Procast操作教程_word文档在线阅读与下载_无忧文档
无忧文档可免积分在线阅读和下载文档
包括资格考试、应用文书等大量word文档免费下载
Procast操作教程
procast的操作步骤
边界和初始条件。铸造的物理过程就是通过这些初始条件和边界条件为计算机系统所认知的。边界条件可以是常数，或者是时间或温度的函数。ProCAST配备了功能强大而灵活的后处理，与其它模拟软件一样，它可以显示温度、压力和速度场，但又同时可以将这些信息与应力和变形同时显示。不仅如此，ProCAST还可以使用X射线的方式确定缩孔的存在和位置，采用缩孔判据或Niyama判据也可以进行缩孔和缩松的评估。ProCAST还能显示紊流、热辐射通量、固相分数、补缩长度、凝固速度、冷却速度，温度梯度等等。
1.5.2流体分析模块：
流体分析模块可以模拟所有包括充型在内的液体和固体流动的效应。Procast通过完全的Navier-Stocks流动方程对流体流动和传热进行耦合计算。本模块中还包括非牛顿流体的分析计算。此外，流动分析可以模拟紊流、触变行为及多孔介质流动（如过滤网），也可以模拟注塑过程。
流动分析模块包括以下求解模型：
1.Navier-Stokes 流动方程。
2.自由表面的非稳态充型。
3.气体模型：用以分析充型中的囊气、压铸和金属型主宰的排气塞、砂型透气性对充型过程的影响以及模拟低压铸造过程的充型。
4.滤模型：分析过滤网的热物性和透过率对充型的影响，以及金属在过滤网中的压头损失和能量损失，粒子轨迹模型跟踪夹杂物的运动轨迹及最终位置。
5.牛顿流体模型：以Carreau-Yasuda 幂律模型来模拟塑料蜡料粉末等的充型过程。
6.紊流模型：用以模拟高压压力铸造条件下的高速流动。
7.消失模模型：分析泡沫材料的性质和燃烧时产生的气体、金属液前沿的热量损失、背压和铸型的透气性对消失模铸造充型过程的影响规律。
8.倾斜浇注模型：用以模拟离心铸造和倾斜浇注时金属的充型过程。
从以上列出的流动分析模型可知在模拟金属充型方面ProCAST 提供了强大的功能。
1.5.3应力分析模块：
本模块可以进行完整的热、流场和应力的耦合计算。应力分析模块用以模拟计算领域中的热应力分布，包括铸件铸型型芯和冷铁等。采用应力分析模块可以分析出残余应力、塑性变形、热裂和铸件最终形状等。应力分析模块包括的求解模型有6种：线性应力；塑性、粘塑性模型；铸件、铸型界面的机械接触模型；铸件疲劳预测；残余应力分析；最终铸件形状预测。
1.5.4辐射分析模块：
本模块大大加强了基本模块中关于辐射计算的功能。专门用于精确处理单晶铸造、熔模铸造过程热辐射的计算。特别适用于高温合金例如铁基或镍基合金。此模块被广泛用于涡轮叶片的生产模拟。该模块采用最新的“灰体净辐射法”计算热辐射自动计算视角因子、考虑阴影效应等，并提供了能够考虑单晶铸造移动边界问题的功能。此模块还可以用来处理连续性铸造的热辐射，工件在热处理炉中的加热以及焊接等方面的问题。
1.5.5显微组织分析模块：
显微组织分析模块将铸件中任何位置的热经历与晶体的形核和长大相联系，从而模拟出铸件各部位的显微组织。ProCAST 中所包括的显微组织模型有：通用型模型：包括等轴晶模型、包晶和共晶转变模型，将这几种模型相结合就可以处理任何合金系统的显微组织模拟问题。ProCAST使用最新的晶粒结构分析预测模型进行柱状晶和轴状晶的形核与成长模拟。一旦液体中的过冷度达到一定程度，随机模型就会确定新的晶粒的位置和晶粒的取向。该模块可以用来确定工艺参数对晶粒形貌和柱状晶到轴状晶的转变的影响。
Fe-C 合金专用模型：包括共晶/ 共析球墨铸铁、共晶/ 共析灰口/ 白口铸铁、Fe-C 合金
Word文档免费下载：
（共26页，当前第3页）
的相关文档搜索
7页 免费 ProCAST 2010.0 Release... 52页 免费 procast操作教程 86页 3下载券 Procast操作教程 26页 1下载券喜欢此文档的还喜欢 procast2009安装教程 2页 免...Procast内部教程(Getting started系列)连铸_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。...procast教程精品 17页 1下载券 procast操作教程 86页 3下载券喜欢...procast教程精品2 17页 5财富值喜欢此文档的还喜欢 ProCAST操作手册翻译续 56页 1财富值 ProCast手册 46页 2财富值 ProCast手册 45页 免费 第八章 脱粒机械111...ProCAST2008使用指南 6页 免费 procast 5页 1财富值 ProCAST 17页 10财富值 ...ProCAST结果分析 34页 2财富值 ProCast手册 46页 2财富值 procast教程 28页 5...Procast入门教程 铸造模拟软件简单例子铸造模拟软件简单例子隐藏&& 分享到:
使用一键分享,轻松赚取财富值, 了解详情
