该型桥壳是国内很少涉及的大型铸钢件桥壳,用于支承载重卡车的主减速器、半轴和差速器等基础件,因其质量对工程车的安全运行具有重要的影响,所以对产品的工艺设计和制造要求特别高。桥壳从试制到现在,已经暴露出了许多问题,例如桥壳的缩松、缩孔以及热裂纹等铸造缺陷。其中,桥壳腹部的缩松、缩孔缺陷尤为严重,缺陷发生率达到80%以上,而桥壳热裂纹缺陷的发生率更是达到了100%。这不但影响了桥壳的质量,而且延长了生产周期,增加了制造成本。本文首先应用铸造分析软件MAGMA,对桥壳原有浇注工艺进行了数值模拟,通过分析桥壳在充型和凝固过程中的温度场、流场及缩松、缩孔分布情况,提出了浇注工艺的优化方案,即用底注式浇注工艺替换原有的中注式浇注工艺,有助于合金液在充型过程中的均匀平稳,减少合金液的氧化和飞溅,实现桥壳腹部的同时凝固,从而达到降低该部位缩松、缩孔缺陷发生率的目的。此外,基于桥壳的充型和凝固过程,通过耦合桥壳的应力、应变和温度场,获得了桥壳在准固相区的热裂倾向分布图,分析可能发生热裂纹的部位,并根据热裂纹产生的不同原因,对原有的铸造工艺进行优化分析。通过增加防裂筋和冷铁,强化桥壳热裂纹发生部位的表面强度,加快铸件凝固速度,提高组织致密度,从而达到降低该部位热裂纹发生率的目的。应用优化后的铸造工艺进行桥壳的实验验证,其结果表明:在同等条件下,使用底注式浇注系统能有效的控制桥壳腹部的缩松、缩孔缺陷,缺陷发生率由原来的80%降至15%左右,桥壳的质量得到了显著的提高;而在增加防裂筋和冷铁后,桥壳碗口处、颈处、底部平台处和两端法兰盘处的热裂纹情况都得到了不同程度的改善,缺陷总体发生率由原来的几乎100%降为现在的20%左右,且热裂纹的尺寸缩小了,便于后期的焊补。桥壳的废品率实现了较好的控制,产品生产效率也得到了提高。