在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的支持下，“国产高档数控装备在异形复合材料结构件制造的示范应用”课题（编号：2016ZX04002001）针对某薄壁夹芯网格筋整体翼盒的精密铸造，开展了系列核心关键技术的攻关，突破了“对整体锻件加工后再铆接蒙皮”的传统方案所具有的成本高、周期长等缺点，满足了工程实际应用需求，也为同类结构产品的整体铸造提供了工艺途径。

产品结构特点

1. 整体翼盒骨架类结构特点

翼盒骨架为大型骨架类零件，外形如图1所示。翼盒骨架采用铸造+机械加工的方式成形，材料有铸铝、钛合金等。铸造时，外形各面均留5mm加工余量，各网格筋面留3～5mm加工余量。该零件的机械加工主要为铣削和线切割，加工企业的现有设备就能满足要求。

由于翼面面积大，加工时骨架易变形，因而难以保证翼面的平面度，进而难以保证两翼面的中心连线与底面的垂直度、两翼面的中心线与两对接销孔的对称度及前缘安装槽的深度和宽度，导致装配后翼盒的安装角、上反角和台阶差等受到影响。

图1 整体夹芯网格筋翼盒骨架外形图

2. 技术指标要求

采用“对整体锻件加工后再铆接蒙皮”的方案，允许按照整体铸造成形要求，达到静载1.8倍的安全系数。铸造时，力学性能参照锻件标准执行，其中，延伸率不小于6%，蒙皮厚度控制在2.5mm±0.5mm，产品重量控制在13.5kg±0.5kg。表1为本体切取试样的力学性能。

表1 力学性能指标

状态      性能	抗拉强度σb MPa	屈服强度σ0.2MPa	伸长率δ5%	温度℃
T6	≥360	≥280	≥6	20
	≥310	≥270	≥6	150
	≥290	≥250	≥6	200

对铸件的表面质量要求如下：

（1）表面粗糙度符合图纸要求；

（2）清理干净，不得有飞边、毛刺，非加工表面的浇冒口应与铸件表面齐平；

（3）不允许有冷隔、裂纹、缩孔和穿透性缺陷；

（4）作为加工基准用的部位必须平整；

（5）40mm范围内的底座连接螺栓孔、销孔等不允许有任何缺陷；

（6）内、外表面的划痕：深度≤0.5mm、面积≤50mm²、边距≥100mm且数量不多于5处。

（7）非加工尺寸按照GB/T6414-1999 CT8级执行，蒙皮理论壁厚2.5mm±0.5mm，所有内型面不加工，壁厚公差±0.5mm，外形对称度小于1mm。

成形工艺总体方案

1. 总体工艺方案选型

该产品有多种成形方式，可采用锻造铝合金或铸造铝合金。采用锻造铝合金时的成形方式有：带蒙皮骨架整体加工后对半铆接、整体骨架搅拌焊接后+双面蒙皮铆接螺接、整体骨架加工+双面蒙皮铆接以及整体砂型铸造。表2对比了锻造铝合金和铸造铝合金的力学性能与成本。本着在满足性能要求的前提下成本最低的原则，将ZL114A铝合金整体铸造作为首选方案、ZL201A作为次选方案、整体锻件加工作为备选方案。

表2 典型铸造铝合金和变形铝合金的力学性能对比

	ZL114A	ZL201A	ZL205A	2A12	2A70	2219/2214	7050	7075	6061
抗拉强度MPa	345	320	480	470	440	425/380	550	570	315
屈服强度MPa	275	290	345	325	370	315/310	490	505	275
延伸率%	10	12	13	20	10	7/9	11	11	12
热处理	T6	T5	T5	CZ	CS	T6	T7	T6	T6
成形加工	整体铸造			锻件加工+蒙皮铆接
总体成本 万元	3.5	3.8	4.5	5.5	5.5	5.2	6.5	7.5	5.0

 