嵌入播放器: 普通尺寸(450*500...Procast操作步骤_机械/仪表_工程科技_专业资料。Procast 操作步骤: 1. 启动软件...ProCast手册 46页 1下载券 procast教程 28页 2下载券喜欢此文档的还喜欢 ...Procast 2009 安装教程 一、安装包解压后的文件列表如下: 二、安装 双击以下文件,一直点击下一步,进行安装。安装后不要运行程序,先进行破解操作。 三、破解过程(...Procast 2013 安装教程.以及VE8.6安装教程_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料...Procast操作教程 26页 1下载券 Procast内部教程(Gettin... 33页 免费 Procast内...procast教程精品_机械/仪表_工程科技_专业资料。Gravity-Sand This tutorial will...procast-初级教程 58页 2下载券 procast操作教程 86页 3下载券 Procast内部教程...人人文库美如初恋！
&&&&&&DOC文档下载
您还没有登陆，请先登录。登陆后即可下载此文档。
合作网站登录：
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,文档经过压缩，下载后原文更清晰&&&
&&&&&&侵权投诉
数值模拟在铝合金压铸件浇注系统设计的应用
I摘要在压铸模具设计中，浇注系统的设计合理与否，对压铸件质量、生产效率、模具的寿命等都有重要的影响，不合理的浇注系统会导致铸件出现各种缺陷，本文针对压铸模具不透明性，根据铝合金压铸模具浇注系统的设计原则，对铝合金铸件压铸模的浇注系统进行了设计计算，并得用数值模拟软件进么了在这种浇注系统下金属液的充型情况，结果显示充型平稳，排气良好，温度分布均匀，铸件的缩孔，气体夹杂倾向小，并在实际生产中得到了验证，可为类似铸件浇注系统的设计提供参考。关键词铝合金压力铸造浇注系统数值模拟IIABSTRACTThereasonabledesignofgatingsysteminthecastdiemakesanimportantimpactonthelifespanofthework.theimproperdesignintroducesortsofdefects,thetreatiseismainlyonthedesignandcalculationprocessofthegatingsystemofmould,whichisbasedontheprinciple.andsimulatetheprocessoffillingup.theresultshowsthatthefillingupflowisstable,thetemperatureisaveragedistributed,theinclinationtoshrinkageisless,whichisverifiedinpracticalproduction.itiscanbeusedasreferenceinsimilardesign.KeywordaluminiumalloypressurecastinggatingsystemnumericalsimulationIII目录第一章绪论.......................................11.1铝及其合金的基本特性及应用范围..............................11.2中国铝铸件生产情况..........................................2第二章PROCAST软件的特点和应用流程...........................32.1PROCAST软件介绍.............................................32.2PROCAST模拟分析能力........................................32.2.1缩孔......................................................................................................32.2.2裂纹......................................................................................................32.2.3裹气......................................................................................................42.2.4冲砂......................................................................................................42.2.5冷隔及浇不足......................