中國壓鑄雜志
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一肖中特免费公开资料白小姐:壓鑄結構件澆鑄系統數字拓撲優化

作者:admin 來源:原創 發表時間:2017-05-04

 
摘要:本文介紹鋁壓鑄時,澆口系統以模擬為基礎的優化新工藝,在汽車制造業,尤其是鋁合金結構件加工中,壓鑄工藝不僅在輕量化,而且在低成本生產方面提供最大可能性。掌握這樣的工藝技術對延長模具使用壽命,具有重要意義。在壓鑄工藝中,合適的澆口系統的選擇,對這兩方面有決定性影響。
一、 澆口技術的歷史與現狀
汽車制造業21世紀面臨的挑戰,是不斷減少CO2排放。早在1997年,歐共體提出減排目標是,至2020年總的CO2排放較1990年下降20%。CO2的排放及相應的燃料消耗涉及到汽車工業的經濟利益。輕量化的交通工具使降低排入成為可能。在此情況下,新進行的試驗是要降低單件的重量,如:車身構件,承載構件或曲軸傳動機構的重量。如果重量減少,不影響功能、強度,剛性或撞碰性能,汽車總重量整體上可以減少,效率提高。
壓鑄結構件對此有著重要的貢獻,因為這樣的構件對于功能一體化,高的靈活性,同時又減少重量,表現出很大的潛能。壓鑄工藝以短的循環時間,通過模具(壓鑄件約為120000),實現資源效益及經濟效益大批量生產。在建造模具時,合適的澆口體系設計,對于壓鑄模具逐步的損壞及其壽命,還有壓鑄件的質量,有著重要作用。在此論及的是綜合流動體系。是按技術水平經驗值進行設計,這樣的處置方法有著主觀的成分,與設計人員的個人經驗有關。如圖1所示,是一個具有吸收前端熔化物的澆口體系,主要用于引導充模情況,使熔化物盡可能地在所有澆口同時流入構件內。盡管構件類型及尺寸是可比的,澆口體系的這些結構并不一致,是按設計人員的經驗與模具制造者的經驗而定的。
 

 
在圖1其他不同之處是澆道設計。在圖1a澆注通道的主分支,以持續的橫斷面,在澆鑄活塞運行方向,要比離開的澆注分支設計的厚;而在圖1b澆注通道的主分支,以不持續的橫斷面,在澆鑄活塞運行方向,與離開的澆注分支的厚度設計的一樣。


 
在圖2所示澆鑄件有料柄,澆口、構件及溢流。綠色的澆口體系是按實際水平,依相繼的工作步驟,通過設計與模擬來計算設計的,由于是純粹的經驗設計與隨后的模擬不能確保在模具設計過程獲得澆口系統整體優化,只不過是局部最佳。此外,這樣的流體物理學關系如此復雜,在其他方面,局部結構作用往往導出一個負面的影響。



 
圖3表示在活塞起動后約1.4S,澆口范圍內結構鑄件充填模擬的一個斷面。該模擬是以Flow3D軟件(Flow Science)進行的。在圖內可以看到,在無可挑剔的澆口體系上,由于活動半徑過渡,金屬熔化物是如何造成流動侵蝕的。這樣的流動狀況,在兩個不同方面起著負面作用:一方面有損于構件的質量,因為由于重復循環及流動侵蝕,氣體會旋入金屬熔化物,在鑄件內形成氣孔;另一方面,有損于模具的工作壽命,因為速度過高,加之流動侵蝕會增加在此位置模具表面的沖蝕。
如果在模擬輔助設計階段認識到這樣的現象,按目前的技術水平,在優化過程就可以進一步實施重要循環,然而這并不能保證,通過對流動特征局部的改善,不對其他范圍造成負面的影響。
目前,在壓鑄模及壓鑄工藝中,對于澆口幾何造型已有許多方法。有可能找到有關未來幾何形狀預選的最佳方案。這樣的預選局限于技術上可實現的幾何形狀。通過澆口技術參數設計及澆口分支設計來實現。借助于充模模擬,將所獲的設計方案,以模擬結果,例如對旋入的空氣,由此所產生的孔隙度,表面缺陷以及速度的分布進行分析。參數設計預選抉擇方案,有可能將一個澆口體系不同的元素數據庫,軟件導引的結合,選出一個流動技術合適的總體系。類似問題所提模式的經驗值或數字計算是以此數據庫為基礎。
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