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一、铸件与材料分析
1. 铸件结构特点
整体形态是复杂多腔壳体，属于典型的铝合金泵阀体类壳体，存在多处法兰、台阶，内部通道相通，沿中心对称，结构壁厚不均，大部分壁厚8-18mm，存在多处热节，在法兰和轴承座处。
主要难点：
（1） 法兰面、轴承座等厚大部位，易产生缩孔缩松；
（2）多法兰面和密封面尺寸精度要求高，易错箱。
2.材料特性（ZL101A）：
铸造性能较好，流动性强，但易氧化吸气，对浇注温度和充型平稳性要求高；线收缩率约1.0%~1.2%，凝固温度区间宽，需严格控制顺序凝固。
二、工艺设计
1. 分型面与浇注位置选择
（1）分型面设计
采用水平分型面，选在铸件最大截面，将铸件分为上下两半。便于起模、造型，减少砂芯数量；法兰面、密封面尽量朝下或侧放，避免夹砂、气孔缺陷。
（2）浇注位置设计
厚大部位（法兰、轴承座）尽量朝上，便于设置冒口补缩；主要加工面、密封面朝下或放侧面，保证表面质量。
采用底注缝隙式的浇注系统，金属液从底部平稳引入，避免氧化卷渣，同时利于顺序凝固。
2. 模具与砂芯设计
（1）模具设计要点
收缩率ZL101A铝合金按1.0%~1.2%放收缩；
拔模斜度外壁、内壁都有铸件结构斜度，法兰面放斜度1.5º。
加工余量法兰面、密封面、轴承孔放4mm；非加工面加1~2mm；所有尖角倒R3~R5圆角，减少应力集中和缩孔倾向。
（2）砂芯设计
1）砂芯定位：分芯面与分型面同一个面，上箱和下箱各半芯，模型易制作，出气道方便制出，制芯操作方便，芯子呈十字形，下部芯由低部法兰芯头和分型面十字芯头定位、固定，上部由上部轴承座孔芯支承，分型面十字芯头定位。
2）排气设计：砂芯内部开设排气通道，引出到砂型外，避免气孔；
3）砂芯材料：选用溃散性好、发气量低的树脂砂，如碱酚醛树脂砂或呋喃树脂砂，便于清理。
4）3#芯是个组芯，每个芯都有上下两部分组成，用两个芯盒打制。3#芯共有4个芯，上下左右各不相同，用芯盒就要用8个。用3DP打印，排版可以一次打成，适合试制和小批量。这每件4个带孔的耳板，用活块取不出来，用泡沫塑料模，产生气孔，最后选择用两个芯组芯，下进去即定位，沿侧面能取模。3#芯是先下到1#、2#芯后再下1#、2#芯到型腔。
3. 浇注系统与冒口、冷铁设计
（1）浇注系统设计
底注缝隙式浇注系统；
浇口杯用了池型浇口杯；
直浇道：Φ45mm（估算的，要根据铸件重量调整）；
横浇道：Φ30mm2道，通过变径（图中未画出）；
进入铸件的缝隙浇口上加过滤网。
或直浇道、横浇道都是Φ30×2道，用漏斗浇口杯；
第二种方案更稳妥点。（图是按第一种示意画的，有待于优化。）
直浇道、横浇道用铸造用纸管。
内浇道：缝隙式内浇道，分布在铸件法兰侧面，截面尺寸根据流量计算，保证充型平稳；金属液流速控制在0.5~1.0m/s，液面上升速度15mm/s避免卷渣、氧化。
（2）冒口与冷铁设计
冒口设计：
法兰、轴承座等厚大热节处设置随形冒口，冒口模数为铸件热节模数的1.2~1.5倍，提高补缩效率。
冷铁设计：
在铸件底部、里面、圆角处（未画处）等厚大部位放置外冷铁，厚度为热节壁厚的0.5~0.8倍，引导顺序凝固；
砂芯内部热节处设置冷铁，注意冷铁避免气孔。
4. 造型、制芯与合箱工艺
造型材料：呋喃树脂砂或酚醛树脂砂，型砂强度、透气性、溃散性需满足铝合金铸造要求；
制芯工艺：树脂砂制芯后，需烘干、固化，控制水分≤0.3%；砂芯表面刷耐火涂料，防止粘砂；
合箱要点：
1. 砂芯定位准确，芯头固定牢固；
2. 合箱前清理型腔和砂芯表面浮砂、杂质；
3. 合箱后锁紧砂箱，防止抬箱；
4. 砂型开设排气孔，与砂芯连通，保证浇注时气体排出。
5. 熔炼与浇注工艺
熔炼工艺：
炉料：纯铝锭、ZL101A中间合金，严格控制杂质含量；
精炼：采用氩气和精炼剂除气除渣，控制含氢量≤0.15mL/100g；
变质处理：加入0.01%~0.03%的钠盐或锶变质剂，细化晶粒；
浇注工艺参数：
浇注温度：700~720℃；
浇注速度：平稳连续浇注，避免断流；
浇注时间：根据铸件重量和浇注系统设计，一般控制在40~60s。
6. 清理与后处理
落砂清理：铸件冷却至300℃以下再落砂，避免变形；采用抛丸清理去除表面粘砂和氧化皮；
浇冒口去除：用锯切去除浇冒口，注意避免损伤铸件本体；
缺陷修补：对气孔、缩松等缺陷，采用氩弧焊补焊（ZL114A焊丝），补焊后进行时效处理；
热处理：ZL101A铸件采用T6固溶+时效处理，提高力学性能和尺寸稳定性。
三、工艺优化
数值模拟验证：使用ProCAST、Anycasting等软件模拟充型和凝固过程，优化浇冒口位置和冷铁布局，提前预判缺陷，改进。