................................................................42.2.6压铸模寿合..........................................................................................42.2.7工艺开发和优化..................................................................................42.2.8可重复性..............................................................................................42.3PROCAST模拟过程............................................5第三章压铸模浇注系统设计....................................73.1金属液填充理论.............................................73.2浇注系统对填充条件的影响...................................83.3浇注系统的形式和特点.......................................93.3.1侧浇口..................................................................................................93.3.2环形浇口..............................................................................................93.3.3隙浇口..................................................................................................93.3.4中心浇口............................................................................................103.3.5点浇口................................................................................................103.4设计浇注系统的一般程序.....................................10第四章基于PROCAST铝合金压铸浇注系统设计实例..................124.1概述......................................................124.2浇注系统设计...............................................12IV4.2.1铸件尺寸参数....................................................................................124.2.2充型时间的确定................................................................................124.2.3内浇口处充型速度............................................................................134.2.4内浇口截面积计算............................................................................134.2.5双边锥形道的设计计算....................................................................134.3铸件充型凝固过程流场、温度场的数学模型.....................144.3.1概述....................................................................................................144.3.2计算方程的离散................................................................................154.4充型过程数值模拟及讨论...................................164.5结论...................................................17参考文献...................................................18致谢.......................................................191第一章绪论1.1铝及其合金的基本特性及应用范围铝是地壳中分布电广、储量最多的一种金属元素之一，约占地壳总质量的8.2,仅次于氧和硅,比铁约5.1、镁约2.1和钛约0.6的总和还多.