粘土砂型铸造是铸造生产的主要方法,被广泛应用于铸铁件、铸铝件和铸钢件的生产,其用量约占铸件生产总量的70％～80％。目前,粘土砂铸造在汽车铸铁件生产中占有主导地位,大批量造型线式生产是主要生产方式。实际生产中影响粘土砂型铸件质量的因素较多,其中粘土型砂质量是影响铸件生产质量的主要因素之一,有效地控制粘土型砂质量对于粘土砂铸造质量控制具有重要意义。本文从研究大规模生产条件下粘土型砂性能的影响因素入手,研究探索了“型砂组分—粘土型砂性能”和“粘土型砂性能—铸件缺陷率”之间的关系；从“粘土旧砂有效膨润土含量快速自动测定”和“多功能粘土砂型铸造质量管理系统”两方面研究了流水线生产过程中型砂性能控制和铸件缺陷率降低的方法。为了获得稳定的铸件质量,本文系统分析了粘土型砂性能的影响因素。着重研究了旧砂性能、型砂组分、残留芯砂含量、环境温度和旧砂温度对型砂性能的影响,优化了造型生产线的型砂配方。以大量的现场数据为依据,应用统计分析方法,分析了型砂组分与型砂性能、型砂性能与铸件缺陷率之间的相互关系。建立了“型砂性能Y—型砂组分X”关系系列方程Y=a0+a1X1+a2X2+a3X3,包括紧实率Y1、透气性Y2、湿压强度Y3、热湿拉强度Y4、剪切强度Y5等型砂性能与型砂组分(含水量X1、有效膨润土含量X2、有效煤粉含量X3)间的关系方程。建立了“铸件缺陷率Z—型砂性能Y”关系系列方程Z=b0+b1Y1+b2Y2+b3Y3+b4Y4+b5Y5,包括砂孔率Z1、气孔率Z2、漏箱率Z3和粘砂率Z4等铸件缺陷率与型砂性能(紧实率Y1、透气性Y2、湿压强度Y3、热湿拉强度Y4、剪切强度Y5)间的关系方程,提出了控制铸件缺陷的措施。为了实现造型生产线型砂的有效膨润土含量的快速测定,本文发明了基于计算机图像识别技术的旧砂有效膨润土含量自动测试新方法。该方法利用淡蓝色和深蓝色的R/G/B三通道感光程度的差别,将彩色滴斑图像分解为三通道灰度图像,并对灰度图像进行灰度值减法运算、灰度变换fg=ag+b、阈值分割、提取外圈淡蓝色晕圈和内圈蓝斑,计算外圈淡蓝色晕圈和内圈蓝斑面积A=f(d)×∫S(d),实现有效膨润土含量的自动化测定。实验结果表明,当内圈蓝斑与外圈淡蓝色晕圈的面积比值达到预设值15%后,判断达到滴定终点,系统自动计算吸蓝量值和粘土旧砂有效膨润土的含量值。研究开发了基于计算机图像识别技术的有效膨润土含量自动快速测定仪。仪器采用先进的计算机图像识别系统,利用市场上成熟的蠕动泵、电磁搅拌器和小型步进电机作为主要零部件,具有结构简单、操作方便、测试结果稳定的特点。仪器由搅拌部件、移液部件、图像采集部件和处理器等部分组成。搅拌部件由带加热装置的电磁搅拌器完成待滴定试液的加热及搅拌过程；移液部件由微型蠕动泵完成移液、滴定过程；图像采集部件由步进转动台和微型摄像头组成,保证了滴定及检测的同时进行；整套自动测定仪的运行过程由处理器全自动控制完成,主要用于铸造生产线上的粘土旧砂有效膨润土含量的测定,也可用于各类膨润土产品生产单位测定膨润土吸蓝量。研究构建了多功能粘土砂型铸件质量管理系统。通过优选相应的软件开发工具和开发平台,建立了铸件缺陷、型砂性能数据库,实现了数据库与质量管理系统的连接。根据质量管理系统的总体架构,以“型砂组分—粘土型砂性能”和“粘土型砂性能—铸件缺陷率”数学关系模型为核心,配合型砂性能与铸件缺陷数据库,完成质量管理系统的界面设计、系统维护模块的设计与实现、系统查询模块的设计与实现、系统统计模块的设计与实现、系统分析模块的设计与实现。实现了数据库维护、铸件缺陷查询分析、型砂性能预测调整等多种功能。针对开发的粘土旧砂有效膨润土含量自动测定仪和多功能粘土砂型铸造质量管理系统,在实际生产中验证了自动测定仪和质量管理系统的可适用性。结果显示,粘土旧砂有效膨润土含量自动测定仪大大提高了有效膨润土含量的测试精度,而粘土砂型铸造质量管理系统可根据现场情况,及时调整型砂配方,有效控制型砂性能、降低铸件缺陷率。本研究成果具有重要的实际意义。