基于快速成形技术的汽车覆盖件金属模具制造

为获得高质量的汽车覆盖件金属模具 ,提出了基于快速成形 (RP-Rapid Prototyping)技术的快速金属模具制造技术。分析了 RP技术的离散 /堆积成形原理 ,给出了采用RP技术制造非金属原型的工艺过程 ,介绍了基于并行处理技术的超大型 L OM-160 0快速成形系统。该系统采用非线性有限元对凝固过程中铸件的尺寸精度进行数值模拟 ,通过动态信息反馈优化原型尺寸 ,详细介绍了无焙烧陶瓷型精密铸造技术的工艺及机理。基于 RP技术的汽车覆盖件金属模具制造系统是一种全新的闭环控制模具设计与制造系统 ,经实际生产验证 ,取得良好的效果     

铸造过程的CAE数值模拟技术

铸件充型凝固过程数值计算以铸件和铸型为计算域，包括熔融金属流动和传热数值计算，浇注系统设计，模具设计等．铸造过程数值模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造技术，现阶段的铸造CAE（Computer Aided Erlgineering）软件能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷，进行工艺优化，缩短实验周期，提高铸件质量，降低生产成本．     

基于虚拟模具技术的铸造过程热应力分析

为了在铸造过程中有效分析预测裂纹倾向、变形和残余应力,从而为铸造工艺设计人员提供改进、优化工艺的科学依据,保证铸件尺寸精度及稳定性,提高铸件质量,提出了虚拟模具技术。虚拟模具技术仅使用了铸件部分的有限元网格分析铸造过程中的热应力。在虚拟模具技术中,弹簧杆单元是用来考虑铸件和模具的接触,一般来说,模具的体积相比铸件大得多,因此该方法能够大量减少网格数,节省大量的计算内存和时间。通过与传统的接触相比较,验证了该技术是可行的。     

镁合金压铸工艺的数值模拟

运用有限元模拟软件对镁合金AZ91D压铸零件的充型和凝固过程进行数值模拟,分析完全凝固后存在于铸件中的缩孔及气孔缺陷的体积分数;以铸造缺陷尺寸为标准,研究压射速度、浇注温度及模具初始温度3种压铸工艺参数对铸件质量的影响,获得优化的压铸工艺参数,为减少镁合金零件的缩孔和内部气孔、提高压铸件致密度和表面质量提供依据。模拟结果表明,铸件中存在最小缺陷的最佳压铸工艺参数是:冲头压射速度为2.4 m/s,浇注温度为655℃,模具初始温度为200℃;最终获得的缩孔的体积分数仅为1.909 80%,气孔体积分数为1.766 83×10-6。     

金属铸造过程界面传热系数的测定

通过采集金属铸造过程中铸件/铸型界面上温度的变化曲线,利用有限元分析软件ANSYS模拟了金属铸造凝固过程的温度场,采用非线性估算法,求解了以铝合金为铸件材料的铸件/铸型间的界面传热系数,发现了该界面传热系数随时间的变化规律.计算结果表明:在金属铸造过程中,铸件-铸型界面传热系数随着凝固时间的增加迅速下降,随后下降变得缓慢,凝固结束后趋于稳定.铸型厚度增大对界面传热系数有很大影响,随着铸型厚度的增加,界面传热系数减小.     

大链轮铸钢件的铸造工艺优化

运用华铸CAE模拟技术对大链轮铸钢件的铸造工艺的凝固过程进行了模拟,分析了缩松、缩孔等缺陷形成的原因。在此基础上,通过华铸CAE模拟技术不断调整补贴、冒口、浇注系统的尺寸和结构,并进行凝固模拟,最终获得了合适的工艺。结果表明:应用CAE模拟技术可有效地预测铸造充型凝固过程中可能出现的缩孔、缩松缺陷,并能辅助优化铸造工艺,保证铸件质量,提高工艺出品率,节约大量实验成本。     

球墨铸铁件凝固过程三维数值模拟

根据卡赛提出的球墨铸铁件补缩原理,本文对球墨铸铁件凝固过程中的体积变化进行直接数值模拟,将模拟结果换算整理成铸件表现密度与浇注结束后时间的关系曲线,按此曲线,可根据冒口颈封闭时间来判断收缩缺陷的有无及严重程度。数值计算中考虑了共晶前期的温度回升、铸件和铸型间的紧密接触、二次收缩和铁水回流等球墨铸铁件的特有现象。对于试样中的收缩缺陷的程度和位置,数值模拟结果与实验结果基本符合。     

离心力铸造异形铸件时工艺因素对质量的影响

本文论述了采用水和石腊模拟试验方法,探索异形铸件用离心力铸造方法生产时成形过程的规律,找出了离心力铸造异形铸件时常见缺陷的成因和消除这些缺陷的工艺措施。试验结果表明,获得外形完整、内部无缩孔和气孔的致密异形铸件的条件是:(1)有足够大的作用于腊液的离心压力;(2)要使内浇道内的腊液最后凝固,形成异形铸件先凝固内浇道后凝固的格局,以利于补缩;(3)一定的铸型转速和排气孔位置的正确设计,是消除异形铸件中气孔缺陷的重要工艺措施;(4)内浇道形状、内浇口尺寸和浇注速度要与转速等工艺参数相匹配。     

铸造过程温度场/应力场双向耦合的数值模拟

为研究铸造过程的温度场和应力场,提出模拟铸件铸造过程的FDM/FEM集成系统,使用接触单元处理铸件/铸型间的相互影响,并实现了温度场/应力场的相互作用.使用考虑应力/变形与温度双向耦合模拟方法对应力框试件进行模拟,并与实验结果进行对比.结果表明,使用热力双向耦合方法对铸件进行模拟得到的温度分布更接近实验结果.     

AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺模拟及优化

为解决低压铸造过程中容易产生气孔、夹渣、缩松等问题,研究了铸造工艺参数对低压铸造AlSi9Mg变速箱下壳充型及凝固过程的影响。依据Pro/Engineer软件绘制2种不同浇注系统的变速箱下壳三维实体模型,利用ProCAST软件进行数值模拟,探讨浇注温度、铸型温度及充型压力等对AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造时金属液充型及凝固过程的影响,以标准化正交表对实验结果进行有效分析。结果表明,较合理的工艺参数为浇注温度700℃、铸型温度350℃、充型压力45 kPa,在此工艺参数下铝合金变速箱下壳铸件缩孔、缩松缺陷体积由原来的1.537 cm~3降为1.425 cm~3。对AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺进行模拟研究,可为变速箱下壳低压铸造工艺的优化提供参考依据,具有实际应用价值。     

显像管玻壳成形过程中温度场的数值模拟

研究了显像管玻壳成形过程中温度场集成冷却模拟方法,开发了工艺参数和模具冷却结构优化系统.该系统利用有限差分法,在厚度方向上对玻壳采用局部的一维瞬态分析,运用三维边界元方法模拟模具的三维热传导,玻壳和模具通过耦合分析来匹配型腔表面的温度和热流量.研究表明,所提出的集成和耦合数值模型模拟结果与实验结果吻合良好.     

薄板压铸件充型过程流场的数值模拟

压铸充型的流场数值模拟作为压铸模ＣＡＤ的一项重要内容，成为压铸行业科研的前沿课题。本课题以ＳＯＬＡ—ＶＯＦ方法求解不可压缩的粘性流体，开发了压铸二维流场的数值模拟程序。可以用它来模拟复杂薄板压铸件的充型过程。在边界条件处理时提出考虑边界能量损失的修正方法和自由表面压力边界条件简化处理方法。该程序可用来预测由于流动方式不合理产生的冷隔、裂纹、气孔等压铸件主要缺陷。适用于形状复杂的板状压铸件及某些三维薄壁压铸件。实际分析验证表明，运算结果与实测结果一致。     

CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

Design and Manufacture of a Wax Injection Tool for Investment Casting Using Rapid Tooling

A rapid wax injection tool of a gearbox shift fork was designed, simulated, and manufactured using rapid prototyping and rapid tooling technology to save time and cost of producing wax models used for the investment casting process. CAE simulation softwares, in particular, MoldFlow, are used to get wax injection moulding parameters such as filling parameters, temperature profiles, freeze time, speed, and pressure. The results of this research were compared with conventional wax model production methods. The criteria of such comparison were based upon parameters such as time, cost, and other related characteristics, which resulted in saving of 50% in time and 60% in cost. In this research, design, assembly, and wax injection operation of the wax tool took 10 days. Considering the fact that wax melting temperature is as low as 70℃ and injection pressure of 0.5 MPa, the tool suffers no damage due to the thermal and pressure stresses, leading to the mass production of wax models.     

非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟

针对非织造复合材料模压成形的冷却过程,从材料、模具及成形工艺三方面探讨了影响制品冷却效果的因素.基于Laplace传热理论,建立了模压成形模具的三维稳态仿真模型以及制品的一维瞬态仿真模型.以汽车左右轮罩地毯为例,进行了三维数值模拟仿真及实验验证.轮罩地毯31个特征点的仿真结果在数量级及分布趋势方面均与现场测量数据比较吻合,证明了非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟的精度和实用性.     

压铸充型过程模拟并行搜索算法

压铸过程充型模拟技术存在的主要问题之一是迭代过程缓慢而导致计算效率较低。该文通过对压铸充型的数学模型和计算模型进行分析 ,利用机群计算平台 ,提出并建立了一种并行搜索计算模型。该模型在原有串行算法的基础上 ,通过效率参数的适当选择和调整 ,实现了利用并行计算优化串行过程的目的。这种算法可以充分发挥各个结点的计算能力 ,有效降低结点之间的通信时间。通过对实际压铸零件进行的计算测试表明 ,该算法在保证原有计算精度的前提下 ,可以在一定范围内极大地提高计算效率。     

用交替方向隐式迭代法计算铸件凝固过程的温度场

为了提高薄壁、复杂铸件凝固过程数值模拟时的计算速度,将整个计算域分为砂型和铸件两个分区,用显式差分格式计算砂型中的温度场,用交替方向隐式迭代法计算铸件中的温度场;基于热焓法,采用源项线性化技术处理凝固潜热,以提高铸件温度场的收敛速度,采用变时间步长以提高铸件温度场的计算效率。通过一个算例,证实本算法可提高薄壁铸件凝固过程数值模拟的计算效率。     

低压铸造温度场数值模拟中换热情况处理

以戴卡轮毂制造有限公司铝合金轮毂生产为背景，开发以个人微机为硬件基础的Windows平台下低压铸造充型与凝固模拟软件。传热计算是凝固模拟技术的基础，对低压铸造复杂的边界换热现象进行了全面的研究，建立了引入冷却介质模型块的立体计算模型，根据传热计算中的节点分布位置，详细分析了各种不同的传热计算方式，并针对实际生产中用户可以直接调控的冷却系统参数建立了综合的计算模型。     

结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数学模型，在坯壳面表面边界条件中引入与气隙相关的传热模型修正平均热流量方程，研究了铸坯角部气隙对坯壳凝固行为的影响，模拟结果表明，铸坯角部形成的气隙流量显著地长低了坯壳表面的换热，使得铸坯偏角区成的为热节区，此热节区是铸坯凹陷，裂纹等缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。