)量要求，進入批量生產(chǎn)。
※結(jié)果與分析：
　　
使用CASTSOFT軟件可以有效地預(yù)測出工藝設(shè)計中存在的問題，能夠預(yù)測出鑄件可能存在的鑄造缺陷，并根據(jù)此模擬結(jié)果改進、優(yōu)化鑄造工藝。利用三維建模軟件可以很方便地進行鑄件毛坯、澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、冒口套等改進，同時利用CASTSOFT軟件可以對鑄造工藝參數(shù)如：澆注溫度、充型時間、鑄型材料、冒口套、冷鐵等的改進，改進后再次進行模擬，經(jīng)過多次改進直到消除鑄造缺陷。這對于大型復(fù)雜鑄件有很重要的意義，它可以減少工藝試驗的次數(shù)，甚至可以取消工藝試驗，_鑄件一次試制成功。從而大大縮短新產(chǎn)品的試制周期，提高企業(yè)的競爭力。依據(jù)此次模擬結(jié)果制定的工藝用于生產(chǎn)后，效果良好，前后共鑄造200套鏟板，鑄件在機械加工后沒有發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，組焊時未發(fā)生缺陷現(xiàn)象。能夠滿足設(shè)計要求，從而也驗證工藝模擬的有效性。
　　
※經(jīng)驗與實際總結(jié)：
　　
通過模擬可以總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗：
1、采用計算機進行鑄造工藝設(shè)計直觀且速度快，有利于新產(chǎn)品工藝開發(fā)和工藝優(yōu)化。
2、組合使用CASTSOFTCAD/CAE鑄造工藝設(shè)計模塊和模擬模塊可大大節(jié)省工藝設(shè)計和模擬的時間和次數(shù)，模擬結(jié)果與實際相符。
3、采用冒口套可節(jié)省鋼水，減小冒口尺寸。
4、砂型重力鑄造改性水玻璃砂工藝適合鑄鋼件生產(chǎn)，鑄件應(yīng)力小，表面比較光滑。
_機械大型鑄造廠家，床身鑄件均采用樹脂砂，消失模實型鑄造，單件達到70噸以上，年生產(chǎn)量在9500噸左右。機床鑄件包括機床床身、工作臺、立柱、橫梁、龍門頂連接梁，床身鑄件耐磨性與消震性好。熔點比較低，流動性良好，收縮率小。