傳統鑄造工藝范文

導語：如何才能寫好一篇傳統鑄造工藝，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：鏨花；澆鑄

鏨花，始于春秋晚期一直延用至今，通常使用鋼制的各種形狀的鏨子，用小錘敲擊鋼鏨，將花紋鏨在退過火的條形塊狀金屬表面，使作品富有藝術感染力。

鏨花鏨子品種很多，常用有半圓鏨子，拋線條用的拋鏨。面斜有一定的角度，大小尺寸分檔，大口有鋒利和稍鈍。肌地鑿品種較多，一般有麻沙鏨子，粗中細三種。鏨子頭部大小也有多種，來斯點鏨子有凹凸，粗細大小分布檔，夾線鏨子有雙線三種，多線，有花鏨子品種非常多。要做出一件好的鏨花飾品，要會制作鏨花鏨子。制作鏨子時一定精確度要高，細小鏨子可以在顯微鏡下放大15倍操作，制作完畢將鏨子的鏨口用機械布輪拋光達到鏡面版，這樣鏨刻出來的線條平整度、光潔度很好。接下來飾品拋光就容易了，不然拋光時鏨刻印記是較難處理的。

傳統手工鏨花的弱點在于：一是處理立體感較強圖案時非常費工時。二是金屬器物表面沖出凸起的花紋圖案或人物，在處理時會出現沖壓破裂通洞導致器物報廢，造成前功盡棄。市場上一般很難找到圖案立體感較強的金屬器物，盡管有極少部分出現，但都是焊接上去的，使用的時間長了會出現焊接點，焊接點是由不同的賤金屬合成會造成發黑變色甚至脫落，影響美觀，失去觀賞價值。若是焊接在貴金屬器物上則影響純度，而且在鏨刻過程中貴金屬損耗偏高。但是用金屬鑄造（金屬鑄造是將金屬熔化后澆鑄到各種模型的空胚里，金屬液充滿了空腔冷卻后成型）則能夠制作造型復雜的鑄件，且制作準確，大大降低了金屬的損耗。

真空加壓鑄造，首先做出膠模或合金模，其次注出蠟模，最后鑄模成型。真空加壓鑄造只要做出蠟模就可壓鑄成型，大大提高工作效率并可大批量生產。大批量生產先起版，沒有蠟版，后期的生產就成了無米之炊；蠟版質差，后期的生產則成了無用功。目前首飾生產起版工藝分起銀版、手雕蠟版、電腦設計噴蠟（樹脂）版三種。這三種起版方式各有優劣，其中手雕蠟版，憑借其經濟低廉，造型生動，上手簡單而成為各大首飾企業主要的起版技法之一。不過真空加壓鑄造也有其缺點，超大超薄的工件金屬飾品可以進行鏨花工藝，超過60×60cm就成功率很低，而且金屬收縮性大，澆鑄出來的飾品與原設計的尺寸有所出入。

鏨花工藝與壓鑄工藝各有優缺點，若是把兩種工藝取長補短，便能做出一件件精美絕倫的藝術品。本人制作的牡丹鏤空浮雕手鐲，寬2.6厘米、周長18厘米、厚2厘米（如圖一），如果傳統采用鏨花工藝，在畫面較小的板材上鏤空較細小的線條而且浮雕，會出現斷裂或花樣變型，難度較大，花費工時較多，整個飾品就失去了原有的的風格和個性化。

如何解決這個問題？我使用的是雕蠟失蠟加壓鑄造成型再結合手工鏨刻。由于鑄造的飾品密度小，分子之間結構松，在經常佩戴時會出現斷裂，在雕蠟模時我們只要結合上鏨花工藝雕刻出花紋輪廓，然后真空加壓鑄造成型，等冷卻后清洗飾品表面的石膏雜質，然后進行飾品表面鏨刻。在鏨刻過程中不斷壓緊金屬分子之間的結構，增強密度，使得首飾結構更加牢固，使用時間更長、更耐磨、質感更強。

對稍大一點的金屬飾品，也可以將兩種工藝互相結合。本人制作的百鳥朝鳳杯，采用鏨花藝術與現代真空加壓鑄造有機結合，百鳥朝鳳杯重322克，寬11.1厘米，高15.7厘米（如圖二），內蓋，杯身，杯把，腳四部分組成。百鳥朝鳳杯傳統工藝制作流程：首先需花很長時間將銀片錘揲成型；其次錘揲成型后在往金屬內注鏨花膠；最后進行鏨刻。杯把、腳、蓋也是同樣方法制作。

如果我們采用真空加褐造結合，先做蠟模，但不必把圖案細雕，把圖案輪廓雕出來就行，若手工鏨刻較薄的地方做蠟模時多加一點蠟，厚的地方少一點蠟，這樣就用失蠟法加壓鑄造成型，這樣就已經完成了一件半成品工藝，同時也省去了錘揲的漫長工序。就可以往器物內注入鏨花膠或錫鉛進行鏨刻（鏨花膠，鏨花膠的配方：松香1.4kg、石膏粉0.9kg、油脂0.9kg，它具有較強的粘度和彈性，使用方便，去除時也比較容易，是一種最理想的聚合物。它用以支撐鏨花的金屬板，硬度正好合適承受金屬的敲擊。同時，當鏨子敲擊特定部位時，它又能適當凹陷。以本人制作多年的經驗鏨花膠適合于厚度0.6毫米以下的金屬器物；0.6毫米以上較厚的金屬器物鏨刻時注入錫、鉛鏨刻效果會更佳。但必須在金屬里外涂一層石膏粉或紅土，起到隔絕錫、鉛與金屬器物相粘。被粘處若處理不當后果極嚴重，導致金屬胎體報廢。等到內部注入的錫、鉛或鏨花膠冷卻后就可以進行鏨刻，鏨刻中金屬要多次退火，使金屬變軟，延展性更強，有利于內部沖刻，等鏨刻完畢將金屬器物內鏨花膠加溫熔化倒出可備下次反復使用。若用鉛或錫加溫不能過急或過高，達到錫、鉛熔化溫度就行。待融化后倒出，若器物腔內有極少鉛錫粘在金屬表面，用化學藥水硝酸60%濃度浸泡，把金屬表面附有殘留的錫、鉛腐蝕清理干凈。雖然這樣也有一定的損耗，但可以回收），這樣可以一次鏨刻完成。不僅大大縮短工時，提高了效率，而且鏨刻出來的圖案主體感強，生動逼真，金屬厚薄均勻，精美絕倫。杯把，杯腳，蠟模精雕，一次性澆鑄成型，然后組合各個部件，接下來打磨拋光，一件藝術品就這樣誕生了。

篇2

【關鍵詞】金工實習；鑄造工藝；教學效果

0 引言

金工實習是高等工科院校機械類專業和相關專業的一門高水平的實踐性技術基礎課?！俺缟袑嵺`，回歸工程”的理念，促使高等工科院校對大學生工程設計、制造和管理等綜合能力進行培養，同時起到培養學生接觸工程實際、理論聯系實際及實踐動手能力的作用，是增強學生綜合素質的一條重要途徑[1-2]。通過一段時間的實習能為學生今后走上工作崗位奠定一定的基礎，以拓寬學生的就業面和增強學生的適應性。

鑄造工藝作為金工實習的重要組成部分，旨在讓學生掌握各種常規的鑄造方法，熟悉鑄造生產工藝過程、特點和應用，了解先進的鑄造工藝與技術[3]。但在實踐教學中，發現由于受傳統教學模式等各方面的影響，教學效果不佳。為此，本文結合自身的教學實踐，淺談在教學方法等方面應進行的探索，提高金工實習鑄造工藝教學效果，以滿足現代企業對具有創新能力和動手能力的高素質人才的要求，達到培養人才的目的。

1 課堂教學實踐及思考

目前，大多數高校依然采用一種所謂的“師傅帶徒弟”，手把手的教學模式。即指導教師根據鑄造工種，先講述鑄造工藝基本原理、操作方法及安全操作規程。其次，找一個具體零件講解其加工工藝并進行示范加工。最后，讓學生依次完成該零件的加工，依據加工的質量作為評定學生的實習成績[4]。由此而造成學生被動地學習，缺乏自主學習的積極性。整個實習過程學生一直處于模仿或重復教師動作的狀態，沒有自由發揮的空間，不利用培養他們的創新能力及獨立思考能力。

