壓鑄成形工藝與模具設(shè)計(jì)課件：壓鑄模具CADCAE技術(shù)簡(jiǎn)介-

壓鑄模CAD/CAE技術(shù)簡(jiǎn)介1【本章要點(diǎn)與提示】知識(shí)要點(diǎn)目標(biāo)要求學(xué)習(xí)方法壓鑄模CAD了解通過課程講解及多媒體課件演示，了解壓鑄模CAD的基本應(yīng)用，結(jié)合壓鑄模設(shè)計(jì)原則，初步熟悉壓鑄模CAD流程和方法。壓鑄模具CAE了解

在熟悉壓鑄程序、工藝、模具結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)CAE應(yīng)用軟件基礎(chǔ)上，了解壓鑄模CAE基本流程和方法，能初步根據(jù)CAE模擬的結(jié)果對(duì)出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的優(yōu)化對(duì)策。2【導(dǎo)入案例】端蓋壓鑄件，材料為YL102，該零件密封性能要求很高，壓鑄件應(yīng)沒有氣孔、疏松、裂紋等缺陷。現(xiàn)采用壓鑄成形進(jìn)行批量生產(chǎn)，分析該壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性，并進(jìn)行模具CAD設(shè)計(jì)，以及利用CAE軟件進(jìn)行模擬和分析優(yōu)化，重點(diǎn)需要解決的問題：壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性；壓鑄模總體結(jié)構(gòu)（兩個(gè)側(cè)抽芯）；壓鑄模CAD應(yīng)用；壓鑄CAE分析。311.1基本內(nèi)容11.1.1壓鑄模CAD簡(jiǎn)介

壓鑄模CAD：

是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成壓鑄工藝和壓鑄模設(shè)計(jì)過程中的信息檢索、方案構(gòu)思、分析、計(jì)算、工程繪圖和文件編制等工作。它與傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)相比，有縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期、提高壓鑄件的質(zhì)量、減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度以及降低成本等優(yōu)點(diǎn)。通用CAD系統(tǒng)：

AutoCAD、MechanicalDesktop(MDT)、SolidWorks、SolidEdge、Unigraphics、Pro/Desktop、Pro/ENGNIEER、

CATIA、I-DEAS、EUCLID、CADDS5、CAXA等。411.1基本內(nèi)容11.1.1壓鑄模CAD簡(jiǎn)介

一個(gè)典型的三維壓鑄模CAD系統(tǒng)，主要包括：（1）壓鑄件工藝參數(shù)的計(jì)算（2）壓鑄機(jī)的參數(shù)選擇（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（4）分型面的設(shè)計(jì)（5）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（6）推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.壓鑄模CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)511.1基本內(nèi)容11.1.1壓鑄模CAD簡(jiǎn)介

1.壓鑄模CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三維CAD造型系統(tǒng)三維壓鑄模CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三維造型功能推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分型面的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓鑄機(jī)參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)件及材料壓鑄件工藝參數(shù)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫及其接口CAD系統(tǒng)接口三維壓鑄模CAD系統(tǒng)方法庫數(shù)據(jù)庫管理接口611.1基本內(nèi)容11.1.1壓鑄模CAD簡(jiǎn)介

2.壓鑄模CAD的發(fā)展趨勢(shì)1）面向壓鑄件特征的建模設(shè)計(jì)2）壓鑄工藝并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型3）ES技術(shù)與CAD技術(shù)的結(jié)合4）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計(jì)5）模糊集合理論在壓鑄工藝中的應(yīng)用6）結(jié)合數(shù)值模擬分析的評(píng)價(jià)知識(shí)系統(tǒng)711.1基本內(nèi)容11.1.2壓鑄模CAE簡(jiǎn)介

壓鑄CAE軟件的核心是壓鑄件充型、凝固過程的數(shù)值模擬。壓鑄件充型、凝固過程數(shù)值模擬的基本思路，是用有限分析（有限元或有限差分）方法對(duì)充型或凝固過程中所相應(yīng)的流動(dòng)、溫度、應(yīng)力應(yīng)變等物理場(chǎng)所服從的數(shù)理方程進(jìn)行數(shù)值求解，得出這些物理場(chǎng)基于時(shí)空四維空間行為的細(xì)節(jié)，由此引出相應(yīng)的工程性的結(jié)論。壓鑄模CAE和CAD是緊密相聯(lián)的，CAE要利用CAD階段得到的型腔數(shù)據(jù)和模具結(jié)構(gòu)，結(jié)合壓鑄機(jī)參數(shù)、壓鑄工藝參數(shù)、壓鑄材料和模具材料的性能指標(biāo)等進(jìn)行分析計(jì)算，得到的分析結(jié)果又反過來指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)方案直至合理。811.1基本內(nèi)容11.1.2壓鑄模CAE簡(jiǎn)介

1.壓鑄模CAE軟件的結(jié)構(gòu)

911.1基本內(nèi)容11.1.2壓鑄模CAE簡(jiǎn)介

1.壓鑄模CAE軟件的結(jié)構(gòu)