它的化学元素符号为AL,在元素周期表中第三周期主族元素,具有面心立方点阵,元同素异构转变.原子序数为13,相对原子质量为26.9815,具有质量轻，强度好，比强度高，加工容易，美观，适于各种表面处理，而蚀性能及而气候性能良好，导电导热性能良好，对光、热、电波的反射性能好，没有磁性，无毒，具有吸音性及耐低温的特性。铝合金是一种较年轻的金属材料,在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其庆用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输来、电力和电子工业、机械制造业和石没化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中，现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成迷第二大金属材料，铝材应用的迅速发展是世界铝工业界不断开发新的铝合金材料的结果。铝合金铁的发展可追溯到1906年进效强化现象在柏林被AlfredWilm偶然发现，硬铝随之研制成功并用于飞机结构件上，在此基础上随后开发出的AlCuMg系合金，至今仍在使用。在第二次世界大战期间，由于军用航空材料的需要，抗拉强芳超过500MPa的AlZnMgCu合金发展起来，其中最著名的合金是7075。第二次世界大战后，一系列新合金（尤其是7000系），如、等研制成功，这些铝合金的研制，在不断提高强度的同时，更加注重改善其抗应力腐蚀性能和断裂韧性，以提高构件的工作可靠性。目前，高强度，高韧性是铝合金发展的主要方向，成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件也做为发展方向之一。根据铝合金的化学成分和生产工艺特点，铝合金通常分为变形铝合金与铸造铝合金两大类。工业上应用的主要有铝锰。铝镁，铝镁铜，铝镁硅铜等铝合金。铝合金仍然保持了质轻的特点，但其机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面一、作为受力构件。二、作为门、窗、管、盖、壳等材料。三、作为装饰和绝热材料，利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品、2铝合金板材、型材表面可以进么防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点。已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金，随着电力工业的发展和冶炼技术的突破，其性价比大为提高，目前交通运输业已成为铝合金材料的第一大用户，随着交通运输业现代化进程的加快，铝及铝合金材料在航空航天和汽车三大领域的应用日益增加。1.2中国铝铸件生产情况中国有铝铸造厂数千，年产量超过两百万吨。大型企业较少，年产量超过万吨的不过几十家，而且技术水平一般都很低，产品品质尚需进一步提高。利用铸造铝合金主要生产汽车和摩托车托车轮毂和发动等零部件，制冷压缩机、空压机零件、缝纫机、电机零件、电动工具、电子仪器仪表、普通机械零件，建筑五金、灯具、电风扇以及其他用途零件等上千种。中国铝铸件生产情况（不完全统计）见表1.1。日本铝协及其下属的车轮委员会，日前公布的第12次日本铝制车轮（轮毂）安装率统计的结果，各种机动车的铝制轮毂安装率比以前统计结果都在稳妥步地上升。。应该说，铝制轮毂安装率仍在不断地增加。我国铸造铝行业也会不断地发展。3第二章PROCAST软件的特点和应用流程2.1PROCAST软件介绍PROCAST软件是由美国USE公司开发的铸造过程的模拟软件，采用基于有限（FEM）的数值计算和综合求解的方法。对铸件充型、凝固和冷却过程中的流场、温度场、应力场、电磁场进行模拟分析。由于采用了标准化、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包PROCASTTM进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置、冒口的位置和大小等。实践证明PROCASTTM可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。