數(shù)值模擬技術(shù)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(yè)一門實踐性非常強的專業(yè)方向課程，實踐和現(xiàn)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(huán)節(jié)。隨著多媒體輔助教學的普及，計算機數(shù)值模擬技術(shù)的推廣，數(shù)值模擬技術(shù)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(zhì)量，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：計算機數(shù)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(yè)的一個重要的方向之一，也是促進本科生就業(yè)的一個重要的方向，《鑄造工藝與設備》是鑄造專業(yè)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(xiàn)實，將計算機模擬仿真技術(shù)應用于鑄造專業(yè)課程的教學是一個很好的教學方法。應用計算機模擬技術(shù)及其仿真軟件對砂型鑄造過程進行工藝參數(shù)及砂模結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化是一門前沿新技術(shù)。采用模擬仿真進行鑄造工藝課程教學，既解決了實踐環(huán)節(jié)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(yè)知識及并優(yōu)化工藝和模具，直觀生動地展現(xiàn)鑄造過程各種物理場的細節(jié)變化，科學準確地傳遞大量有價值的數(shù)據(jù)，可提高教學質(zhì)量，起到事半功倍的作用。

案例：鑄造工藝冒口設置對鑄件質(zhì)量的影響，此零件為直齒輪，鑄件材質(zhì)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(zhuǎn)體中小型零件，大量生產(chǎn)。技術(shù)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(chǎn)生澆不到的現(xiàn)象?？紤]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(chǎn)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(xiàn)象，方案2不存在卷氣現(xiàn)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(shù)值模擬技術(shù)在《鑄造工藝與設備》課程教學中的應用，可以充分發(fā)揮仿真軟件理論和實踐結(jié)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(zhì)和綜合能力，促進學生對鑄造工藝過程的深入了解，激發(fā)學生的獨立思考和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)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(shù)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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