铸造过程数值仿真课程 snjiao

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1、铸造过程数值仿真课程实验报告学院材料科学与工程学院专业班级材控（3）班学生姓名杨凤蛟学号20084135指导教师曹韩学成绩一、模型分析及浇注系统的选择1、此模型是一个方向盘，结构复杂，并且在实际使用过程中，需要承受较大的扭转力，一般为锌合金，或者铝合金，我们做模拟时就采用更便宜、更轻的镁合金并采用压铸工艺生产。2、此零件结构复杂，在高压浇注过程中，充型速度很快，易产生激溅、铁豆，且型腔中气体不易于排除，所以根据上述易产生的缺陷，应采用底注式浇注系统，它不但能改善上述缺陷，还可以使内浇道很快被金属液淹没，实现快速平稳充型。同时型腔中液面升

2、高后使横浇道较快充满，较好挡渣，利于得到外形精美、质量优良的铸件。3、由于此零件模型中间部分较为复杂，四周比较简单，中间位置充型易出现问题，所以浇注系统的位置应该选在下面部位上。如图所示：产品及浇注系统底注式浇注系统●溢流槽的选择1、根据浇注系统的结构并结合本产品模型的充型特点，需要在充型交汇处设置溢流槽，有利于消除杂质和花获得要求的凝固过程，所以在图中所示的地方应该设置溢流槽。2、考虑到此充型过程非常快（大概只需要不到一秒的时间），左右两边的两个溢流槽作用不是很大，并且在实际的模拟过程中，也进一步证实了这一结论，所以决定取消这两个溢流

3、，得到如图所示的浇注系统和溢流槽位置。二、计算过程1、内浇口面积及形状通过公式:A---内浇口截面积；G---通过内浇口的金属液质量;p---液态金属密度；V---充填速度；t---型腔的充填时间；注明：公式从《压铸工具磨具手册》潘宪曾机械工业出版社4-1查的已知：金属液质量G=0.76kg液态金属密度p=1.8充填速度V=40型腔的充填时间t=0.05s计算得：内浇口截面积A=211.1但是由于有两个内浇口，所以内浇口截面积为105.5又根据产品尺寸，确定内浇口截面形状为梯形2、根据产品形状，确定溢流槽体积、形状和位置(1)确定位置在

4、金属液最先冲击的部位和内浇口两侧设置溢流槽，同时在压铸过程中由于铸件结构和工艺条件所限往往不易达到理想的流态，固在几股金属液的汇合处也应设置溢流槽，所以经讨论决定设置四个溢流槽.(2)计算体积根据经验一般溢流槽体积为压铸件总体积的15％，压铸件总体积:V=m/p=422.2所以每个溢流槽体积为v=10.55(3)确定形状选择弓形溢流槽，并根据每个溢流槽的体积查《压铸工具磨具手册》（潘宪曾机械工业出版社）表4-45确定R=15mm，即可得溢流槽所有尺寸H=13mm、a=8mm、c=1mm、h=1.3mm、b=30mm、B=55mm、v=1

5、3.303/横浇道尺寸及形状WDD=（5～8）T＝12mmW=3A/D=26.3751、直浇道的尺寸压室直径：D＝60mm浇口套D=60±0.76mm一、模拟仿真过程（一）、工艺参数铸件材料AZ91D压射温度680℃压射料重0.76Kg模具材料H13初始条件定模:200℃动模:200℃压室直径60mm低速//高速0.5m/sec//4m/sec内浇口面积105.5mm2（二）方案优化过程1、方案内容●方案一：网格划分为239万●方案二：网格划分为437万●方案三：调整溢流槽位置向中间那个溢流槽位置靠拢，网格划分仍为437万2、方案分析（

6、1）、方案一由于划分网格比较少，导致在充型模拟过程中有个地方出现较大的问题，如图所示白色部分为最后充型的地方。同时，溢流槽的充型也有问题，黄色和白色在溢流中各占了大约一半，需要对溢流槽位置进行调整。（2）、方案二将网格进一步划细，划了437万个，解决了一方案中的问题，型腔的充填过程得到优化，但溢流槽的问题还需解决。（3）、通过对充型过程的动态模拟分析，发现溢流槽中出现黄白各半的原因是洋流槽两边的金属液不是同时进入溢流槽的，所以调整了两个溢流槽位置，使其向中间位置靠拢，得到方案三，经过Anycasting软件的模拟分析，充型过程和凝固过程

7、得到进一步优化，符合零件压铸要求。（4）、此零件是按顺序凝固的，符合要求。如图所示，由于此零件是薄壁件，在模拟过程中凝固是没有明显问题的，理论上方案是可行的，但仍需在实际凝固过程时行取样分析，看是否与模拟结果相一致，得到最后的工艺方案。四、结论1、通过Anycast软件模拟，此浇注系统合理，能够实现快速平稳充型。溢流槽位置适当，能有效除杂和满足凝固过程，各项设计均符合要求。2、由于此件属于较薄的铸件，从模拟结果来看，在给定的凝固条件下能够凝固并得到缺陷较少、质量优良的产品。3、金属液从底部型腔中造成的温差与重力补缩相反，对补缩不利。如果

8、采用顶注式浇注系统可改善此缺陷。综上所述：此设计方案符合设计要求，模拟分析论证切实可行！