摘 要：本文基于大学生铸造工艺设计大赛对大型横梁作品进行工艺设计与数值模拟分析。运用三维建模软件对产品实体和浇注系统进行建模分析，再运用 JSCAST 仿真模拟软件对设计的方案进行模拟计算，分析模拟结果的充填过程、凝固过程、温度分布及缺陷类型和分布，并在此基础上对铸造工艺进行优化。以此保证铸件重要工作面的加工精度和良品率，提高生产效率，改善铸件的内在质量和外观质量，节省原材料和能源，降低成本与减少工艺中的污染。
关键词：横梁；树脂砂；数值模拟；铸造工艺
本次铸造工艺为横梁的铸造工艺，横梁的材质为 ZG20Mn，一般用于大型机床车床。考虑到铸件的尺寸较大，通常采用手工造型生产，树脂砂造型，开放式顶注浇注。而铸钢的熔点高，过热度较小，凝固温度区间较宽，收缩性较大，且钢水流动性不好，在铸造过程中易产生应力集中、缩孔、缩松、变形、开裂等缺陷，大大降低铸件的力学性能。因此为了保证铸件的重要工作部位的工作要求，提高铸件质量，需合理添加冒口和冷铁，实现铸件的顺序凝固，消除铸件中的缺陷，保证铸件有较高的工艺良品率。本研究利用 JSCAST 仿真模拟软件对该大型横梁铸件的工艺进行数值模拟分析，以达到优化效果，降低成本，符合工厂生产中经济性要求。
1 零件结构分析
1.1 零件的形状和特点
铸件整体结构相对对称，内部为较复杂的空腔，质量 5488Kg，长 2700mm，宽 1280mm，高 585mm。该横梁属于大型机床的重要组成零件，其横梁导轨主要起车刀纵向进给导向以及支撑刀架台的作用，因此对横梁工作面的加工精度要求较高。为了保证铸件的重要工作部位的工作要求，最后把铸件的工作部位放在铸件下方，提高铸件质量。在需要机械加工的部位，铸件不应有激冷拐角或反白口，以防止铸件发生裂纹或钻孔困难。
1.2 造型、造芯材料的选择
采用树脂自硬砂作为砂型和砂芯，因树脂砂重量轻、制造周期短、可不加工直接投用，且具有良好的流动性、易紧实、脱模时间可调节、硬化后强度高、在铸造过程中不易变形，并且树脂自硬砂刚度高，在浇注和凝固过程基本上无形变位移现象，因此呋喃树脂自硬砂工艺能使砂芯达到高的尺寸精度，同时树脂自硬砂不用烘干，缩短了生产周期，型砂易紧实，大幅降低了工人的劳动强度。