所以，從提高學生的綜合分析能力和動手能力著手，充分調動學生學習積極性為出發點，促進金工實習鑄造工藝的教學效果。筆者進行了積極的思考，具體探索如下，以提高學生學習的積極性。

（1）打破教學常規，讓學生主動參與進來。在鑄造實習開始之前，讓學生憧憬自己當工程師的場景，想象自己想要做些什么有價值，有意見的零件，比如坦克、飛機等兒時的玩具等。讓自己設計產品，當然前提要求學生所設計的產品要根據現有設備及條件能夠鑄造出來為宜。

（2）采取提問的方式引導學生，激發學生獨立思考的能力。通過詢問方式，咨詢學生通過什么樣的方式才能制造出自己所設計的產品，促使他們想迫不及待的知道答案，以此調動學生思考積極性，提高學生的興趣。之后告知學生這次實習主要的工藝――鑄造，就是現代企業里用來生產復雜金屬零件最常用的方法之一。

（3）從實例出發，通過多媒體視頻，動畫和圖片形式展現出鑄造工藝的流程，以增強學生對鑄造工藝的感性認識。由于多媒體展出的效果直觀，易懂且形象，能夠極大調動學生積極性。使學生有一個感性認識，為后續課程的講解打下基礎。

（4）與學生一起從多媒體視頻提供的實例中總結出鑄造工藝的概念，原理，操作方法及安全操作規程。其中，將視頻展示的內容與講解的內容結合起來，可以讓學生以提問的方式，反復觀看視頻以強化理解知識點。

（5）與學生一起將學生設計的作品澆注出來。根據現有設備及條件，幫助學生制定出合理的鑄造方法，使用設備將學生的作品澆注出來，讓學生體會到實習帶來的成就感，激發學生學習熱情，并因此達到熟練掌握的目的。

2 總結

針對大多數高校采用的金工實習的教學模式出現的問題，以提高學生學習積極性為出發點，結合筆者的教學實踐，提出了如下步驟的教學方法：首先，讓學生主動參與進來，采取提問的方式引導學生。其次，從實例出發增強學生對鑄造工藝的感性認識，并從實例中總結出鑄造工藝的概念、原理、操作方法及安全操作規程。最后，將學生的作品澆注出來，激發學生學習熱情。所提出的方法極大地提高了學生學習的積極性，提高了課堂上金工實習鑄造工藝教學效果。

【參考文獻】

[1]謝志余，周新弘.金工實習[M].蘇州：蘇州大學出版社，2013.

[2]龔園，梅丹.工科高校金工實習教學體系改革研究[J].實驗實踐教學，2013（2）：129-130，148.

篇3

關鍵詞：乙二醇醋酸酯 鑄造工藝 合成 固體催化劑

乙二醇醋酸酯主要包括二醋酸酯與一醋酸酯，按照一定的比例將這兩種酯混合在一起，使其可在鑄造工藝中可作彩色照相術中的增色劑、水玻璃中的固化劑、油漆去除劑或者鑄模中的粘結劑。所以，研究和分析乙二醇酸酯的快速合成具有很重要的意義以及廣闊的前景

一、乙二醇酸酯的快速合成

乙二醇是一種無色無臭的液體，能和丙酮以及水互溶，在催化劑的作用下，進行加熱的話，可以使分子間或者分子內失水

傳統的乙二醇酸酯合成工藝通常采用的是酸酯鹽酯化法，即二溴乙烷和醋酸酯反應，把醋酸和吡啶作為催化劑，這種方法的產率一般在55%～61%，其合成的工藝回流時間比較長，同時其原材也比較昂貴，毒性比較大，不便于工業化的生產。據國外的相關調查資料顯示，在工業化生產過程中，均采用的是強酸性催化劑，比如甲苯磺酸和濃硫酸等，這些對設備都會造成嚴重的腐蝕，對環境造成污染，同時其反應時間比較長。因此，本文筆者試圖利用乙二醇來作為合成原料來制作EGS，其合成方法主要如下：按照一定的比例，在三口瓶中加入適量的乙二醇，通常情況下，其加入量為0.2mol～0.3mol，同時加入0.6mol的冰醋酸，其中固體Lewis酸催化劑占有醇酸重量比大約在0.4%～1.3%，并安裝溫度計，進行冷凝管的回流，待加熱和回流1h—3h以后，再實施蒸餾，首先將水與酸蒸餾出來，接著再按照不同沸點的范圍要求來截取下面三種餾分，即酯頭液、二酯和一酯，最后再把酯頭液放到原來的三口瓶中，便于下次合成反應的實施。

二、合成工藝的研究和分析

1.不同類型催化劑對于酯化反應所造成的影響

在本實例中，我們分別選用了六種不同類型的固體Lewis酸催化劑來實施試驗，同時將其和硫酸催化劑來進行比較，對其進行篩選，選用兩種比較好的催化劑，其主要如表1所示。

通過表1我們可以發現，其中ZnCl2作為催化劑的效果是最好的，其次再是FeCl3， FeCl3這種催化劑的效果雖然比較差，但是其價格較為廉價且容易獲得。若從經濟效益出發的話，可利用這種催化劑作為乙二醇酯化中的催化劑

2.酯化工藝的試驗條件

在選擇酯化最優工藝的條件時，必須要經過認真地篩選，本文通過三因素三水平的正交試驗法來選擇，其相應結果如表2所示

3.應用酯頭液

在酯頭液中，其主要包含的成分為酯產量，這種成分不僅能夠有效降低原材料的消耗，繼續利用前一次酯化以后少量的乙二醇、EGS、酯酸以及水，同時還能提高EGS總頭液的利用率，通過酯頭液來比較這些不同的催化劑，其對比較結果如表3所示。

三、鑄造工藝的應用試驗

所謂鑄造就是把經過熔煉以后的金屬液體適量地注入到鑄型中內，通過冷卻和凝固以后，以此獲取所需零件的一個制作過程。在制造過程中，鑄造是一種比較常用的方法，其優點是制造成本較低，工藝靈活性較大，能夠獲得大型或者一些復雜形狀的鑄件，目前在機械制造過程中鑄造工藝被廣泛地應用。隨著鑄造技術的不斷發展，出現了很多的新鑄造方法，比如連續鑄造、低壓鑄造以及陶瓷鑄造等，同時人們對鑄造成本、鑄造自動化、鑄造質量以及鑄造精度等要求也越來越高，其鑄造技術向著高質量、清潔化、精密化、自動化以及大型化發展。鑄造工藝的流程主要為：熔煉金屬—制造模型—澆筑和凝固—脫模清理等，在鑄造工藝中采用的材料大多為鑄鋼、鑄鐵以及鑄造一些有色合金，如鋁、鉛、銅或者鋅等。鑄造工藝的種類可分為三種，即砂型鑄造、重力鑄造以及壓力鑄造等，其中常用的方法為砂型鑄造法，其次再是特種鑄造法，比如：石膏型鑄造、金屬型鑄造以及熔模鑄造等，而砂型鑄造又可分為消失模鑄造、粘土砂型鑄造、樹脂自硬砂型鑄造以及有機粘結劑砂型鑄造等

本文筆者利用固體ZnCl2與FeCl3催化劑來合成EGS-Ⅰ與EGS-Ⅱ，根據不同的比例將其配制成為以下已經幾種乙二醇醋酸酯，即EGS-A、EGS-B、EGS-C和EGS-D等，把這幾種乙二醇醋酸酯作為鑄造工藝當中水玻璃的固化劑，并實施相應的試驗，這幾種乙二醇醋酸酯的固化性能主要如表4所示。

從表四我們可以發現，EGS-A、EGS-B、EGS-C這幾種乙二醇醋酸酯可水玻璃砂中優良其快速的固體劑，而EGS-D則可以作為一種慢速固化劑。

通過上述文中，利用固體Lewis酸作為催化劑來進行乙二醇醋酸酯混合物的合成，我們可以發現其具有以下幾個方面的優點：第一，該催化劑容易獲得，且腐蝕污染比較少；第二，其合成工藝較為簡單，同時其反應的時間比較短；第三，在反應以后不需處理大量的堿液，能夠充分地利用酯頭液，有效降低原料的消耗，提高其工藝的產量；第四，通過這種方法合成的產品，能夠配制成為水玻璃砂酯系列中一種優良的固化劑，可在鑄造工藝上進行廣泛地推廣和應用

四、結束語

綜上所述，隨著我國信息技術以及工業技術的不斷發展，在機械制造業中鑄造工藝占有很重要的地位，尤其是一些大型鑄件的質量好壞將會直接影響產品自身的質量。本文通過對乙二醇醋酸酯的快速合成方法進行簡要地概述，通過相關試驗以及其在鑄造工藝中的應用，證明該方法能夠大大提高產品的產量和質量，減少產品所需的成本。

參考文獻

[1] 滕俊江，李春海，馬麗群等.離子液體催化合成乙二醇丁醚醋酸酯[J].化學研究，2011，22（6）：46-48.