2. 成形工艺难点

由于产品尺寸大，且为异形框架网格筋结构，因此，内表面及网格的加工量大，变形难以控制。基于此，各金属骨架铸造的总体原则是：不加工内表面和网格，在外表面、端面、蒙皮贴合面及成品安装面留出加工余量。总之，由于铸件对力学性能、内部质量和尺寸的要求较高，蒙皮内腔较小，清砂困难且无法打磨，因此砂型铸造面临的挑战较大。铸造完成后，对两个型面的加工既要确保壁厚，还要保证对称度，加工过程中需反复测量蒙皮壁厚，通过调整基准，保证产品的壁厚和对称度。

3．铸造工艺难点

（1）铸件浇注成形困难：因铸件壁厚小，导致金属液的表面张力对其充型的阻力很大；铸件复杂的镂空框架结构令浇注时金属液的流程长，热量散失快。这两个因素导致浇注成形困难。

（2）冶金质量和性能的控制难度大：铸件壁薄，要求浇注时提高金属液的温度和充型速度，但温度高易产生疏松缺陷，充型速度过快易出现气泡、夹杂等缺陷；铸件局部有厚大凸台，由于铸件整体壁薄、补缩通道狭窄而不易补缩，厚大部位易出现局部疏松缺陷。因此，控制好铸件的冶金质量是又一技术难点。在浇注系统的设计上，不仅要保证铸件成形完整，还要控制气泡、夹杂等缺陷的产生，同时要加强对厚大部位的补缩，从而在保证铸件完整的情况下，组织致密。

（3）控制薄壁铸件的尺寸精度难度大：铸件结构复杂，砂型由多块组成，因此，为保证铸件尺寸精度，砂型(芯)定位必须非常准确。此外，由于铸件镂空的框架结构，中间无支撑，使得控制热处理变形难度大。

4. 翼盒整体铸造关键环节

由于骨架内型面均不加工，外形余量小，因此收缩率的设置非常重要，过大或过小都会对骨架的强度、刚度和重量带来不利影响。此外，由于铝合金材料及铸造工艺的特点，导致铸造收缩不能按照各向同性等比例收缩，需要通过摸索，确定X、Y、Z不同方向的收缩率。

对浇注系统的设计，要充分考虑充型的可靠性，确保充型顺畅且充满。还要根据产品的结构特点来考虑：采用重力铸造还是离心铸造？采用顶注式浇注、底注式浇注还是混合型浇注？

对铸件毛坯的设计，要结合产品的结构特点、加工余量、浇注系统和充型模拟等进行综合考虑，适当时，可以在局部增加筋板来提高铸件的刚度并确保浇注顺畅。如果不能铸造出两端框上的U型槽，较大的壁厚易导致铸造缺陷。

在产品尺寸方面，除了控制合理的收缩变形以确保总体外形尺寸外，模具总体结构的设计及其装配也非常关键。为控制好骨架各网格筋的位置及壁厚的尺寸精度，需要统一协调设计、加工、铸造和模具的基准，在铸件毛坯设计、浇注系统设计及模具的设计和制造过程中，系统地考虑好骨架内型面各面内的平面度、面与面之间的角度、大小端面的平面度和平行度以及对称边尺寸的对称性等。

在产品变形方面，大小端不同的收缩可能导致锥度变化；锐角与钝角因结构刚性不同可能导致产品出现压缩变形，即钝角变大，锐角变小；大小端同轴度的不一致可能导致错位变形。因此，在设计、制造模具时，要充分考虑大小端的同轴度及模具型面组装后的整体精度，可以采取整体加工或提高拼装精度的措施。

总之，克服各工艺阶段的变形至关重要，包括：模具制造误差导致的变形、铸造过程中的热应力导致的收缩变形、热等静压过程中的强化变形、去浇道后刚度衰减导致的弹塑性变形、退火后的热变形、机械加工中的弹性变形、蒙皮焊接中的热应力变形等。

