CADCAE技术在产品模具开发过程中的应用

       本文通过流体分析软件，对产品压铸模具进行设计和压铸可行性分析。流体分析软件能够精确地模拟具有自由表面的流体的流动问题。运用它可以帮助模具设计人员确定浇注系统的位置，并且对浇注系统的流道方式进行优化。并且通过强大的流体计算能力，分析填充过程中可能产生的卷气位置和最终填充位置，让设计人员对渣包的排布做出正确的判断。通过流体分析软件设计产品模具的过程如表1：

表1  侧盖零件模型图表

1 铸件的建模
1.1 CAD建模和网格划分
    首先对产品实物进行测绘，在CAD中对侧盖产品进行实体建模，如图1：

图1 零件模型图

      运用通用接口格式导入到流体分析软件中，在前处理模块对该文件进行网格划分，在进行网格剖分时，需要选择合适的参数，既要保证计算的精度，又不能使网格数量太多，节省计算时间，便于调试，由于该零件无薄壁和大曲率部位，采用长宽高相等的正方体网格划分。计算总单元数1322721，侧盖零件的差分网格显示如图2所示：

图2 模型的网格划分

1.2 铸造参数的选择
    一切参数应选与实际情况一致，采用压铸铝合金ADC12,浇注温度为700℃，内浇口速度60m/s。
2 模具浇注系统设计
2.1 浇注系统进料位置
    产品在压铸成型过程中，浇注系统对铸件的外观形态和内部质量起着重要作用。浇注系统的设计原则是保证产品填充完全的前提下，减少填充过程中的涡流和液体碰撞，防止行腔内残留的气体留在铸件中，产生气孔等缺陷。

图3 侧盖凝固场

    通过纯凝固计算，得出在没有补缩的情况下铸件的最后凝固区域。在图3中，黄色部分为最后凝固区域，所以浇注系统进料位置要靠近最大的未凝固区域，以便为该区域提供补缩通道。图4为浇注系统进料位置。

图4 侧盖浇注系统进料位置

2.2 浇注系统造型
    在CAD软件中，对零件实体在1平面上进行投影，导出2D文件格式到AUTOCAD中，通过AUTOCAD灵活的2D线条绘制，创建浇注系统的外轮廓，并且保证内浇口部分的有效长度。接下俩在AUTOCAD中做的轮廓线导入到3维软件中，利用这些线条进行浇注系统的建模，2D尺寸和3D模型如图5所示：

图5 浇注系统设计2D、3D

3 侧盖带浇注系统的填充
    图6为4个时间点下的侧盖充型模拟：

图6 侧盖充型过程

    a)左侧浇道在铝液刚填充的时候，有卷气现象，为了避免把气体带入到铸件中，此处可以考虑按照流动状态修改浇注系统轮廓线。
    b)金属液从内浇口进入到铸件中时，中间浇道有喷溅现象产生，可以考虑增加该处内浇口的横截面积。
    c)当金属液持续进入到铸件中，有些靠近内浇口的位置出现未填充满现象，该处已经被铝液分隔成独立区域，所以气体没法跑出，最后只能留在铸件中，这几个位置可以考虑加设渣包，让气体排入渣包中。
    d)最后分析填充结束，缺陷场的分布，红色区域为填充末端并且卷入空气的部分，这些地方都要增加渣包，即起到排除气体的作用，又给填充过程中产生的氧化夹杂提供了容纳的空间。
4 侧盖渣包的设计
    通过上面的充型分析，最终确定浇注系统和渣包位置，如图7所示

图7 侧盖完整浇注系统