[2] 馬楷，劉紹英，姚潔等.金屬醋酸鹽催化合成聚丁二酸乙二醇酯預聚體和碳酸二甲酯[J].應用化學，2010，27（11）：76-81.

[3] 喬艷輝，張慶，韋其技等.固體超強酸SO42-/ZrO2催化合成乙二醇乙醚醋酸酯[J].精細化工中間體，2011，41（1）：45-48.

篇4

【關鍵詞】電磁場；管坯；水平連續鑄造

銅和銅合金管坯鑄造是一項十分復雜且重要的工作，鑄造工藝工作包括很多方面，而水平電磁連續鑄造工藝作為銅和銅合金鑄造工藝中最重要的鑄造方法，其鑄造工藝的水平和質量將直接影響著整個銅和銅合金管坯鑄造質量，關系著后期管坯的使用周期和使用壽命。因此，探討、分析銅和銅合金管坯水平電磁連續鑄造工藝具有重要的作用和意義，只有管材生產工作人員重視工作、研究工作中水平電磁鑄造工藝，最終，才能提高整個通與銅合金管坯鑄造工藝的水平和質量。

一、銅與銅合金冷凝管的生產

（一）紫銅冷凝管的生產

紫銅冷凝管的生產方法主要包括兩種：鑄軋法和焊接法。鑄軋法主要具有投資少、能源消耗量低、模具費用低以及工藝流程短等優勢，并且成品率可高達85%以上，但其主要的缺點就是對管坯表面的質量要求比較高，在鑄軋前需要將表面的缺陷用銑面處理干凈，并且在一定程度上受規格限制，同時采用傳統鑄軋工藝下的空心銅管坯中晶粒粗且大。但是隨著科技的發展，鑄軋法已經逐漸代替原有的鑄造方法，取得了非常好的效果。焊接法主要的優點就是可以使用多種模具且能夠生產出較為復雜的齒形管材，同時，不需要。但是，同樣也存在一定的缺陷，例如，成本較高，銅帶的毛刺、飛邊以及表面質量等要求較高。

（二）白銅冷凝管的生產

白銅冷凝管的生產主要包括三種：擠壓法、冷軋法以及鑄軋法。擠壓法是使用最為廣泛的一種方法，其優點是管材晶粒組織細小、管坯質量較高，而缺點是制造工藝要求過高、擠壓難度大、模具種類多等，成品率僅為45～50%左右。冷軋法主要優點有投資小、占地小、能源消耗量低以及模具費用低。根據相關研究表明該方法生產下的成品率為60%。而采用冷軋法主要的缺點有：在鑄軋前應該將表面的缺陷采取銑面處理；在生產過程中容易出現開裂、軋斷等質量問題等。鑄軋法目前已經形成了大規模的生產，鑄軋法主要的優點就是工程投資費用低、能源消耗率低以及工藝流程短等，而相應的缺點所需溫度高、磨損嚴重等。

二、銅與銅合金管坯水平電磁連續鑄造工藝

（一）紫銅管坯水平電磁連續鑄造工藝

銅管坯水平連續鑄造裝置主要包括牽引系統、結晶器系統、保溫爐以及熔化爐等。在生產過程中，熔化爐應該采用中頻感應電爐，在生產過程中可以產生電磁感應使爐料產生感應電流，并提高爐內溫度直至溫度可以將爐料熔化，并且還要避免金屬液吸氣氧化，在熔煉過程中應該在金屬液的表面鋪蓋150毫米到200毫米的木炭，并且在金屬液出爐之前采用Cu-13%P對其進行脫氧，然后脫氧之后的金屬液通過流槽導入保溫爐內。保溫爐主要采用工頻有芯感應爐，是一種耐火材料容器，用來儲存金屬液的裝置。保溫爐能夠保證金屬液在鑄造過程中準確的控制其溫度和化學成分，從而實現連鑄過程順利進行并且還具有凈化金屬、去除雜質的作用。牽引系統主要是由控制柜、牽引桿以及拉坯機等構成，其中拉坯機是整個牽引系統中最重要的組成部分，不僅影響著連鑄能否正常運行，而且對連鑄坯的質量也造成直接影響。按照結晶振動方式主要可以將水平連鑄設備分為兩類，而常見的拉坯方式有三種：1、拉-反推式；2、拉-反推-停-反推式；3、拉-停-反推-停式。合金強度是選擇拉坯模式的主要因素之一，拉-反推式主要適用于強度高的金屬；拉-反推-停-反推式主要適用于中等強度的金屬；拉-停-反推-停式主要適用于低強度的金屬。銅和銅合金屬于強度低的金屬并且還容易產生裂紋等問題，因此主要選擇第三種方式。第三種拉坯方式還具有以下優點：冷卻時間久；能夠增強坯殼厚度；提高管坯質量且降低拉坯阻力。

結晶器系統主要分為兩個部分：冷卻系統以及石墨模具。冷卻系統主要分為兩個部分：一冷和二冷。其中一冷區主要是在水平連鑄過程中將金屬液的熱量散出，同時當管坯從一冷區出來進入二冷區后，直接噴水將管坯冷卻下來。二冷區的冷卻水流量隨著管坯的溫度升高而增大。電磁系統主要由兩個部分組成：電磁發生器以及電源。電磁發生器中的磁軛能夠產生強烈的磁感應強度，并且磁感應強度越高金屬液的攪拌強度以及流動速度也會隨之增加，在使用時還要考慮其使用的安全性。影響電磁發生器的磁感應強度還有一個因素就是壓板的材質，而在水平電磁連續鑄造銅管坯時，弱導磁的不銹鋼是爐前壓板材料最適用的材料，可以避免或是減少對電磁發生器的影響。

（二）BFe10-1-1白銅管坯水平電磁連續鑄造工藝

本文主要分析的是BFe10-1-1白銅管坯的水平電磁連續鑄造工藝，在熔煉過程中，主要采用中頻感應電爐熔煉銅合金液并將石墨坩鍋作為爐膛內襯，同時，為了避免合金元素遇氣氧化，可以在金屬液的表面鋪上30毫米厚烘烤后的木炭。將電源的頻率設定在2500Hz，并采用快速鉑銠熱電偶對金屬液的溫度進行測量，達到出爐的溫度之前還要通過Cu-15%Mg中間合金對金屬液進行脫氧，為了避免在澆包轉注使金屬液溫度降低，因此，我們可以將澆包的溫度控制在650℃。

BFe10-1-1白銅管坯的水平電磁連續鑄造過程中容易產生一些缺陷，例如，裂紋、冷隔以及氣孔等。裂紋產生的重要原因就是在鑄造過程中，由于金屬液在冷卻時，隨著溫度的降低，管坯的表面開始收縮，但是管坯的內外溫度存在一定的差別，因此，導致管坯的外部收縮量大而內部收縮量小，從而產生拉應力和壓應力，導致管坯出現裂紋。在鑄造過程中為了降低這種缺陷，應該盡量采取低溫澆注的方式。冷隔產生的主要原因是澆注溫度過低而冷卻強度過大而造成的。在澆注過程中，由于溫度過低導致金屬液在石墨模具中很難完整充型；而在凝固區域，由于金屬液的溫度降低而導致其表面形成薄坯殼，所以可以適當采用降低一次冷卻溫度、增加澆注溫度的方法盡量避免出現這種缺陷。氣孔產生的原因是配置合金時采用的爐料中含帶一定量的油污、水分等雜質，在熔煉過程中容易造成熔體吸氣，而且溶解在金屬液中的氣體是極度不穩定的，在凝固過程中，金屬液中的溶解度會急速下降，從而引起大量的氣體溢出，由此，產生了氣孔。為了改善這種情況，我們可以采用新舊料搭配使用以及舊料加入前加熱的方法，同時，還要注意在熔煉和保溫的階段要對脫氧劑加入量進行嚴格控制。

結束語

綜上所述，本文主要分析了本文主要分析了銅與銅合金管坯水平電磁連續鑄造工藝。水平電磁連續鑄造工藝是管材生產中最重要的一種生產方式，筆者希望更多的專業人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為提高我國銅與銅合金管坯水平電磁連續鑄造工藝做出重要的貢獻。

參考文獻

[1]閻志明.銅及銅合金管坯水平電磁連續鑄造技術研究[D].大連理工大學，2009.