5. 整体铸造成形关键工艺技术

（1）舱体铸件的设计：承力筋与蒙皮的主次关系，壁厚、筋宽、筋高和圆角，取样部位的设计，总体指标要求的分布，壁厚检测的标准要求。

（2）铸造工艺设计：铸造余量设计、铸造基准和加工基准设计、收缩率的设计。

（3）浇铸系统的设计：主浇道、横浇道、冷隔和冒口等，以及模拟流动的冷却分析。

（4）模具设计与制造检测：模具加工、装配后的三维检测。

（5）浇铸工艺控制与铸件三维扫描：铸件完成后，需对产品进行三维扫描，验证其收缩率设置是否合理。

（6）热处理工艺制度规范：按照标准的ZL114A铝合金T6状态实施。

（7）淬火工艺及工装设计：设计合理的防变形工装，防止淬火过程中铸件产生大的变形。

（8）加工时的基准转换：因内轮廓无法检测，加工过程所采用的凸台基准需根据壁厚的分布适时调整。

（9）加工的轨迹设计、切削参数及变形控制：根据产品的结构特点，选择合理的刀具和加工方式，确保两面调面加工时变形小，加工基准调整正确合理，规避反向调整。

夹芯网络筋整体翼盒铸造工艺设计

1. 铸造工艺流程设计

采用理论分析与实验相结合的方法，针对大型薄壁铸件的强度、延伸率及内部质量、壁厚精度要求，开展了铸造合金强韧化、铸造铝合金熔炼工艺及工艺优化、铸件热处理工艺等研究，技术路线如图2所示。

图2 技术路线图

2. 铸件余量几何设计

铸件前后侧面加工量8mm，蒙皮加工量5mm，上端面加工量25mm，其余加工面5mm。同时，铸造多处工艺凸台40mm×60mm×20mm，便于检测及作为加工基准。

3. 浇注熔炼工艺设计

因铸件结构特殊，为避免重力浇注易导致的金属翻腾、冲击和飞溅，减少氧气夹杂，以及避免差压铸造易造成的排气不畅、清砂困难等问题，决定采用低压铸造，以提高铸件质量。低压铸造时，铸件在压力作用下结晶凝固，因此组织致密，表面光洁，力学性能较高，这尤其有利于大的薄壁件铸造。

4. 浇注系统工艺设计

浇注系统设计充分利用了低压浇注的特点，铸件在压力下结晶凝固，可以得到充分补缩，从而提高了铸件的组织致密度和力学性能。因铸件质量要求非常高，因此对工艺要求严格，特别要严格控制浇冒系统尺寸。以往生产此类铸件的经验表明，这种材质的铸件对补缩要求非常高。

在对翼盒骨架结构和产品特性进行分析的基础上，决定采用开放式垂直缝隙浇注系统。缝隙浇道可使金属液充型平稳，不易卷入氧化膜。浇注系统既是铸件充型时的铝液流道，也是铸件凝固时的补缩通道。

因此，浇注系统的设计力求使铝液流动平稳，为铸件创造顺序凝固的条件，使铸件温度场分布均匀，兼顾充型与补缩的作用；冷铁的设计原则是，与浇注系统配合，共同完成铸件的补缩，为铸件创造顺序凝固的条件，使铸件温度场分布均匀。基于此原则，设计了专用的成型冷铁，以平衡厚大部位的温度场。

5. 浇注系统模具设计

模具设计要依据零件毛坯图的精确三维设计，木模结构、进砂方向需经多次工艺评审，确保木模在使用过程中尺寸、形状稳定。芯盒采用金属型结构，数控加工要保证砂芯尺寸。铸型分为下箱、上箱和砂芯；制作专用砂箱，铸型通过工装卡紧装置进行紧固。图3所示为砂芯尺寸的3D扫面检验。

图3 砂芯尺寸进行3D扫面检验

6. 铸造工艺参数设计

对铸造工艺参数的设计包括：

（1）浇注系统设置：直浇道¢120mm，S直=11304mm²；横浇道55mm×55mm，数量8根，S横=24000mm²；缝隙浇口：立筒和缝隙内浇口数量及尺寸的经验计算，铸件壁厚7mm，经计算，缝隙内浇口数量及尺寸分别为：d=55mm，n=18，b=30mm，δδ   =25mm，S缝=28613mm²；开放式流道设计；S直：S横：S缝=11304：24000：28613=1:2:2.5。