2.2PROCAST模拟分析能力PROCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示，这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。2.2.1缩孔缩孔是由于凝固收缩过程中液体不能有效地从浇注系统和冒口得到补缩造成的。由于冒口补缩不足而导致了很大的内部叫缩缺陷。PROCAST可以确认封闭液体的位置。使用特殊的判据，例如宏观缩孔或NIYAMA判据来确定缩孔缩松是否会在这些敏感区域内发生。同时PROCAST可以计算与缩孔缩松有关的补缩长度。在砂型铸造中，可以优化冒口的位置、大小和绝热保温套的使用。在压铸中，PROCAST可以详细准确计算模型中的热节、冷却加热通道的位置和大小，以及溢流口的位置。2.2.2裂纹铸造在凝固过程中容易产生热裂以至在随后的冷却过程中产生裂纹。利用热应力分析，PROCASTTM可以模拟凝固和随后冷却过程中产生的裂纹。在真正的生产之前，这些模拟结果可以用来确定和检验为防止缺陷产生而尝试进行的各种设计。42.2.3裹气由于液体充填受阻而产生的气泡和氧化夹杂物会影响铸件的机械性能。充型过程中的紊流可能导致氧化夹杂物的产生，PROCAST能够清楚地指示紊流的存在。这些缺陷的位置可以在计算机上显示和跟踪出来，由于能够直接监视裹气的运行轨迹，从而使设计浇注系统、合理安排气孔和溢流孔变得轻而易举。2.2.4冲砂在铸造中，有时冲砂是不可避免的。如果冲砂发生在铸造零件的关键部位，那将影响铸件的质量。PROCAST可以通过对速度场和压力场的分析确认冲砂的产生。通过虚拟的料子跟踪则能很容易确认最终夹砂的区域。2.2.5冷隔及浇不足在浇注成型过程中，一些不当的工艺参数如型腔过冷、浇速过慢、金属液温度过低等都会导致一些缺陷的产生。通过传热和流动的耦合计算，设计者可以冷确计算充型过程中的液体温度的变化。在充型过程中，凝固了的金属将会改变液体在充型中的流动形式。PROCAST可以预测这些铸造充型过程中发生的问题，并且可以随后快速地制定和验证相应的改进方案。2.2.6压铸模寿合热循环疲劳会降低压铸模的使用寿命。PROCAST能够预测压铸模中的庆力周期和最大抗压应力，结合与之相应的温度场便可冷确预测模具的关键部位进而优化设计以延长压铸模的使用寿命。2.2.7工艺开发和优化在新产品市场定位之后，就应开始进行生产线的开发和优化。PROCAST可以虚拟测试各种革新设计而取之最优，因此大大减少工艺开发时间，同时把成本降得最低。2.2.8可重复性即使一个工艺过程已经平稳运行几个月，意外情况也有可能发生。由于铸造工艺参数繁多而又相互影响。因而无法在实际操作中长时间连续监控所有的参数。然而任何看起来微不足道的某个参数的变化都有可能影响到整个系统，这使得实际车间的工作左右为难。PROCAST可以让铸造工程师快速定量地检查每个参数的影响。从而确定为了得到可重复的、连续平稳生产的参数范围。52.3PROCAST模拟过程67第三章压铸模浇注系统设计3.1金属液填充理论在压铸过程中，金属液的流态是极其复杂的，它与压铸件的结构设计和成型设计、合金液的黏度以及压铸条件都有着密切的关系，而金属液的流态对压铸件的质量起着决定性的作用。所以有必要了解填充特性，掌握金属流动形态的规律以有助于正确地设计浇注系统，获得优质压铸件。经典的金属液填充理论归纳起来有如下三种。（因篇幅原因，其具体理论分析在些不做详述，可参见铝压铸成型及质量控制）1喷射填充的理论2全壁厚填充的理论3三阶段填充的理论长期以来，从科学实验研究中以及从实际生产中各种不同类型压铸件所产生的缺陷分析和观察压铸件表面的流痕中，可看出金属液在型腔中的流态及填充过程不是单一的因素所能决定的，往往在同一压铸件上，由于其他工艺参数的改变，也会影响流态的转变，而且在同一压铸件上，由于各部位结构形式的差异亦可能产生不同的流态。按照喷射填充的理论，显然不能获得优质的压铸件，按照全壁厚填充的理论，正是理想中所迫求的填充形态，而这种填充形态对大多数压铸件是不易实现的。由于压铸件填充时最有害的缺点是金属液的涡流和包气，而产生原因则是金属液高速射向型壁或两股金属相对碰撞，因此，较为理想流态的获得应着手于金属液能充满型腔的条件下，以最低的流动速度和浇注温度，使金属液形成与型腔基本一致的金属液柱，从一端顺序地充满型腔，排出气体。这一状态的获得，即使在适宜的浇注系统中使金属液起到较完善的整流和定向作用，若没有其他工艺条件的配合，亦难达到填充过程中各阶段间的要求。三级压射的压射机构是人们寻求改善填充状态的一种较为有效的方法。在第一级压射中，压射头以较慢的速度推进，以有利于将压室中的气体挤出，直至金属液充满压室为止。第二级压射速度则是按铸件的结构和壁厚，选择适当的流速，以在充满型腔过程中不凝固和尽可能避免填充中的包卷气及涡流为原则，将金属液填充满型腔，并在型腔表面形成一层极薄的激冷表皮层。第三级压射是在金属液充满型腔的瞬间，压射头以高压施加于金属液上，使压铸件在静压力作用下凝固，以获得表面和内部质量好的优质压铸件。83.2浇注系统对填充条件的影响压铸件的浇注系统结构形式取决于其所选用的压铸机。