(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210725726.6 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 上交 （徐州） 新材 料研究院有限公司 地址 221100 江苏省徐州市高新 技术产业 开发区第二工业园银山路东、 漓江路 南， 安全科技产业园园区服务中心三 层C区 申请人 上海交通大 学 (72)发明人 单爱党　付立铭　徐筱慧　王端　 (74)专利代理 机构 苏州知睦专利代理事务所 (普通合伙) 32627 专利代理师 康进广 (51)Int.Cl. B22C 9/08(2006.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 119/18(2020.01) (54)发明名称 一种大挖掘机用斗齿铸造缺陷的模拟控制 方法 (57)摘要 本发明公开了一种大挖掘机用 斗齿铸造缺 陷的模拟控制方法， 涉及到液体金属成型技术领 域。 该方法包括如下步骤： 根据大型挖机斗齿的 结构特征预设斗齿铸造的工艺浇注系统； 利用三 维建模软件绘制斗齿及配套浇注系统， 并导出3D 数模文件； 铸造仿真分析软件将导入3D数模文件 并进行网格划分； 仿真软件铸 造过程工艺模拟参 数的模块设置； 仿真计算模拟运行； 计算机模拟 结果反馈与判据评估； 铸造工艺方案与参数改进 与优化； 最优参数确认。 该方法利用计算机模拟 软件对斗齿铸造工艺过程进行模拟优化， 达到控 制铸造缺陷、 多种工艺下快速反应、 缩短研发周 期、 降低开发 成本， 提高斗齿铸件质量的目的。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115138809 A 2022.10.04 CN 115138809 A 1.一种大挖掘机用斗齿铸造缺陷的模拟控制方法， 其特 征在于包括 步骤如下： (1)浇铸系统建模； 根据待铸斗齿的结构特 征建立斗齿铸造 工艺浇注系统模型； (2)3D数模绘制； 利用三维建模软件绘制斗齿及其配套浇注系统， 并导出3D数模文件； (3)网格划分； 将所述3D数模文件导入到铸造过程仿真分析软件中， 进行网格划分， 以备铸造过程模 拟； (4)模拟参数设置； 所述网格划分完成后， 在所述仿真软件铸造过程模拟参数设置模块中， 根据实 际情况 以及设计方案设置铸造 工艺相关参数； (5)模拟仿真； 在所述仿真软件铸造过程模拟模块中设置好铸造工艺相关参数后， 点击运行， 等待计 算机返回模拟结果； (6)工艺方案优化； 对铸造工艺方案进行优化， 改变浇铸系统和模拟参数后， 将优化后的方案重复步骤 (2)‑(5)， 获得新的模拟结果， 进行对比分析； (7)斗齿铸造； 根据上述 步骤(1)‑(6)确定最佳铸造 工艺方案后， 根据最佳工艺方案开展斗齿铸造； (8)斗齿铸件检测； 对试铸的大挖掘机用斗齿铸件产品进行缺陷检测， 并与仿真模拟结果进行对比， 证实 控制方法的有效性。 2.针对权利要求1所述的一种大挖掘机用斗齿铸造缺陷的模拟控制方法， 其特征在于 包括步骤如下： (1)浇铸系统建模。 根据待铸斗齿的结构特征选取适当的浇铸形式、 浇铸速度、 浇口大小、 冷铁位置和冒口 形状及尺寸， 完成斗齿铸造 工艺浇注系统建模； (2)3D数模绘制； 利用3DS Max、 CATIA、 UG、 Solid  works或C4D三维建模软件绘制斗齿及其配套浇注系 统， 绘制完成后导出3D数模文件； (3)网格划分； 将所述3D数模文件导入到ProCAST铸造过程仿真分析软件中， 检查浇铸系统3D数模的 正确性和完整性， 对错 误的部分进行修复， 修复完成后对浇铸系统3D数模进行网格划分； (4)模拟参数设置； 完成所述网格划分后， 在所述仿真软件铸造过程模拟参数设置模块中， 设置好浇注温 度、 浇铸时间、 砂箱类型、 合金类型和换 热系数； (5)模拟仿真； 在所述仿真软件铸造过程模拟模块中设置好铸造工艺相关参数后， 点击运行， 等待计 算机模拟完成返还温度场、 充型场、 凝固场、 宏观缩孔分布和微观缩松分布模拟结果；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115138809 A 2(6)工艺方案优化； 对步骤(5)得到的模拟结果进行分析， 有针对性的改变浇口位置及大小， 冒口形状、 大 小及类型， 冷铁大小及位置， 对铸造工艺方案进行优化， 将优化后的方案重复步骤(2)至步 骤(5)； (7)斗齿铸造； 根据上述 步骤(1)‑(6)直到获得最佳铸造 工艺方案， 根据最佳工艺方案开展斗齿铸造 。 (8)斗齿铸件检测； 对试铸的大挖掘机用斗齿铸件进行缺磁粉检测、 X射线检测、 超声检测和铸件解刨缺陷 检测， 对比检测结果与模拟结果， 证实控制方法的有效性。 3.根据权利要求1所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于最终铸造工 艺方案模拟结果， 铸件充 型过程平稳， 凝固过程为顺序凝固无孤立液相区， 最 终铸件内部无 宏观缩孔。 4.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(1)中所 述浇铸系统， 其浇口位置 选择在斗齿的侧面、 齿尖或尾部 。 5.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(1)中所 述浇铸系统， 其冒口 的形状是圆形或非标矩形。 6.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(1)中所 述浇铸系统， 根据实际情况选择 是否使用冷铁 。 7.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(2)中三 维建模软件里绘制的斗齿的尺寸比实际斗齿尺寸大1.0 ‑2.0％。 8.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(2)中所 述的3D数模文件， 优先导出为stl格式。 9.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(3)中， 修复后的浇铸系统3D数模， 面与面之间不存在重 叠， 模型不存在多余的面。 10.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(4)中 所述砂箱类型包括： 石英砂、 树脂砂、 玻璃砂、 洛 铁砂和陶瓷砂。 11.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(4)中 所述合金类型按照合金组织进行分类包括马氏体钢 、 贝氏体钢 、 马氏体奥氏体双相钢。 12.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(5)中 如不需要所述充型场模拟结果， 可直接 选择从凝固阶段开始模拟。 13.根据权利要求2所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(6)中 所述冒口包括明冒口和暗冒口。 14.根据权利要求1所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(7)中 所述最佳工艺方案， 部分情况 下， 允许斗齿表面1.5 cm以下存在直径小于2.0m m的缺陷。 15.根据权利要求1所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(7)中 所述最佳工艺方案， 部分情况 下， 允许斗齿表面2.0 cm以下存在直径小于1.0m m的缺陷。 16.根据权利要求1所述的大挖掘机用斗齿铸造缺陷控制方法， 其特征在于步骤(7)中 所述最佳工艺方案， 不使用冷铁 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115138809 A 3