（2）浇注参数设置：铸件重量：29kg/件；浇注系统重量：150kg/件；浇注时间30s，浇注温度710℃；升液高度H1定值400mm；型腔高度，H2定值600mm；充型高度H3：定值H3= H1+ H2=1000mm；充型压力P：17kPa，升液加压速度η（kPa/s）：0.6 kPa/s；升液速度V1=80mm/s；保压压力0.1～0.12MPa，保压时间300s，结壳时间3s。

7．铸件前后处理控制设计

（1）造型材料：采用70～140目的擦洗砂与PEPSET树脂混合而成的树脂砂。树脂砂保证零件各部分的尺寸精度，型砂强度好，不变形，能使铸件表面光洁、美观，且溃散性好，易清砂。

（2）型芯制作：制定工艺时，考虑到铸件内腔清砂孔过小，不利于散热和清砂，专门编制了树脂砂工艺指导书，对树脂和砂的比例、型砂的发气量和强度范围等做了明确规定，以利于砂芯散热及溃散清理。

（3）铸件涂料：为了提高铸件的表面光洁度和型芯的表面强度，型芯起模后，按工艺要求，在型芯形成铸件的表面使用快干涂料涂刷2～3次，之后再烘干打磨，保证铸件的表面质量。

（4）型芯组合：型芯组合是一件复杂的工作，在型芯组合前，要检查型芯的外观和几何尺寸（如图4所示）。在型芯组合时，多块型芯易使累积误差过大，导致铸件报废。为保证组合尺寸精度，使用了大量的专用工装和检具，以检查基准面、筋条相对位置等，并要求检验人员对组合过程的每一步进行复检。

图4 模具内芯壁厚塞及平整度检测

8.铸件热处理工艺

合金的性能决定于合金中α固溶体的性能、晶粒大小、亚结构及第二相的性能、数量、大小、形状和分布等。对铝合金进行热处理可以获得良好的力学性能，还可以调整基体合金中的组织结构。为了获得最佳的固溶效果，通常将固溶温度尽可能升到接近共晶温度，但不能过烧。固溶处理后，在专用的铝合金淬火液中淬火，尽量缩短铸件入水时间，淬火装炉要确保铸件上下立式入水，防止因淬火造成铸件变形。在台式干燥箱中进行人工时效处理时，铸件热处理的设计、摆放方式、入水方向和工装夹具都非常重要。

在T6处理后，共晶体中的Si相完全变为细小颗粒状弥散在枝晶和二次枝晶之间，固溶处理时，Mg2Si溶入固溶体中，时效时析出，使晶体点阵发生畸变，从而强化合金性能。Al-Si合金热处理时，对合金性能的影响因素有：固溶处理温度、固溶处理时间、淬火介质温度、时效温度和时效时间等。

选择适当的工艺参数，使合金性能有效提高。具体固溶参数是先升温至520℃，保温2h，再升温至538℃，保温8h，出炉，入水，水温不低于70℃，转移时间小于20s；时效参数是升温至165℃，保温8h，出炉空冷。

整体翼盒铸造成形模拟仿真

1. 大型网格筋高强铝合金翼盒铸件预期的质量问题

铝硅系铸造铝合金具有铸造流动性和气密性好、收缩率低和热裂倾向小等特点，经变质及热处理后，具有良好的力学性能、物理性能、耐蚀性能和机械加工性能，是应用最为广泛的铸造合金之一。ZL114A铸造铝合金为可热处理强化的A1-si．Mg系铸造铝合金，具有较好的充型流动性与力学性能，包括高流动性、高气密性、低热裂倾向，及良好的耐腐蚀性和焊接性，是一种应用广泛的铸造铝合金。以舱体铸件为研究对象，结合zLl 14A合金的特点及框架铸件的结构特点和使用要求，对框架铸件铸造工艺设计、工艺优化、zLll4A合金熔体处理及尺寸控制等进行了分析，力求结果新颖实用，可为zLll4A合金铸件铸造工艺提供参考。

根据薄壁翼盒铝合金铸件结构特点、技术要求和铸造难点，预期铸件可能出现下列问题：内部缺陷超标、本体附铸试样力学性能不达标、残余内应力难以控制和消除、变形控制及尺寸精度难以保证。根据目前的技术和设备能力，以及以往生产类似产品的经验，前两个问题完全可以解决，后两个问题尽管有一定难度，但可采取一些工艺措施加以控制。

