數值模擬技術在《鑄造工藝與設備》課程教學中的應用

胡紅軍等

摘 要：《鑄造工藝與設備》是材料成型與控制專業一門實踐性非常強的專業方向課程，實踐和現場教學是該課程的主要特點與要求，但該課程目前缺乏實驗環節。隨著多媒體輔助教學的普及，計算機數值模擬技術的推廣，數值模擬技術在《鑄造工藝與設備》課程教學中的應用逐步應用，對提高教學效率，提升教學質量，體現出了極大的優越性。

關鍵詞：計算機數值模擬 鑄造工藝 冒口 鑄造缺陷

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0214-01

鑄造是材料成型與控制專業的一個重要的方向之一，也是促進本科生就業的一個重要的方向，《鑄造工藝與設備》是鑄造專業方向的主干課程，該課程講授鑄造工程師必備的工藝理論和基礎知識。目前《鑄造工藝與設備》課程缺乏和理論課程相配套的實驗，面臨這個現實，將計算機模擬仿真技術應用于鑄造專業課程的教學是一個很好的教學方法。應用計算機模擬技術及其仿真軟件對砂型鑄造過程進行工藝參數及砂模結構進行優化是一門前沿新技術。采用模擬仿真進行鑄造工藝課程教學，既解決了實踐環節缺少的矛盾，又能直觀逼真地模仿鑄造工藝過程，使學生較快掌握所學專業知識及并優化工藝和模具，直觀生動地展現鑄造過程各種物理場的細節變化，科學準確地傳遞大量有價值的數據，可提高教學質量，起到事半功倍的作用。

案例：鑄造工藝冒口設置對鑄件質量的影響，此零件為直齒輪，鑄件材質為鑄鋼，零件凈重為22.68kg，鑄型重量23.98kg，鑄件輪廓尺寸為83.88×Φ358.72，屬于回轉體中小型零件，大量生產。技術要求：鑄造圓角R3-R5；齒部面淬火HRC40-45.鑄件的最小壁厚為12mm，超過了可鑄壁厚6-10mm的上限，不易產生澆不到的現象。考慮到鑄件80mm處為整個鑄型的最高處，則在此處要考慮排氣問題，避免產生氣孔缺陷。

兩種冒口設計方案（見圖1）：方案1、齒輪中央放置一個冒口；方案2、在齒輪中央放置一個冒口、邊緣放置一個冒口。

方案1存在大量的卷氣現象，方案2不存在卷氣現象。方案1存在大量的缺陷，方案2不存在缺陷，因此，采用方案2是合理的。見圖2，圖3。

計算機數值模擬技術在《鑄造工藝與設備》課程教學中的應用，可以充分發揮仿真軟件理論和實踐結合緊密的特點，克服當前該課程理論和實踐教學存在的問題，全面提高學生的素質和綜合能力，促進學生對鑄造工藝過程的深入了解，激發學生的獨立思考和創新意識，培養學生自主學習和勇于實踐的能力。教師對鑄造工藝課程的教學起到了事半功倍的作用，也在一定程度上彌補了實驗室實踐教學缺乏的不足。但計算機模擬技術在鑄造工藝教學中的應用尚處在剛剛起步的階段，仍有不少亟待完善之處。

參考文獻

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