[2]朱慶豐.鋁合金差相電磁水平連續鑄造工藝及理論研究[D].東北大學，2009.

[3]劉寧.復層鋁合金管坯水平連鑄技術研究[D].大連理工大學，2013.

[4]孫建波.復層鋁合金鑄坯連續鑄造技術研究[D].大連理工大學，2011.

篇5

(1.棗莊市盛源榮達實業有限責任公司，山東棗莊，277519；2.山東理工大學，山東淄博，255049)

摘要：本文利用快速成型、硅溶膠翻模及樹脂模具制造工藝，開發了一種汽車輪轂樹脂鑄造模具的快速制造技術。用該工藝制造的鑄造模具的尺寸精度、表面光潔度和表面硬度都很高，可滿足鑄造的工藝要求。

關鍵詞 ：汽車輪轂，樹脂鑄造模具，快速成型，硅溶膠翻模

作者簡介：翟傳偉（1989-），男，山東棗莊人，本科，主要從事鑄造工藝的研究。基金項目：山東省研究生教育創新計劃項目（SDYY13132）資助課題。

1 引言

在鑄造過程中，模具是必不可少的鑄造工藝裝備，以往的鑄造模具多是采用木質或是鋁質的。傳統的模具制造方法由于制造工藝復雜，所以具有本身所固有的一些缺點，如制造成本高、生產周期長、產品改進困難等。

本文針對汽車輪轂鑄鋼鑄件， 將快速成型[ 1 , 2 ]、硅橡膠翻模以及樹脂模具制造等技術[ 3 , 4 ]有機結合在一起， 開發出了快速制造用于垂直分型無箱造型的樹脂鑄造模具的新工藝， 滿足了該鑄件生產的需要。用快速成型技術制造的原型材質為光敏樹脂， 其強度和表面硬度不高， 不能直接使用， 所以本文將原型翻制成表層耐磨和背層強度高的環氧樹脂復合材料來制作鑄造模具。用該工藝制作的模具具有尺寸精度， 表面光潔度和硬度都較高， 制造周期短的優點。

2 樹脂鑄造模具快速原型的制作

本文在該汽車輪轂鑄件零件圖的基礎上，根據鑄件的技術要求和查表所得的加工余量、拔模斜度、收縮率、鑄件尺寸公差等工藝因素（其中收縮率的選取還考慮到硅橡膠凹模、樹脂鑄造模具的制造翻制誤差、自身線收縮產生的誤差），采用UG軟件畫出的鑄件三維圖，如圖1所示。

將該鑄件三維圖轉化為S T L 格式文件， 用快速成型機L P S 6 0 0 A 制得的模具快速原型如圖2 所示。

3 樹脂鑄造模具的制造

3.1鑄件樹脂模具的制造利用制得的模具的快速原型，將其表面清理干將硅橡膠與固化劑按50:1的比例混合均勻的硅橡膠液體在其表面用毛刷涂刷2～3層，待硅橡膠固化后，得到硅橡膠層如圖3所示。

將硅橡膠層的背面用與一定的水混合后的石膏粉泥以一定的厚度均勻地涂覆，待石膏層完全硬化后，將涂覆有石膏背層的硅橡膠層從原型上取下，則得到了用于制造樹脂模具的硅橡膠凹模如圖4所示。

在硅橡膠凹模表面先刷上一層由環氧樹脂、固化劑、耐火材料粉末等材料混制成的面層樹脂材料，如圖5所示，待其硬化以后，在面層樹脂材料上再均勻涂敷上一層厚度為2 ～ 3 c m 厚的由樹脂、固化劑以及短切纖維原絲混制而成的背層樹脂材料，待樹脂材料固化以后，去除硅橡膠凹模，得到鑄件的樹脂鑄造模具如圖6所示。

3.2 樹脂鑄造模具澆注系統的設計

本文根據該汽車輪轂鑄件是采用垂直分型無箱造型鑄造工藝的要求，計算并設計了與造型設備相配合的鑄造模具所需的左、右型板，模具采用一型鑄六個鑄件的造型方式，計算并設計了鑄造模具的澆口杯、直澆道、橫澆道及內澆道等澆注系統（詳見圖7和圖8所示）。

3.3 樹脂鑄造模具的組裝

根據設計的鑄造模具的型板及澆注系統等模具各部分在型板上的位置，將各部分安裝在型板上，得到的完整的樹脂鑄造模具的左、右模板的實物圖分別如圖7，8所示。

4 樹脂鑄造模具的制造工藝分析

4.1 快速成型技術和硅橡膠翻模技術是本文

開發的模具快速制造技術的基本保證利用快速成型技術可以迅速而方便地得到樹脂模具的原型，原型的尺寸精度高，誤差只有零點幾毫米，這就保證了模具的制造精度。

在得到的原型的基礎上，利用硅橡膠翻模技術可以方便地將模具原型翻成用于制造樹脂模具的硅橡膠凹模，可以保證樹脂模具的制造精度。經過對樹脂鑄造模具實際尺寸的檢測，其尺寸誤差在0.5mm以內，滿足了鑄造模具的精度要求。

4.2 采用面層和背層復合樹脂材料可保證模具的使用性能

在環氧樹脂材料中加入耐火材料粉末作為樹脂模具的面層材料，可確保樹脂鑄造模具表面的硬度和耐磨性能，加入玻璃纖維絲作為背層材料可以保證模具的使用強度，樹脂鑄造模具的使用壽命要接近于鋁質模具。所以對于批量不大的鑄件而言，可以利用樹脂鑄造模具來滿足生產要求，而不需要制造金屬模具（鋁質或是鋼質），增加生產成本。

5 結論

（1）在首先得到模具快速原型的基礎上，利用硅橡膠翻模技術和樹脂模具制造技術可以快速翻制出樹脂鑄造模具。

（2）利用本文開發的新模具制造工藝制造的樹脂鑄造模具具有尺寸精度、表面光潔度和表面硬度都很高的特點，可滿足鑄造的工藝要求。

（3）本文開發的樹脂鑄造模具可適用于生產批量不大的鑄件的鑄造工藝過程中，取代金屬模具，節約生產成本。

參考文獻

[1]盧秉恒.西安交通大學先進制造技術研究進展[J].中國工程科學，2013,15(1):4-8

[2]張勇，盧秉恒.采用RP技術的玻璃模具的快速制造[J].現代制造工程，2012,(8):41-45

篇6

摘 要：隨著制造業的發展，壓鑄件的制造發展也比較迅速，現已被廣泛應用于汽車、飛機以及儀器儀表等制造行業。其中鋁合金缸蓋就是壓鑄件的一種類型，鋁合金缸蓋在制作的過程中，由于發動機缸蓋壁厚不是很均勻，制造時容易發生開裂、氣孔以及粘膜等不良現象。所以在制作過程中必須對原來的工藝方式進行進一步優化，提高鋁合金缸蓋的制作質量。本文主要分析鋁合金缸蓋的工藝優化措施。

關鍵詞：鋁合金；缸蓋；工藝優化；

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-04-00-01

壓鑄件的制作需要在先進的工藝流程下完成，必須能夠保證鑄件尺寸的精確度和充型的平穩性，只有這樣才能獲得更加優質的鑄件。傳統的鑄造工藝已經不能適應社會發展需求，很難根據產品的產量和工藝要求，鑄造出符合社會需求的鑄造件。為了提高鑄件的質量，我們在這里對鋁合金缸蓋的工藝進行優化升級，準確的確定鑄件的工藝參數，從壓射比壓、材料成分等方面對鑄件工藝進行改進，消除鑄件制作過程中存在的壁厚不均等問題。