在浇铸工艺和浇铸系统设计合理的基础上，热处理工艺的制定也非常关键。影响热应力的工艺参数主要有：淬火介质、介质温度和铸件入水方式等。尽管在铸造和热处理过程中，薄壁翼盒铸件中的残余应力可以控制，但淬火瞬间温差造成的组织应力和热应力是难免的，通常在对铸件进行机械加工前，通过时效方法予以减轻、均化或消除。薄壁翼盒铸件研制周期短，只能采用人工时效或振动时效，现在两种方法都在使用。人工时效消除组织应力和热应力的效果明显，其保温温度和保温时间可通过试验获得。振动时效对应力的均化效果明显，能消除应力集中，减小加工或使用过程中的变形。上述控制铸件残余内应力的工艺手段同样可用于控制铸件变形，再配合使用优化设计的限位和校正工装，就能有效地控制薄壁翼盒的变形。

2. 铸造模拟仿真的优势和必要性

利用ANYCASTING/PROCAST CAD/CAE技术，可以有效地预测工艺设计中存在的问题，从而预测可能存在的铸造缺陷，并据此优化铸造工艺。利用三维建模软件，可以方便地对铸件毛坯、浇注系统、冒口系统和冒口套进行改进。同时，利用ANYCASTING/PROCAST CAD/CAE技术，还可以对铸造工艺参数如模数、工艺热节计算、浇冒口设计、浇注温度、充型时间、铸型材料、冒口套和冷铁等进行改进，改进后再进行模拟，直到铸造缺陷消除。

这对于大型复杂铸件很重要，可以减少工艺试验的次数，甚至取消工艺试验，保证铸件一次试制成功，显著缩短新产品的试制周期。依据模拟结果制定的工艺用于生产后，效果良好，目前已有近300家企业采用该方法进行了工艺设计和优化。使用ANYCASTING/PROCAST CAD/CAE技术可以对多种铸造工艺和材料进行工艺设计和模拟，包括：铸钢、铸铁、铸铝、铸铜，以及低压铸造、金属型铸造、消失模铸造、水玻璃砂工艺、树脂砂工艺、覆模砂工艺和迪砂工艺等。

3. 网格筋薄壁整体翼盒精密铸造模拟仿真

基于工艺专家的铸造模拟分析目标是：通过基于铸造工艺工程专家的铸造仿真模拟来优化浇注系统，借助Procast/Anycasting或国产铸造模拟分析仿真软件，通过数值模拟获得最佳的铸造工艺方案。根据两种不同的浇注方式，对模拟仿真结果进行对比分析，进一步优化铸造过程中涉及的系列数学物理模型，提高铸件铸造充型、冷却、凝固、淬火和退火的模拟分析精度。

整体翼盒铸造计算机模拟分析：根据计算并结合实际经验，初步确定了低压铸造工艺参数，但是否合理尚需验证。为此，利用计算机数值模拟计算，对薄壁翼盒铝合金铸件充型和凝固过程进行了模拟试验，对工艺方案进行了改进和优化，其中，卧式侧隙式浇注模拟仿真如图5、图6所示，立式缝隙式浇注模拟仿真如图7、图8和图9所示。

图5 卧式侧隙式浇注系统

图6 卧式侧隙式浇注冲型

图7立式缝隙式浇注系统

图8立式缝隙式浇注冲型过程

图9立式缝隙式浇注凝固过程

根据确定的铸造工艺和对浇注、补缩系统的初步设计，应用ANYCAST铸造过程模拟软件，对铸件的充型、凝固过程进行多次模拟，对浇注系统、补缩冒口及冷铁的尺寸、形状和位置等进行了反复调整，形成了有利的充型及凝固顺序，消除了潜在的温度场不均匀、补缩效果不良等不利因素。

