压铸成形工艺与模具设计课件：压铸模具CADCAE技术简介-

压铸模CAD/CAE技术简介1【本章要点与提示】知识要点目标要求学习方法压铸模CAD了解通过课程讲解及多媒体课件演示，了解压铸模CAD的基本应用，结合压铸模设计原则，初步熟悉压铸模CAD流程和方法。压铸模具CAE了解

在熟悉压铸程序、工艺、模具结构原理及相关CAE应用软件基础上，了解压铸模CAE基本流程和方法，能初步根据CAE模拟的结果对出现的问题提出相应的优化对策。2【导入案例】端盖压铸件，材料为YL102，该零件密封性能要求很高，压铸件应没有气孔、疏松、裂纹等缺陷。现采用压铸成形进行批量生产，分析该压铸件结构工艺性，并进行模具CAD设计，以及利用CAE软件进行模拟和分析优化，重点需要解决的问题：压铸件结构工艺性；压铸模总体结构（两个侧抽芯）；压铸模CAD应用；压铸CAE分析。311.1基本内容11.1.1压铸模CAD简介

压铸模CAD：

是指利用计算机技术完成压铸工艺和压铸模设计过程中的信息检索、方案构思、分析、计算、工程绘图和文件编制等工作。它与传统的人工设计相比，有缩短模具设计与制造周期、提高压铸件的质量、减轻设计人员的工作强度以及降低成本等优点。通用CAD系统：

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

CATIA、I-DEAS、EUCLID、CADDS5、CAXA等。411.1基本内容11.1.1压铸模CAD简介

一个典型的三维压铸模CAD系统，主要包括：（1）压铸件工艺参数的计算（2）压铸机的参数选择（3）浇注系统的设计（4）分型面的设计（5）模具结构的设计（6）推出机构的设计1.压铸模CAD系统结构511.1基本内容11.1.1压铸模CAD简介

1.压铸模CAD系统结构三维CAD造型系统三维压铸模CAD系统数据管理系统三维造型功能推出结构的设计分型面的设计浇注系统的设计压铸机参数选择标准件及材料压铸件工艺参数模具结构的设计数据库及其接口CAD系统接口三维压铸模CAD系统方法库数据库管理接口611.1基本内容11.1.1压铸模CAD简介

2.压铸模CAD的发展趋势1）面向压铸件特征的建模设计2）压铸工艺并行设计系统模型3）ES技术与CAD技术的结合4）基于BP神经网络的压铸工艺参数设计5）模糊集合理论在压铸工艺中的应用6）结合数值模拟分析的评价知识系统711.1基本内容11.1.2压铸模CAE简介

压铸CAE软件的核心是压铸件充型、凝固过程的数值模拟。压铸件充型、凝固过程数值模拟的基本思路，是用有限分析（有限元或有限差分）方法对充型或凝固过程中所相应的流动、温度、应力应变等物理场所服从的数理方程进行数值求解，得出这些物理场基于时空四维空间行为的细节，由此引出相应的工程性的结论。压铸模CAE和CAD是紧密相联的，CAE要利用CAD阶段得到的型腔数据和模具结构，结合压铸机参数、压铸工艺参数、压铸材料和模具材料的性能指标等进行分析计算，得到的分析结果又反过来指导设计人员修改设计方案直至合理。811.1基本内容11.1.2压铸模CAE简介

1.压铸模CAE软件的结构

911.1基本内容11.1.2压铸模CAE简介

1.压铸模CAE软件的结构

前置处理数值求解后置处理包含几何造型（或称三维建模），与网格剖分两大部分。对于用户来说，三维建模是操作工作量最大的环节，因为一般来说，铸件的几何形状都是比较复杂的，要准确地将其每一个局部的细节都造型出来，要投入很多时间。数值求解是整个软件的核心，其任务是用数值迭代去求解各相应物理场的数理方程，包括流动场、温度场、应力场等。后置处理是整个软件最终向用户提供各种分析结果的窗口，这些结果提供的方式和可靠程度是影响整个软件工程效果的关键之所在。实践证明，后置处理的成败是凝固模拟研究成果是否能向实用转化的分水岭，是铸造CAE软件商品化效果的试金石。1011.1基本内容11.1.2压铸模CAE简介

2．国外压铸过程CAE软件系统软件名称方法部分网格主要功能开发单位SOLDIAFDM直角六面体温度场小松制作STEFANFDM直角六面体温度场、流场TohokuUnivMAGMASOFTFDM直角六面体温度场、流场、应力场MAGMAProCASTEFM各种有限元网格温度场、流场、应力场UESDMTCASTHERM/CASTFLOWBEM二维面单元温度场、流场CSIRO1111.2常用软件及其应用11.2.1三维压铸模CAD设计实例以本章导入案例中端盖压铸零件为例，利用Pro/E对其进行成型零件的CAD设计。

1211.2常用软件及其应用11.2.1三维压铸模CAD设计实例

(c)抽芯分型面

(a)主分型面(b)动模型芯分型面分型面1311.2常用软件及其应用11.2.1三维压铸模CAD设计实例

(a)动模块(b)定模块

1411.2常用软件及其应用11.2.1三维压铸模CAD设计实例

动模装配图

1511.2常用软件及其应用11.2.2压铸模CAE软件的应用

FLOW-3D简介FLOW-3D是高效能的计算仿真工具，1985年由FlowScience公司正式推出。用户能够根据需要，自行定义多种物理模型，应用于各种不同的工程领域。通过精确预测自由液面流动（Free-surfacefiows）,FLOW-3D可以协助用户在工程领域中改进压铸模设计和制造工艺。Flow-3D操作基本流程

161）新建文件创建工作文件和模拟文件172）导入STL文件183）创建网格新增网格区块删除网格区块自动切割网格调整网格区块网格信息网格区块尺寸调整移动网格区块复制网格区块分割网格区块自动调整至几何图档隐藏显示仅显示单一网格区块显示所有网格区块194）一般选项设置205）物理选项设置216）填充材料设置227）模具材料设置238）边界条件设置249）初始条件设置2510）输出资料设置2611）数值控制选项设置2712）模拟运算pressure压力Temperature温度Vol,fractionentrainedair空气含量Safacedefectsconcentration表面缺陷Strainrate劳损率Velocitymagnitude速度13）分析结果28

模型（包含浇注系统）充填合金温度-（圈内温度比较低）29

浇口及不同位置的流速

表面潜在的缺陷

30

最后填充区域

压射系统的卷气

31

凝固合金温度

3211.2常用软件及其应用

压铸充型过程3311.2常用软件及其应用

压铸充型压力34【本章小结】

各个领域的制造业，已离不开CAD/CAE/CAM技术的应用，其中在模具领域的应用最为出色，模具CAD/CAE/CAM技术在解决模具开发关键问题过程中不断完善的同时，也在与先进制造技术的紧密结合中得到发展，其内涵日益丰富，外延不断扩大。随着模具制造业的快速发展，计算机在模具中的应用必将日趋广泛和深入，因此，计算机技术也成为现代模具设计人员所必须掌握和应用的重要技术手段。本章重点介绍了压铸模CAD/CAE系统基本结构及其初步应用。结合本章导入案例中的端盖压铸件，基于Pro/E介绍了压铸模成型零