压铸件浇注系统的位置、形状和大小除直接影响金属液在型腔中填充形式外，还影响到金属液的填充时间、填充速度、排气和压铸模的热分布等，而这些因素都对压铸件的成型质量有很大的影响。从填充时间来看，浇注系统都应保证在压铸件填充结束之前，金属不应产生凝固，以便传递丈夫力至最终。直浇道和横浇道是很容易满足这个要求的。厚的内浇口虽然也能满足这个要求，但还应考虑所造成低的填充速度与应有的填充时间是否相适应。最佳填充时间庆是压铸的金属尚未凝固而允许最稀薄的填充时间，在许可的情况下，内浇口截面尽可能大些是所希望的，因为这时金属液具有较好的填充条件和较低的压力跳动与冲击。从金属液的填充速度来看，当压射速度和压室截面积不变时，内浇口截面积加大，填充速度将会降低，这有助于形成良好的填充形态，有利于排气，不过，过低的内浇口速度，则使填充时间过长，又会使金属液凝固过早，甚至于填充不足，至于小的浇口截面积，固然能获得较高的填充速度，但过高的内浇口速度又会使金属液喷射程度加剧，甚至弥散成液滴，加快了热量的损失和卷入更多的气体。填充过程的排气，在很大程度上是由压铸件开头和浇注系统所决定的，一般来说，低的流动速度有利于排气，便当型腔很深难以排气时，让高流动速度的金属液先填充此处，同样有利于排气，若浇注系统能形成湍流程度较小的金属液液时，那么卷入气体就会减少。从模具的热分布来看，浇注系统的尺寸、形状及位置对模具吸收热量的速率、热传递的效时以及模体内部的温度分布都有一定程度的影响。综合上述的各种因素，最终主要反映在填充时间的长短这个问题上，要做到在最短的时间内，压铸件的各个部分填充同时结束，将是十分困难的，但是寻求最为知适宜的填充时间值则是多年来人们为之而努力的目标，而内浇口截面积与填充时间的长短有着密切的关系，有时甚至还是决定因素之一，正确设计浇注系统需要了解金属液流动的基本规律，而这些在用压铸法生产大批事格压铸件初期却是不被人们了解的，长期以来压铸件的浇注系统都是从实践经验或利用少数几个简单的公式来设计的。如今科学技术高速发展，已能模拟和检测各种形式的浇注系统和型腔中的金属液流动状态。这就为科学地设计浇注系统奠定了基础。93.3浇注系统的形式和特点按照压铸件的形状和结构,考虑到内浇口位置和引导金属液的流向不同,将浇注系统归纳为如下典型的形式。3.3.1侧浇口侧浇口特点如下1对压铸件流入部位的适应性强,可以按压铸件填充条件的需要,在压铸件的各个部位流入,而不像其他形式的浇注系统那样受到一定部位的限制。如在框形或环形压铸件上，内浇口可以设置在外侧，而当其内孔有足够位置时，亦可以将内浇口设置在压铸件的内侧，这样不仅有利于压铸模的热平衡，同时也有利缩小压铸模外廓尺寸。2内浇口位置、宽度和厚度等在压铸件轮廓部位上具有较大的选择余地。3适用于多腔模，不仅减少了浇注系统的合金消砂量，亦可提高生产效率。4为了满足个别不易填充的型腔部位的需要，可开设分支侧浇口改善填充条件，但设计时应使金属液在型腔中的汉动方向基本一致，防止金属液在型腔内发生正面对冲。5去除浇口较为方便。3.3.2环形浇口在圆筒形压铸件一端的整个圆周端部开设的一种环形内浇口，采用这种形式的浇口时，往往在压铸件的另一端开设环形集渣包，环形浇口特点如下1对圆筒形压铸件，其金属液的流态比较理想能避免正面冲击型芯，排气条件较好。2浇口和集渣包处可设推杆，使压铸件不留杆的痕迹。3浇注系统的金属消耗量有所增加。4浇口切除较困难。3.3.3隙浇口隙浇口的流入形式基本上与侧浇口一样，便其内浇口宽度方向与分型面垂直。这种形式的浇注系统的优点是从型腔深处将金属液引入型腔，对填充不易排气的深腔部位有良好的效果，但常有可能增加模具结构的复杂程度。这种形式的浇口一般用于散热器、带有凸缘的壳形压铸件或用于复杂型组合而成的高度较大的压铸件。103.3.4中心浇口深腔壳形和箱形而在其底部有足够大的的通孔的压铸件，在其孔内设置分流锥，并将直浇道直接置于铸件的端面，这种形式的浇注系统称为中心浇口，中心浇口一般多用于立式冷压室或热压室铸机上。中心浇口的特点如下1金属液从深腔中心部位流入并推向分型面，有利于排气。2金属液由压铸件中心流入，到型腔各部位的流程最短和流动距离较为接近，有利于模具的热平衡。3金属液流程短、转折少，在填充过程中动能损失少，有利于最终压力的传递，因此，对压铸件成型及结晶致密度的提高均有良好的作用。4提高了压铸模的有效面积利用率，改善了压铸机的受力情况。5一般常用于单型腔的压铸模。3.3.5点浇口点浇口是中心浇口的另一种特殊形式，点浇口的特点如下1金属液导入型腔猛烈冲击处，容易产生飞溅和粘模现象，影响压铸件表面质量，故被冲击处需设计成镶块结构。2金属液由压铸件顶部填充型腔，流程短且均匀，故压铸件内部结晶致密。3生产率高，去除浇口容易，但模具结构复杂，需经二次分型。4必须严格地确定浇注系统的尺寸和严格控制压铸工艺参数。3.4设计浇注系统的一般程序浇注系统的设计是一项压铸工艺性很强的工作，设计时，既需要理论的分析，又需要实践的经验。正常的压铸生产，首先取决于浇注系统的正确设计和计算。