充型模拟结果表明，金属液经缝隙浇道平稳进入型腔，未发现涡流卷气现象。充型过程中，铸件各部分区域温度分配较合理。从凝固模拟结果可观测到，铸件的凝固次序较理想，铸件上缝隙浇道之间的部分最先凝固，铸件上下部基本同时凝固；在铸件各缝隙浇道附近区域，凝固迟于缝隙浇道中间部分，缝隙浇道的凝固迟于铸件本体。

铸件整体温度分布基本合理，处于“整体同时凝固、局部顺序凝固”的较好状态，铸件整体凝固和补缩次序较合理。但铸件本体局部顺序凝固的温度梯度是否合理，能否满足补缩要求，指定区域的绝对凝固速度是否合适，能不能确保该处力学性能控制在规定的范围之内，这些还不确定，尚需实际验证，并做优化调整。

通过此模拟，可以得出几点经验：

（1）利用计算机对铸造工艺进行设计，直观而快速，有利于新产品工艺的开发和优化。

（2）组合使用ANYCASTING/PROCAST CAD/CAE铸造工艺设计模块和模拟模块，大大缩短了工艺设计和模拟的时间，模拟结果与实际相符。

（3）采用冒口套可节省钢水，减小冒口尺寸。

（4）砂型重力铸造改性水玻璃砂工艺适合铸钢件生产，铸件应力小，表面较光滑。

（5）熔模精密铸造硅熔胶工艺可以做形状和质量较大的铸件。

（6）使用ANYCASTING/PROCAST CAD/CAE技术可以对多种铸造工艺和材料进行工艺设计和模拟。

整体翼盒的铸造质量

1. 力学性能

如图10、图11所示，翼盒骨架本体、附铸试样经热处理至T6状态后，经检测，力学性能不满足抗拉强度≥360MPa、屈服强度≥280MPa和延伸率≥6%的要求。实际检测结果见表4～表7。

图10 本体解剖位置图                

图11 附铸试样位置图

表4 本体解剖性能取样明细表

编号	Rm MPa	Rp0.2%MPa	A%	编号	Rm MPa	Rp0.2% MPa	A%
1-1	334	289	5.5	5-2	338	285	5.5
1-2	342	296	6.0	6-1	346	294	6.0
2-1	348	299	6.5	6-2	333	283	5.0
2-2	330	283	4.5	7-1	350	307	6.5
3-1	347	296	5.5	7-2	346	302	6.5
3-2	353	308	5.0	8-1	344	299	5.0
4-1	342	300	5.5	8-2	332	285	5.0
4-2	355	307	7.0	9-1	350	303	6.5
5-1	340	296	4.5	9-2	332	286	4.5

 

表5 翼盒骨架附铸试样常温力学性能

编号	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率%	取样位置
172040纵-001	362	282	7.5	纵筋
172040纵-002	371	292	8.5
172040纵-003	365	286	9.0
172040斜-004	367	297	8.5	斜角
172040斜-005	372	281	9.0
172040斜-006	365	300	8.5
172040前-007	375	318	7.0	前部尖点
172040前-008	366	288	8.0
172040前-009	369	312	7.5
标准值	≥360	≥280	≥6
结论	合格

 

表6翼盒骨架附铸试样150℃力学性能

编号	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率%	取样位置
172040纵-001	330	290	12	纵筋
172040纵-002	315	276	11
172040纵-003	332	285	11.5
172040斜-004	320	285	9.5	斜角
172040斜-005	317	278	10.5
172040斜-006	310	272	12
172040前-007	318	280	10.5	前部尖点
172040前-008	320	290	9
172040前-009	326	285	10
标准值	≥310	≥270	≥6
结论	合格

 

表7翼盒骨架附铸试样200℃力学性能

编号	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率%	取样位置
172040纵-001	295	265	11	纵筋
172040纵-002	300	268	12
172040纵-003	308	276	10
172040斜-004	298	265	10.5	斜角
172040斜-005	296	258	11.5
172040斜-006	305	268	11.5
172040前-007	315	285	9.5	前部尖点
172040前-008	306	265	10.5
172040前-009	310	270	10
标准值	≥290	≥250	≥6
结论	合格

 