一、鋁合金缸蓋和鑄造工藝概括

鋁合金缸蓋制作結構比較復雜，而且壁的薄厚不均勻，廢品率較高，在制作過程中對工藝參數要求比較高。缸蓋一般有進/排氣道、燃燒室、冷卻水套以及油池等幾部分組成。如（圖一）為一重型發動機缸蓋模型，質量0.7kg，體積266cm3，外形尺寸為：115mm×110mm×41mm，壁厚：3mm-13mm不等，年產量為40萬件。

一般情況下，在鑄件制作過程中出現的壁厚不均勻、火花塞孔縮松等問題一般采用低壓鑄造工藝解決，主要是因為低壓鑄造工藝方法操作簡單、設備廉價，產品致密性好、內部缺陷少、表面光潔等優點，但是低壓鑄造不利于大規模生產，它膜溫比較高，凝固速度慢，鑄造周期一般比較長，導致生產效率低下。為了解決這方面的問題，可以對低壓鑄造工藝進行改造，解決成本和產能問題。

二、壓鑄工藝優化

（一）鑄件材料。乘用車發動機缸蓋一般采用鋁合金材料，化學成分主要由鋁、鋅、鎂、鐵等元素構成，在壓鑄的過程中要根據其材料成分進行嚴格的壓鑄。另外，在壓鑄的過程中可能容易發生粘膜、氣孔、裂紋等現象，廢品率高達80%左右。經過仔細的分析，發現鑄件中鐵元素的含量對鑄件有著非常重要的影響，如果鑄件中鐵含量在0.7%以下，壓鑄件容易發生氣孔、粘膜的等缺陷；當鐵元素含量在1.0%以上，壓鑄件容易發生開裂現象；而當鐵元素含量在0.7%-1.0%之間時，能夠實現較高的產品合格率。為了提高鑄件的合格率，對鑄件材料成分進行改變，以便改變其力學性能。我們先利用萬能材料試驗機進行試驗，試驗結果要求伸長率在1.4以上，抗拉強度在240MPa以上，屈服長度在154MPa以上，只要材料改變之后的鑄件符合這些條件，就代表試驗成功。然后根據測試報告分析得出材料改變之后鑄件材料的伸長率、抗拉強度以及屈服長度均在要求范圍之內。

（二）內澆口寬度的優化。內澆口參數的優化主要包括其長度、厚度以及寬度的優化，通過對內澆口寬度與長度經驗值的分析可知（內澆口寬度與長度經驗值如表一），內澆口寬度一般為2-3mm，它與壓鑄件的形狀之間沒有太大的關聯性。如果內澆口的寬度太大，會增加液流阻力，導致壓力不易傳遞，增加保溫時間，降低鑄造效率；如果內澆口的寬度太小，容易發生噴濺現象，加快內澆口的磨損速度。但是如果試模過程中選擇2mm寬度的內澆口寬度，鑄件往往會出現氣孔、澆注不足等缺陷，導致鑄件結構縮松，仍然不能提高產品合格率。經過反復試驗，將內澆口寬度設計為4mm，采用大流量進料方式進行澆鑄，預防上述缺陷的出現時，內澆口寬度更加接近壁厚。

（三）提高壓射比壓。一般情況下，在鑄件的鑄造過程中為了提高鑄件的質量，往往會采用提高壓射比壓的方法，特別是在內澆口寬度增加的情況下，這是一種較好的方法。但是需要注意的是必須要將填充過程控制在0.3s之內。普通的壓射比壓=80MPa，在此工藝下我們把鑄件的壓射比壓提高到120MPa。但是，提高壓射比壓容易導致粘膜缺陷，降低鑄件的使用壽命，為了避免這一缺陷的出現，我們還需要改進填充過程，在金屬液充滿型腔的0.01s內剎車保壓3s。

（四）設定壓鑄工藝參數。在本次工藝改造中我們采用IMPRESS-3系列1600kN壓鑄機，然后在不斷的優化過程中確定壓鑄工藝參數，壓射溫度：680攝氏度，模具溫度在180-220攝氏度之間，沖頭高速速度為6m/s，高速壓射行程為208mm，沖頭低速速度為1m/s，低速壓射行程為140mm

三、結語

通過對以上工藝過程的改進與優化，對發動機缸蓋的平面氣孔進行測試，確定工藝優化效果，本次工藝優化檢驗結果是產品合格率達到95%左右，取得較好的工藝優化效果。對于發動機缸蓋壁厚不均勻、螺紋加工不良、裂紋等缺陷的解決，要從材料、壓射比壓以及內澆口等方面進行優化改進，改進工藝參數，提高鑄件質量，和產品穩定性。

參考文獻：

[1]趙建華，劉濤，曾禮等.鋁合金汽缸蓋低壓鑄造數值模擬及工藝優化[J].熱加工工藝，2011，40（1）：39-41.

[2]于波.基于數值模擬分析的鋁合金缸蓋罩壓鑄工藝優化[J].鑄造技術，2011，32（8）：1109-1111.

篇7

藝術家通過玻璃的材料語言的巧妙運用，把玻璃原材料的材質美感強化表現出來，使我們對于材質的認識和理解更為深刻，同時藝術家作為一個藝術運動過程中的媒介，具有極強的主觀性，藝術家大多敢于打破常規，挖掘并創造出玻璃材質的無限可能性。這一方面能夠打破對于玻璃的社會認識，擺脫慣性思維的束縛，同時在玻璃材質的特殊性的影響下，玻璃造型藝術作為單獨的藝術學科，也在不斷地展現給公眾越來越多的超乎想象的獨特魅力。

關鍵詞：玻璃藝術；無限可能性；材料語言；獨特魅力

第一章 玻璃藝術存在的意義

第一節 玻璃藝術的概述

何為“玻璃藝術”：以富有創造性的方式方法――“藝術”為主體，“玻璃”為載體的玻璃造型藝術，玻璃視覺藝術。 玻璃藝術作品具有獨一無二性，純手工性，出自藝術家之手的。在現如今這個我們被工業化產品包圍的大環境里，工業化的產品往往體現出“絕對準確無誤”、“毫厘不差”、“更有效率”、“精密”等等優勢，故而相較于手工藝藝術作品而言在實際應用中具有更為廣泛的運用。我們在無形間習慣了這種工業化產品，工業化產品變得生活化，具有較強的廣泛性。工業化產品一方面在消減著傳統手工藝的生存空間，但在另一方面也在促進傳統手工藝中精湛的手藝的價值體現。本文正是基于玻璃手工藝藝術中的獨特美感以探索、分析玻璃的材料語言美在視覺符號中的體現。

玻璃熱成型鑄造工藝是高校玻璃藝術專業經常接觸的制作工藝。如圖一，藝術家韓熙的作品《林吻》，作品采取玻璃鑄造工藝，藝術家靈活的運用玻璃定位燒制的方法，在玻璃熱成型模具鑄造工藝中，玻璃的設色，色塊的安排與顏色的流動性都是會在創作中經常遇到的問題，而且極難控制。玻璃藝術家韓熙就很好的控制住了平面玻璃在燒制過程中的色彩問題?！读治恰废盗胁捎貌Ａ岢尚湍＞哞T造工藝中的色彩定位燒制法和二次鑄造法，即將已經燒制成功的平板玻璃按照藝術家的方案設計準確的排列在模具中，在通過透明色料提亮作品的透光性。最后運用精密的窯爐中高溫燒制下氣泡浮動溫度曲線和高溫鑄造下色彩流動的溫度曲線相結合，最后燒制成功這一組非常有玻璃色彩語言的作品。這兩組玻璃作品中的玻璃的通透性，色彩的流動性，色彩的層次性，氣泡的大小控制上等等方面都比較好的運用和體現。是一系列較為受到社會公眾好評的藝術作品。

第二節 玻璃藝術的常見的表現形式以及其特點

玻璃藝術的表現形式是多樣的，最常見的就是模具鑄造工藝，即將制作好的耐火材料模具和玻璃原料放入窯爐中經過高溫融化后自然流淌到模具里，已達到藝術家在造型上的預期效果。玻璃鑄造作品往往被放置于博物館以及高檔的酒店中展出陳列，由特定的展臺及燈箱光源投射。由于一般玻璃鑄造的作品的尺幅較小，同時玻璃藝術作品的空間表現力較強，能夠通過玻璃材質的轉折、凹凸、或疊加等等方式來傳遞出空間中的景物，并且利用玻璃的材料語言進行變形，抽象。由于玻璃材質的眾多獨一無二的特點，因此玻璃藝術作品不難在一些高檔場所的空間中發現。