当生产一些形状简单的小压铸件时，不需要过多地考虑浇注系统的位置、形状和尺寸，也可以得到满意的结果，但是，在生产质量大、壁厚相差悬殊、形状复杂、对结晶晶粒组织、表面质量和工艺质量要求严格的压铸件时，浇注系统的位置和构成就需要精心设计了，在任何情况下，由于浇注系统设计不恰当所造成的影响，想通过改善其他压铸参数进行补偿都将是十分困难的，有时甚至是不可能的，所以浇注系统的设计也是一项关键的而又复杂的工作。分析压铸件特点的工作，应在具全设计浇注系统工作之前完成，它包括以下主要内容。1分析压铸件的结构特点和压铸艺性。112根据压铸件的外形尺寸和复杂程度，合金种类、压铸件质量和投影面积，所确定采用的压铸机的类别和型号，为确定浇注系统总体结构提供依据。3了解压铸件的使用场合、内部和表面质量要注，尺寸精度、承受负荷状况以及耐压要求等。4区别压铸悠扬上有特殊要求的尺寸，基准面和机械加工要求。完成了对压铸件特点的分析后，主要的工作就是设计浇注系统。设计浇注系统的一般程序是选择内浇口位置。考虑引导金属液的流向划内内浇口的股数直浇道设计横浇道设计内浇口设计在设计过程中，这样的程序仅仅是考虑的步骤，除了内浇口的位置往往应首先考虑外，蓁的先后次序并不是十分严格，实际上这几方面是互相制约、互相影响的，在考虑后一个步骤时，可能要对前一个已作初步选定的步骤进行适当的调整和改变，所以，必须根据具体情况全面地加以考虑，从而设计出位置适宜，导流方式良好，能提供稳定的金属流，流动阻动小，包卷气体少，有适宜的凝固时间和有利于压力传递以及对模具热平衡提供良好条件的浇注系统。12第四章基于PROCAST铝合金压铸浇注系统设计实例4.1概述在压铸模具设计中，浇注系统的设计合理与否，对压铸件质量、生产效率、模具寿命等都有重要的影响，不合理的浇注系统会导致铸件出现如气孔、缩孔、缩松、冷隔等缺陷。在生产过程中浇注系统的设计和改进常用的方法是试错法，但是这种方法成本高、周期长、数值模拟技术的出现，使得浇注系统的设计成本降低、周期缩短，同时也对提高铸件质量等方面有着重要意义。压铸充型凝固过程的数值模拟，可以帮助人们在压铸工艺设计阶段对铸件可能出现的各种缺陷及其大小、部位和发生的时间予以有效的预测，从而优化铸造工艺设计，以确保铸件的质量，缩短试制周期和降低生产成本。4.2浇注系统设计本实验选择的压铸件为一套筒类信号接收件,由于零件的形状特点,实际压铸成型时容易出现气孔、缩孔、缩松、冷隔、浇不足等缺陷，根据其尺寸和形状的特点，需采用在三个方向抽芯、故采用一模一腔式，在J1125型压铸机上压铸，拟采用双边切向锥形浇道浇注。4.2.1铸件尺寸参数此信号接收件的平均壁厚2.2mm,铸件材料采用YL104,铸件重约190g,最大尺寸为200mm70mm70mm,如图1所示。4.2.2充型时间的确定充型时间是设计浇注系统的一个关键因素，利用经验公式13bTTTTTrmym??????式中，Tm为内浇道温度，Ty为液相线温度，Tm为填充前的模具表面的温度，b为平均壁厚。Tm取670℃,Ty为616℃,在填充前模具表面温度Tm为220℃,平均壁厚为2.1mm,计算出充型时间为0.02S。4.2.3内浇口处充型速度内浇口的速度往往会影响铸件的充型质量，根据压铸件的特点和平均壁厚，得用经验数据并查压铸模设计手册，得内浇口速度为40m/s。4.2.4内浇口截面积计算铸件的质量约为190g，利用流量计算法计算内浇口的截面积为tVGASS??式中As为内浇口的截面积G为铸件及溢流槽的质量?为铸件的密度，Vs为充型速度t为充型时间，计算得到As为92mm2。。4.2.5双边锥形道的设计计算双边锥形浇道由两个锥形浇道、缓冲包和三角区域构成切向浇口截面积（单侧）At0.6As,缓冲包口处截面积Au0.05As,宽度WAu，主流道截面积Ar1.4As。宽度Wt1.247At，经计算得到At5.2mm2，Au2.76mm2，Wu1.66mm，Ar128.8mm2，Wr9.26mm。对于直浇道设计一般由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套尺寸来计算，根据所需压射比压和压室充满度造定压室和浇口套的内径，从而确定直浇道的尺寸。其浇注系统见图2所示。144.3铸件充型凝固过程流场、温度场的数学模型4.3.1概述压铸充型过程与液态金属的流动、传热及传质过程密切相关，是一个伴随着热量散失，以及凝固的非恒温的流动过程。对具有自由表面的非稳定流动计算，关键在于确定自由表面的位置及移动，同时需要处理自由表面的边界问题等，据此，本实验建立的数学模型如下凝固过程流场、温度场的数学模型1动量守恒NS方程???????2?????????????????????????sgtuzuyuxutu????????????2?????????????????????????ygyzyxt????????????2?????????????????????????gzzzyxt2质量守恒连续性方程0??????????zuyuxuD式中，D为散度，μ、?、?为速度矢量在坐标系中的X、Y、Z方向上的分量，P为压力，μ为运动粘度g为重力加速度，?为拉普拉斯算子，?为金属流体密度。