2. 几何尺寸

检测粗加壁厚及成品壁厚，暴露出蒙皮壁厚不均问题。经统计，蒙皮厚度小于1.8mm的点5.1%，厚度在1.8～2.3mm之间的点27.3%，厚度在2.3～2.8mm之间的点23.4%，厚度大于2.8mm的点44.2%。按照技术要求，蒙皮厚度应为2.3mm±0.5mm，因此，铸件蒙皮整体合格率50.7%。

造成壁厚不均的原因是：首先，虽然芯盒为数控加工的金属模，但铸件外模为木质结构，此铸件为板式结构，外模精度较差，易变形，下芯时，易造成上下不均，导致蒙皮壁厚偏差；其次，芯头间隙大，固定不牢固，合箱时，易造成砂芯松动移位；第三，热处理变形。解决措施是：将木质外模改为金属数控加工外模，解决外模精度差、易变形的缺点，保证砂型的装配精度，并在下芯时，严格按照塞规尺寸确保下芯的精确度；通过装配修调，将芯头装配间隙控制在0.2mm以内，下芯后固定牢固；优化热处理工艺以控制变形。

总结

通过采用高纯原料、优化合金成分、织细化、合金熔体纯净化处理和优化热处理工艺，ZL114A合金的性能大幅提高。采用树脂砂型、卧式侧隙式和立式缝隙式浇注系统，均可研制出内部质量合格的大型夹芯网格筋翼盒铸件。采用带工装热处理、机械校正，可以控制热处理过程中的尺寸变化，保证尺寸精度。通过重新制作金属外模，保证了模型精度及强度。对翼盒骨架进行连续的质量跟踪表明：铸件力学性能与化学成分稳定，满足了技术质量要求；铸件铸态及热处理后变形可控。总之，可总结的经验是：

1. 利用铸造模拟软件进行仿真分析，优化了夹芯网格筋整体翼盒浇注系统的设计，制定了合理的主浇道、横浇道、冒口和冷铁设置方案，确保了舱体铸件的力学性能，规避了气孔、疏松等缺陷。

2. 基于高强铝合金ZL114铸造工艺流动、冲型和凝固特性的铸造CAE仿真优化，对夹芯网格筋翼盒的根部及蒙皮与网格筋的根部进行了R圆角优化，不仅提高了产品的整体强度和刚度，还提高了铸件成型的工艺性。

3. 基于铝合金热力学物理特性的铸造工艺设计和热处理优化设计，通过非等比收缩率设置、铸造余量补缩设计和铸造基准设计，确保了翼盒热处理变形和加工基准的可行性。

4. 基于壁厚测量及余量协调的加工基准转换原理，合理地保证了对称蒙皮的壁厚精度；制定了基于牛鼻刀进行宽行加工的总体切削方案，通过牛鼻刀宽行高速切削，令加工效率提高了30%以上。

5. 采用整体铸造成型方案，规避了传统的锻件+蒙皮连接方案所具有的成本高、周期长和环节多等缺点，不仅大幅降低了铸造成本，提高了整体结构性能，还为相关行业同类产品的精密铸造提供了可借鉴的实现模式。

6. 为进一步提高产品的整体性能，根据产品的载荷情况，还可采用ZL201A或ZL205A材料。除提高整体性能外，还可对网格筋及蒙皮等特征可以进一步的拓扑优化，实现变厚度网格筋和变厚度蒙皮设计。

目前，国内95%的企业基本不具备该异形翼盒的铸造能力，能够满足基本设计要求的企业，其铸件合格率也只有30%，伺服控制舱翼盒的铸件合格率只有20%，为此，需要在铸件收缩率设计、铸件毛坯余量设计、浇注系统设计、铸造模具及其材料应用、铸造后淬火热处理工艺、铸件内型三维检测、铸造后粗精加工基准协调等多方面实现突破。

通过铸造仿真优化浇注系统，令铸件合格率由30%提高到了80%；通过多种工艺手段减少加工余量，令外型面加工余量由8～12mm减少到5～8mm，降低了20%的加工成本；通过优化铸造产品结构和工艺，缩短了批量生产周期，生产效率提高了30%以上，总成本降低了30%以上。总之，上述措施提高了成形精度，扩大了铝合金铸件的应用范围。