在上海玻璃博物館中，收藏著世界眾多玻璃大師的優秀作品，作品是當代玻璃藝術大師史蒂芬?溫伯格的著名玻璃作品《船》系列，作品利用表面的凹凸和精準的氣泡的浮動定位，使得這件作品在任何一個角度去觀察，都能看到整個空間的景象，同時作品采取與其他金屬材質的結合，營造出一種極其富有美感的自然龜裂肌理。

玻璃吹制工藝是玻璃熱成型工藝中的另一個較為重要的工藝技法，雖然由于其工藝技法的限制性較大（作品必須是由吹管導入空氣使玻璃表面膨脹，因此作品總會是中空的），但富有創造力的藝術家總是能夠創造出無限的可能性。作品是戴爾?奇胡利的玻璃莊園的藝術作品，一艘載滿五彩斑斕的玻璃植物的木船。垂直而成的玻璃球由于其壁較薄，同時密封性較好，故而能夠在水面上漂浮，展現出一幅與自然和諧共處的景象。在長滿荷葉與各種外形奇特的植物中間，我們很難分得清楚那里是植物，哪里是藝術家的作品。如圖二。

玻璃鑲嵌彩繪花窗是學院派玻璃的一門重要必修課。這是一門與公共空間銜接密切的藝術形式。它能夠比較好的在作品中體現出平面畫作的效果，并且能夠在借助陽光下從建筑內部觀察或夜間借助燈光，在建筑外部觀察的時候，以“光傳遞畫”，由于光的穿透性，玻璃被投射在空間中五彩絢麗的色彩，因此在西方的教堂中，尤其是基督教堂或天主教堂或東正教教堂中，經常會看到玻璃鑲嵌繪制結合的彩色玻璃窗，西方人往往認為這種光線能夠凈化信徒的內心，洗滌內心的污穢，并且能夠起到在與上帝溝通過程中的心靈橋梁或心靈之路。

第二章 玻璃在公共空間中的運用以及典型的案例分析

第一節 玻璃與公共空間的關系

玻璃作品的色彩在光源的穿透下往往呈現給我們極其清澈的色彩，是其他任何材質都無法比擬的。這與玻璃材質的自身透明度有關。如今玻璃技術的發展迅速，玻璃已經達到了所有材料材質中透明程度的頂峰。也正是這種高透明的特性使得玻璃在我們的生活中的方方面面的運用越來越廣泛。這也是社會大眾對玻璃材質的優勢的認可。

公共空間中玻璃的合理運用可以使整個空間變得極其富有趣味性，彩色玻璃藝術家的巧妙布局后，整個空間的氛圍變得非?；钴S，在這些作品中，玻璃通過光線傳播出來的清澈的效果絕非其他材質所能代替，彩色的光線渲染極其清澈透明，具有極好的穿透力，能夠使行人在其中很容易地受到活潑的色彩洗禮。

篇8

1、緒論

1．1前言

鑄造是將通過熔煉的金屬液體澆注入鑄型內，經冷卻凝固獲得所需形狀和性能的零件的制作過程。優點是：制造成本低，工藝靈活性大，可以獲得復雜形狀和大型的鑄件，在機械制造中占有很大的比重。鑄造工藝可分為重力鑄造、壓力鑄造和砂型鑄造。

但是，當遇到某些結構較為復雜、壁厚不均勻的鑄件，在鑄造的過程中很容易出現各種鑄造缺陷。常見的鑄造缺陷有縮孔、縮松、夾渣、氣孔及裂紋等，嚴重時會影響鑄件質量，降低強度、剛度甚至造成廢品。而常規的強度分析對象是理想的零件結構，未考慮零件制造過程產生的缺陷，對于此類零件，如何確定結構缺陷部位的應力應變分布，對零件的整體的危險截面、強度與剛度影響，帶有鑄造缺陷的零件是否可以繼續使用等問題，都是需要設計與分析人員在產品設計與開發階段去解決的。

鑄造過程計算機模擬與仿真是鑄造學科發展的前沿領域。鑄造過程的數值模擬可以幫助工程技術人員預測鑄件缺陷。確保鑄件質量，降低生產成本。常用的鑄造缺陷分析軟件有Procast、

Anycasting等。

2、鑄件有限元缺陷分析

2.1有限元法和有限單元的概念

有限元法又稱有限單元法，是結構分析的一種數值計算方法，它隨著計算機的發展而應運而生，并得到了廣泛應用，目前已成為工程數值分析的有力工具。在實際工程應用中，我們首先把CAD模型分割成有限個實體單元或者殼單元。一般作為實體單元所適合的結構，是具有三維形狀變化的物體，棒狀、平板狀的物體一般劃分為殼體單元。

2.2有限元分析鑄件缺陷和優化結構的一般流程

（1）鑄件在設計過程中所建立的三維模型，通過格式的轉換可以成為有限元分析的模型。

（2）有限元網格劃分：有限元網格劃分是進行有限元優化分析至關重要的一步，有限元分析的精度和效率與網格單元的密度和幾何形狀有著密切的關系，并且有限元網格劃分的好壞，對后續數值計算結果的精確性有著直接的影響。一般情況下，結構的復雜和需要進行優化設計的構件，對其采用實體單元網格劃分，同時，在非干涉和裝配部位進行必要的材料填充；另外，對分析過程中涉及到的簡化梁等結構，宜采用殼單元的劃分方式。

MeshCAST對輸入的模型或網格文件進行剖分，最終產生四面體網格，生成mesh文件，文件中包含節點數量、單元數量、材料數量等信息。

（3）確定邊界約束條件

有限元計算，歸結為一句話就是解微分方程。而解方程要有定解，就一定要引入條件，這些附加條件稱為定解條件。包括被分析零件所受的力、力矩、載荷、沖擊、震動，與其他相關零件的連接方式和受到的各種約束等等。用PreCAST分配材料、設定界面條件、邊界條件、初始條件、模擬參數， 生成dat文件。

材料屬性及性能參數：包括材料的楊氏模量、泊松比、密度、屈服強度和抗拉強度等。

（4）運行ProCAST對鑄造過程模擬分析計算，生成unf文件。ViewCAST顯示鑄造過程模擬分析結果。PostCAST對鑄造過程模擬分析結果進行后處理。通過對充型流動及凝固模擬結果的分析可以發現鑄件所存在的卷氣、裂紋、縮松、縮孔、夾渣等缺陷。

（5）鑄造工藝和模具的優化流程：

鑄造工藝方面可以通過修改澆注系統、補縮系統和鑄件的結構，實現初始溫度場的溫度分布均勻，凝固過程液體收縮的平衡性，以消除裂紋、卷氣和縮孔等缺陷。

消除熱節、降低縮孔缺陷和改善充型避免卷氣是模具具改進的方向。

第一，可以采取方法加厚冒口保溫層厚度、延長冒口內金屬液的凝固時間，也就是增加冒口對熱節的補縮時間。進一步采取增大冒口和補縮通道的體積。

第二，采取加內冷鐵的方式進行補縮。使用與鑄件相同材質的圓柱形棒，放置在鑄件易產生縮松和縮孔的熱節部位的中心位置，目的是加快熱節部位的冷卻。

第三，通過零件設計更改對鑄件的倒角進行了修改，由于倒角R的改進，有利于液流比較順暢地填充，減少卷氣的發生。

第四，修改澆注系統，實現初始溫度場的溫度分布均勻，凝固過程液體收縮的平衡性，以消除裂紋缺陷。

第五，對流道及冷卻管路進行了改進。在厚壁對應模具處設置了點冷。在凝固方面，在動模和靜模上設計了點冷水管，而且都設計在熱節正上方和正下方，盡量靠近鑄件的厚壁部分，優化冷卻效果。在充型方面，將流道澆口延伸到厚壁部分的位置，使金屬液較早的填充。

3、鑄件缺陷分析與解決實例

下面以一個高錳鋼鑄件為實例，說明用鑄造分析軟件分析鑄件缺陷，并針對缺陷制定相應的解決方案，對澆注系統、補縮系統和鑄件結構進行優化修改，最終減少和避免缺陷發生的過程。