前置處理數(shù)值求解后置處理包含幾何造型（或稱三維建模），與網(wǎng)格剖分兩大部分。對(duì)于用戶來說，三維建模是操作工作量最大的環(huán)節(jié)，因?yàn)橐话銇碚f，鑄件的幾何形狀都是比較復(fù)雜的，要準(zhǔn)確地將其每一個(gè)局部的細(xì)節(jié)都造型出來，要投入很多時(shí)間。數(shù)值求解是整個(gè)軟件的核心，其任務(wù)是用數(shù)值迭代去求解各相應(yīng)物理場(chǎng)的數(shù)理方程，包括流動(dòng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等。后置處理是整個(gè)軟件最終向用戶提供各種分析結(jié)果的窗口，這些結(jié)果提供的方式和可靠程度是影響整個(gè)軟件工程效果的關(guān)鍵之所在。實(shí)踐證明，后置處理的成敗是凝固模擬研究成果是否能向?qū)嵱棉D(zhuǎn)化的分水嶺，是鑄造CAE軟件商品化效果的試金石。1011.1基本內(nèi)容11.1.2壓鑄模CAE簡(jiǎn)介

2．國外壓鑄過程CAE軟件系統(tǒng)軟件名稱方法部分網(wǎng)格主要功能開發(fā)單位SOLDIAFDM直角六面體溫度場(chǎng)小松制作STEFANFDM直角六面體溫度場(chǎng)、流場(chǎng)TohokuUnivMAGMASOFTFDM直角六面體溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)MAGMAProCASTEFM各種有限元網(wǎng)格溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)UESDMTCASTHERM/CASTFLOWBEM二維面單元溫度場(chǎng)、流場(chǎng)CSIRO1111.2常用軟件及其應(yīng)用11.2.1三維壓鑄模CAD設(shè)計(jì)實(shí)例以本章導(dǎo)入案例中端蓋壓鑄零件為例，利用Pro/E對(duì)其進(jìn)行成型零件的CAD設(shè)計(jì)。

1211.2常用軟件及其應(yīng)用11.2.1三維壓鑄模CAD設(shè)計(jì)實(shí)例

(c)抽芯分型面

(a)主分型面(b)動(dòng)模型芯分型面分型面1311.2常用軟件及其應(yīng)用11.2.1三維壓鑄模CAD設(shè)計(jì)實(shí)例

(a)動(dòng)模塊(b)定模塊

1411.2常用軟件及其應(yīng)用11.2.1三維壓鑄模CAD設(shè)計(jì)實(shí)例

動(dòng)模裝配圖

1511.2常用軟件及其應(yīng)用11.2.2壓鑄模CAE軟件的應(yīng)用

FLOW-3D簡(jiǎn)介FLOW-3D是高效能的計(jì)算仿真工具，1985年由FlowScience公司正式推出。用戶能夠根據(jù)需要，自行定義多種物理模型，應(yīng)用于各種不同的工程領(lǐng)域。通過精確預(yù)測(cè)自由液面流動(dòng)（Free-surfacefiows）,FLOW-3D可以協(xié)助用戶在工程領(lǐng)域中改進(jìn)壓鑄模設(shè)計(jì)和制造工藝。Flow-3D操作基本流程

161）新建文件創(chuàng)建工作文件和模擬文件172）導(dǎo)入STL文件183）創(chuàng)建網(wǎng)格新增網(wǎng)格區(qū)塊刪除網(wǎng)格區(qū)塊自動(dòng)切割網(wǎng)格調(diào)整網(wǎng)格區(qū)塊網(wǎng)格信息網(wǎng)格區(qū)塊尺寸調(diào)整移動(dòng)網(wǎng)格區(qū)塊復(fù)制網(wǎng)格區(qū)塊分割網(wǎng)格區(qū)塊自動(dòng)調(diào)整至幾何圖檔隱藏顯示僅顯示單一網(wǎng)格區(qū)塊顯示所有網(wǎng)格區(qū)塊194）一般選項(xiàng)設(shè)置205）物理選項(xiàng)設(shè)置216）填充材料設(shè)置227）模具材料設(shè)置238）邊界條件設(shè)置249）初始條件設(shè)置2510）輸出資料設(shè)置2611）數(shù)值控制選項(xiàng)設(shè)置2712）模擬運(yùn)算pressure壓力Temperature溫度Vol,fractionentrainedair空氣含量Safacedefectsconcentration表面缺陷Strainrate勞損率Velocitymagnitude速度13）分析結(jié)果28

模型（包含澆注系統(tǒng)）充填合金溫度-（圈內(nèi)溫度比較低）29

澆口及不同位置的流速

表面潛在的缺陷

30

最后填充區(qū)域

壓射系統(tǒng)的卷氣

31

凝固合金溫度

3211.2常用軟件及其應(yīng)用

壓鑄充型過程3311.2常用軟件及其應(yīng)用

壓鑄充型壓力34【本章小結(jié)】

各個(gè)領(lǐng)域的制造業(yè)，已離不開CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，其中在模具領(lǐng)域的應(yīng)用最為出色，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)在解決模具開發(fā)關(guān)鍵問題過程中不斷完善的同時(shí)，也在與先進(jìn)制造技術(shù)的緊密結(jié)合中得到發(fā)展，其內(nèi)涵日益豐富，外延不斷擴(kuò)大。隨著模具制造業(yè)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在模具中的應(yīng)用必將日趨廣泛和深入，因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)也成為現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)人員所必須掌握和應(yīng)用的重要技術(shù)手段。本章重點(diǎn)介紹了壓鑄模CAD/CAE系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及其初步應(yīng)用。結(jié)合本章導(dǎo)入案例中的端蓋壓鑄件，基于Pro/E介紹了壓鑄模成型零