3能量守恒方程15VVCQzTyTxTCzTyTtTtT?????????????????????????????????222222式中，T为温度?为流体导热率Cp为流体定压比热容Q为内热源。4体积函数数方程0????????????zFyFxFtF???0??????iixt???式中，F流体体积分数μ为速度。4.3.2计算方程的离散数值求解上述议程前要对偏微分方程组在空间和时间上进行离散，原则为1为了满足连续性方程，压力必须进行迭代修正，由此引起的速度改变值需要加到上一步计算的速度场上，反复迭代直至满足精度要求。2对动量方程进行显式差分，以初始条件或者上一时刻的数值作为基础，试算出下一时刻的猜测速度值3由体积函数方程确定新的流体表面的流动前沿。4计算流体传热时，同时考虑边界换热、结晶潜热。要重复上面的计算，直至压铸件充型凝固结束，对每次的迭代都必须保证满足速度、压力，以及数值计算的稳定性条件。同时在速度、压力的迭代中每一个时间步长后对于流量的计算要进行修正，这就保证了流量、充型形态，以及充型时间的准确。5边界传热方程??mmTTTgthfTK????式中，h为对流交换系数Tm为边界温度g（T）函数。164.4充型过程数值模拟及讨论采用的模型由PRO/E造型，并生成格式为ans的面网格，利用ans.sm程序转化为面网格，再利用PROCAST自带网格划分模块进行.mesh网格的划分。采用PROCAST软件进行数值模拟。浇注温度为670℃，模具工作温度为220℃，铸件与模具表面的传热系数为1500W/（m2K），压射比压为80MPa，压室直径为60mm。17充型云图以不同的颜色表示金属液流动的不同速度，由图3可以看出，金属液在内浇道处以42m/s的速度充填，在充型到30时有轻微的紊流现象，金属液以近似喷射的形式向型腔充填。在充型达到80时，金属液速度较平稳，气体被金属推到型腔上端A区域，如图4所示，在A处附近布置了溢流槽和排气槽，气体能够很顺利的排出，不会造成气体夹杂等缺陷。充填完成后，温度分布较均匀，金属液在施加的补缩压力作用下进行凝固，由此可明显的改善压铸件的组织结构，使铸件的表面较光洁，不会造成表面流痕或有冷隔等缺陷，如图5所示。此浇注系统已应用于生产实践并批量生产，压铸出的产品质量较好，无气泡、流痕等缺陷。4.5结论从模拟结果来看，充型平稳、无卷气现象，实际生产出的产品质量较好，表面光法。可对同类产品的浇注系统设计提供参考。18参考文献1.赵浩蜂．现代压力铸造技术M．中国标准出版社．2003．2.模具实用技术丛书编委会．压铸模设计应用实例．机械工业出版社．20053.LEstrin．AdeeperlookatcastingsolidincationsoftwareJ．ModernCasting，4．puterAidedDieMakingIndustryJ.DieCastingEngineering.．5.乐书华，压铸模计算机辅助设计技术的进度J．模具技术，．6.K.L.Poh.AknowledgebasedguidancesystemformultiattributedecisionmakingJ.ArtificialIntelligenceinEngineering,6．7.压铸模设计手册编写组，压铸模设计手册模具手册之三．机械工业出版8.高映法等,压铸生产的过程管理和质量提高,特种铸造及有色合金。9.范建蓓主编，压铸模与其他模具，北京机械工业出版社，200510.周玉辉等，工艺参数与模具结构对压铸模具温度场的影响，铸造技术，057319致谢通过本次毕业设计让我收获很大。使我对CAE软件在铝合金压铸过程充型模拟中的应用及其对实际工业生产中工艺设计的优化作用有了进一步更深刻的了解。在吴孝泉老师的悉心指导下,现已基本掌握了有限元分析理论和实践。吴孝泉老师的严谨治学，深深地感染和激励着我。从刚开始进入课题时的茫然，到毕业设计的顺利完成，中间有许多新知识要学，吴孝泉老师不仅在大局上给我以引导，同时还在细节上给我指出要注意的问题，这让我少走了很多弯路，很快就上手了。吴孝泉老师在我毕业论文上倾注了大量的时间和心血。在此，谨向吴孝泉老师表示崇高的敬意和衷心的感谢我还要感谢机械系领导给我们提供专门的实验室，让我有一个做毕业设计的良好环境。正是由于吴孝泉老师和系领导的帮助与支持，我才能克服在毕业设计中遇到的困难和疑惑，顺利地完成了这次设计工作。在此，我对在这次毕业设计中，帮助过我的老师、同学和朋友表示诚挚的感谢
本文（数值模拟在铝合金压铸件浇注系统设计的应用）为本站会员（小林设计Q）主动上传，人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。
若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即通知人人文库网（），我们立即给予删除！
温馨提示：如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载，重复下载不扣分。
copyright@
人人文库网网站版权所有
国家工业信息化备案:苏ICP备号-5