該鑄件的鑄造初始工藝使用冒口加保溫套的冒口設計，并使用開放式的澆注系統設計。但實際生產中，在鑄件的底部會出現豎直的裂紋。分析裂紋產生的原因主要有以下幾點：

不合理的澆帽口設計；

鑄件內部有縮孔縮松；

鑄件內部的組織不夠致密等。

通過使用CAE軟件對該鑄造工藝進行仿真，包括充型過程模擬、凝固過程模擬和熱應力形成模擬。模擬過程發現鑄件內基本沒有明顯的縮孔和縮松缺陷，但是，鑄件中部出現大量微觀收縮缺陷，可能會影響到鑄件的致密度及強度。同時，通過應力分析，發現底部有應力集中現象，如圖1.1所示。因此，加上鑄件內部組織的的致密度強度問題，底部容易出現裂紋缺陷。這樣，通過CAE分析系統，找到了裂紋產生的原因所在，并制定了以下的解決方案：

圖1.1

修改澆注系統，由原來開放式的澆注系統更改為從鑄件底部四點澆口。

將產品底部轉角部位的倒角增大，液流順暢地填充，減少卷氣和應力集中的發生。

將冒口向中心移動，改善鑄件中部出現大量微觀收縮缺陷。

采用新工藝鑄造的零件，通過CAE軟件分析發現微觀收縮缺陷得到明顯改善，并且遠離了裂紋危險區域。底部應力集中現象有了明顯改善。模擬結果顯示，新的工藝能夠保證凝固過程中收縮平衡，也改善了內部的組織性能，有效的降低了裂紋產生的可能性。

微觀收縮缺陷的改善應力集中減少

4、鑄件優化設計

由于整個機構的復雜性，零件在原始設計中，對產品的性能未能充分把握，在進行設計時只能作定性分析和類比估算。另外，由于對實際的受力點未能牢牢把握，導致結構材料分布不夠均勻，鑄造工藝性較差。這些情況都需要通過優化鑄件的結構和形狀，來提高鑄件的工藝性。

在利用Hyperworks軟件做優化分析時，通常的流程是首先讀入CAD模型，然后劃分網格，添加邊界條件，設置優化分析模型參數。優化分析模型一般是由目標函數、約束條件、優化設計變量三個方面組成。借助于Hyperworks軟件的OptiStruct模塊，在現有的計算機條件下可以很方便的實現。首先，在輕量化分析過程中，一般選取優化設計變量為鑄件體積的減少量，然后采用傳統的拓撲優化方法，將總體的應變能作為目標函數。主要采用OptiStruct模塊的拓撲優化和形狀優化。首先，拓撲優化可以獲得一個最佳的結構布局——即最佳的材料分布；然后在這個最優結構布局的基礎上按照實際設計需求形成一個新的設計方案，并反饋到CAD軟件中，形成新的CAD模型，最后應用更仔細的形狀優化工具，同時添加適合鑄造的約束條件，得到最有效的細節設計方案。

5、結論與展望

鑄造數值模擬可以幫助工程技術人員在鑄造工藝設計階段對可能出現的各種缺陷和大小、部位和發生的時間進行有效的預測，從而優化鑄造工藝設計，確保鑄件的質量，縮短試制周期，降低生產成本。同時，鑄件結構和形狀的優化過程直接通過軟件完成，大大減少試制和改模的次數。通過多次的模擬和優化，可以驗證模具方案的有效性和鑄件的最優形狀和結構。

參考文獻

[1] 柳百成,荊濤主編.鑄造工程的模擬仿真及質量控制［M］,北京：機械工業出版社,2001

[2] 黃志光.鑄件內在缺陷分析與防止［M］．北京：機械工業出版社,2001

篇9

一、新疆英吉沙小刀的制作流程

新疆英吉沙小刀的制作特點是手工精細，為制作好的小刀，工匠們必須從選材、鑄造、焊接、加熱、淬火、回火等各個方面精心地配合爐火純青的技術來鍛造。在制作好的刀坯上制作刀刃、血槽，然后用拼貼法或鑲嵌法、鏨刻法裝飾刀身、刀柄等部位。為了保護刀刃，最后加上金屬或皮制刀鞘。具體流程：選擇優勢鋼材（軸承鋼）――煅燒――捶打成刀柄、刀身――接合刀柄刀身――再次鍛打――淬火――打磨――銼平――裝飾刀身、刀柄等部位――縫制刀鞘并加以裝飾――完型。

在英吉沙小刀制作過程中，選好鋼材是首要條件，煅燒時注意火候和溫度，捶打刀柄刀身時注意鋼的厚度和鍛打方位，使其均勻受力，逐漸成型，在接合刀柄刀身時常用的是全龍骨貼片法，全穿心柄法，半穿心柄法。

接合刀柄刀身后，經過修復、整理、淬火、打磨、銼平等工序，使英吉沙小刀表面光滑光亮，刀刃鋒利，形體堅固。然后用鏨刻、鑲嵌、拼貼等手法裝飾刀身、刀柄等部位，最后縫制皮質刀鞘并加以裝飾。

二、新疆英吉沙小刀的制作工藝

英吉沙小刀的制作一般有鑄造工藝和捶打工藝，鑄造工藝用金屬液澆灌合模而成，捶打工藝用鐵棒或鐵圈在爐中燒紅，然后用錘敲、打成刀坯。

（1）鑄造工藝

早期的鑄范是石頭或土陶制成的，用沙子作內芯在埃及時期就有使用，但現代鑄造常用的翻沙工藝在14――15世紀才出現。

英吉沙小刀的鑄造工藝，首先制作一把木劍作為模具，熾熱的金屬水冷卻后體積會縮小，因此，木模的尺寸需要在鑄件原尺寸的基礎上按收縮率加大，需要切削加工的表面相應加厚。把刀模分為兩半進行制作，下半型放砂箱填砂緊實刮平，放上半型，撒分型劑，放上砂箱，填型砂并緊實、刮平，將上型和下型合好，進行澆注，也就是將金屬水灌入砂型的空腔中，然后再經過除砂、修復、打磨等過程。

（2）捶打工藝

捶打工藝是維吾爾族刀匠們最常用，最古老也是最能體現英吉沙小刀獨一無二的手工藝特性的地方。刀匠先選好軸承鋼，在爐中燒紅，用錘敲打成粗坯，一般有兩人捶打，師傅一手握鉗一手用小錘敲打，徒弟則用大錘鍛打，小錘點哪大錘鍛打哪。師傅一邊捶打一邊不斷調整紅通通的鋼棒的部位，正面、側面、反面，使之受力均勻，溫度降低鋼棒顏色變灰時，再煅燒，再捶打，反反復復。粗坯完型后，用砂輪打磨。

三、新疆英吉沙小刀的裝飾工藝

英吉沙小刀的材料、造型與裝飾工藝的關系是雙向的，是相互影響和制約的。英吉沙小刀制作工藝是刀匠們的制作技術在刀的材料和造型上的藝術體現。

英吉沙小刀的材料主要有金屬、木質、玉石、有機玻璃、動物骨質、角質等十來種。其中刀柄是裝飾的重點，刀柄材料有黃銅、白銅、銀、木質、玉石、有機玻璃、動物骨質和角質，裝飾手法有拼貼法、鑲嵌法、鏨刻法，用足了刀匠們所有最精湛的技藝，也最能代表地域特色。

新疆英吉沙小刀的裝飾工藝主要有：

（1）鏨花工藝，是用小錘擊打形狀各異的鏨刀，在金屬表面形成凹凸不平、深淺有致的線條和紋樣的一種金屬變形工藝，主要用鏨、戧等方法雕刻圖案，使之富有藝術感染力，但是需要非常精細準確的刀法。

鏨刻是鏨花主要工藝，此方法在英吉沙小刀的裝飾中占有重大的比例，常用于刀身鏨刻巴旦木紋樣，刀柄的各種浮雕紋樣的裝飾制作上。鏨刻步驟一般是先用薄紙拷貝圖案，輕放在金屬上，用小鏨鏨出虛線，便于圖案的定位，再用相應的鏨子鏨刻。但是，很多英吉沙小刀的刀匠們選好鏨子直接在刀身上鏨刻復雜的紋樣，鏨刻的技術早已達到了爐火純青的地步了，那復雜的、重疊的、規整的巴旦木紋樣組合很難想象到是用手工直接鏨刻出來的。鏨子就是小型鑿子，這些鑿子一般都是英吉沙工匠們根據所鏨刻花紋的需要自制的。

（2）鑲嵌工藝：英吉沙小刀的鑲嵌工藝就是根據設計的要求，將不同色彩、形狀、質地的鑲嵌物，通過鑲、銼、鏨、掐、焊等方法，組成不同的造型和款式。鑲嵌物主要有五顏六色的寶石、動物骨質、玉、木質、有機玻璃、塑料、白貝片、金屬。鑲嵌部位一般在金屬刀鞘、刀柄、刀格處。刀柄是裝飾的重點，采用各種材料嵌成各種晶瑩俏麗的圖案，十分精巧美觀。鑲嵌手法一般是用打磨機將動物骨質、動物角質、木質、有機玻璃、白貝片進行打磨，加工成為平整光潔的面進行鑲嵌，也有把五顏六色的寶石半包鑲在金屬刀鞘和刀柄上，增加裝飾作用，使寶石透入及反射更充足的光線，凸顯寶石的艷麗光芒。

（3）牛皮壓花工藝：牛皮壓花工藝主要用于刀鞘的裝飾上。皮制刀鞘選用牛皮進行壓光、染色，成為黑色、黃色、棕色的皮料，裁剪縫合制作成刀鞘，再用各種型號的刻刀裝飾幾何紋樣和植物紋樣，刻劃各種紋樣的刻刀一般都是英吉沙小刀刀匠們自制的，裝飾紋樣的時候更加方便、快捷。壓花使用的是模具壓花，用小錘敲打壓印釘沿著輪廓進行壓印，有的還在牛皮壓花的基礎上鑲嵌寶石，凸顯英吉沙小刀的華麗華貴氣質。

這些傳統的裝飾工藝，制作加工方法和材質的使用，使英吉沙小刀制做形成一定的模式，充分顯示出手工藝加工的精致美，同時也顯示出了金屬和寶石的質地美，從而形成了英吉沙小刀的獨特性。不同刀匠制作出不同造型和裝飾的英吉沙小刀，同一刀匠也不可能打制出一模一樣的兩把小刀，這充分說明英吉沙小刀獨一無二的特性和不可復制的手工藝，體現了新疆維吾爾族人們的聰明智慧和偉大的靈氣神韻。

參考文獻：

[1][英]R.J.福布斯等著 安忠義譯.西亞、歐洲古代工藝技術

研究[M]. 北京：中國人民大學出版社，2008.4

[2]張文閣.民間器物 新疆民間美術叢書[M]. 烏魯木齊：新疆

美術攝影出版社，2006.05

[3]楊曉康.新疆民族式小刀裝飾研究[J].新疆藝術學院學

報,2005,(3).

作者簡介：

篇10

關鍵詞：消失模 注漿泵 現代設計技術 UG

1.前言

我院廣達注漿泵科技有限公司研制出BW系列注漿泵，在研制之初，全部泵體外殼采用砂型鑄造技術進行外殼澆鑄，生產出的產品具有加工余量大、表面粗糙度低，以及易出現氣孔、冷隔、澆不足、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂等造型缺陷，因此，制造出來的產品，容易出現報廢或次品，從而影響產品質量，影響產品使用壽命。

消失模鑄造技術是目前國際上先進的鑄造工藝之一，具有加工余量少、精確成型、無需取模、無分型面、無砂芯，因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達Ra3.2至12.5μm；鑄件尺寸精度可達CT7至9；加工余量最多為1.5至2mm，可大大減少機械加工的費用。其工作原理是用泡沫塑料模樣（包括澆冒口）代替普通模樣緊實造型，造好型后不取出模樣就澆入金屬液，在灼熱液態金屬的熱作用下，泡沫塑料汽化、燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后即可獲得所需要的鑄件。

在消失模鑄造技術中，泡沫塑料模樣的制作是重要的工藝環節，模樣制造的好壞直接影響鑄件的質量、形狀等多個方面，而要得到優秀的塑料模樣，則必須有優秀的模樣的模具，因此，如何通過現代化設計技術，快速、準確地生成塑料模樣的金屬模具，成了設計的關鍵，我院通過反復實踐，總結出使用現代工程設計軟件UG來完成模具設計過程，具有設計周期短、設計精度高、可進行有限元分析等特點，本文對其設計過程作介紹，供相關工程技術人員參考。

2.UG建模技術介紹

UG是現代工業設計的大型工程軟件，功能十分強大，使用UG進行建模，主要是完成三維模型建立，為后續模具設計過程做準備，使用UG進行三維模型建立，可以有以下方法：

疊加法：在作出一個基本體的基礎上，像“砌墻”時不斷加磚那樣不斷增加或去除新圖素，從而使一個簡單的模型變成一個復雜的三維模型。

縫合法：先制作片體，讓片體加厚成為實體；或者先制作完全封閉的片體群，再讓這些片體通過縫合得到實體，這種構造模型的方法稱為縫合法。

綜合法：將疊加法和縫合法聯合使用。

使用UG完成制作的注漿泵泵體三維模型如圖1所示。

圖1 注漿泵泵頭體三維模型 圖2 泵頭體模樣模具

3.金屬模樣模具設計

由于消失模產品多為外殼類零件，其形狀復雜，因此，對應的模具設計工作也過于復制，以往采用人工設計，速度慢，準確性差，重復修改困難，現在使用UG進行模具設計，具有快速、準確、可進行數控編程及加工等諸多優勢。

使用UG進行模具設計的關鍵技術是進行電腦分模，對于不同模具，UG提供了不同的分模模塊，而對于類似于消失模這類模具，則沒有專門的模塊，通過反復研究與實踐，我們采取UG多種命令進行組合來完成模具分模的方法。具體操作過程介紹如下：

（1）模具分割

如果按如圖1所示產品直接進行模具設計，幾乎不能實現。因為其形狀太過復雜，不便于抽芯拔模，因此，要對原來三維圖形進行適當的分割，分成若干個可以方便進行模具設計的部分，各部分之間通過適當方式進行連接，最后總裝成出乎塑料模樣。為此，本模具分成如圖2所示A、B1、B2、C、D共五個部分，經組裝后得到圖1效果。各部分之間有用來相互連接和定位的接榫，這樣便于將各個模樣模具生產出來的模樣拼接成圖1一樣的整體模型。

（2）分模過程

將模具分成圖2所示不同部分后，分別對各部分進行分模，制作成對應的模樣模具。制作過程中，使用UG的布爾運算功能，再加上剖切、拉伸、旋轉等命令來完成操作，以圖2中另外A的模具操作過程為例，過程如下：

A.通過圖2中零件A的三個通孔的中心作一基準平面，并以該面為基準，作一拉伸體，使其包圍零件A。使用求差命令，將原來的零件A去除，結果如圖3中A所示。

圖3 下模制作過程

B.再在圖3中A模型的M、N兩個端面處制作兩個基準平面，然后使用“分割體”命令對模型A進行分割，得到前、中、后三體，其中，中間體如圖3中B所示。

C.對中間體使用拉伸命令，去掉中間的三個圓柱體部分，結果如圖3中C所示。最后，將上一步操作中的前、后二體與修剪后的C體合并，就得到圖2中模型A的下模型腔。

D.用同樣方法，完成上模型腔制作，再通過拉伸等命令完成側抽芯機構，就完成了圖2中模型A的模具設計。

（3）模具體加工

使用UG加工功能，可以方便編寫出數控銑床、加工中心等機床的程序，從而使設計出來的復雜模具產品能快速加工成相應的模具零件，加快模具設計與生產進度。

4.結語

通過將UG應用到消失模具設計上，可以大大提高設計效率，提高設計的準確性，便于模具設計修改，便于其模具體在UG環境下加工編程，從而改變了傳統的設計制造觀念，做出的模具精準可靠。用UG進行消失模設計的方法，可供相關行業設計與制造人員參考與借鑒。

參考資料

[1]鐘奇《UG NX4 實例教程》，北京：人民郵電出版社2008-06

[2]鐘奇《UG NX 7.5 高級應用教程》，北京：機械工業出版社2012-08

[3]王文清《鑄造工藝學》北京：機械工業出版社 2011-06