总结出了如下改善方案以更好地改善一摸四腔模具的产出质量。
3.2 铸造方案改善
毛胚顶部表面疏松&缩孔:①增加浇口与冒口高度(浇铸量);②顶部加强筋疏松部位增加铸造余量,并增加排气功能;③请供应商严格管控设计精准度,保持毛胚件水平,并将浇道详细设计方案提供给研发小组评估;④铸件缺少编号,请供应商纠正设计。
3.3 相关配套改善
避免冒口补浇,降低人力作业强度;模具加热与冷却必须自动化;模具配套需要符合环保要求,增加安全光栅,急停开关等设备,避免发生事故。
4 动力学仿真模拟&有限元分析在“一模四件”铝合 金动静盘重力浇注中应用
“一模四腔”重力铸造铝合金动盘模具,设计、仿真模拟、修正后,随即在工厂进行了涡旋式动盘重力浇注试验,经过2次试验,成型毛坯件(一模出4件铸件)终于成功铸造出来。但毛坯件呈现以下缺陷:
①动盘涡旋根部、轴承孔底部出现了不同程度的热裂纹;
②基圆底平面有凹坑;
③帽口较大、较厚不利于后步工序敲掉帽口,甚至会在敲帽口时将动盘基体敲坏(俗称“掉肉”)。
④浇注流道与动盘体联接处凸出,有较大的台阶,车削加工时不便于装夹,且易打坏刀具。
⑤有热结、热缩现象。
针对上述存在的问题和出现的缺陷,我们应用动力学仿真模拟&有限元分析原理,进行缺陷原因分析,并提出改进措施。
5 技术改进效果
①完成&完善。毛胚件(出模整件)之3D图纸,如图2所示。
②利用流体动力学仿真软件对毛胚件做有限元分析。如图3所示。
③按照需求(如 表面品质, 重力分析, 热节分析等), 按照环境要求(如 材料特性, 环境温度, 充型速率等)进行仿真, 制作成铸造仿真分析动画。如图4所示。
④ 根据仿真分析结果, 修改毛胚件(出模整件)设计, 优化模具设计,如图5所示。
由图5可以看出样品正面和背面分别出现冷隔和裂纹现象,通过仿真分析我们得知出现冷隔的原因主要有:模具温度和铝液温度较低;排气不畅;冒口的浇口小;浇铸速度太慢或浇铸中断所致。
建议方案:提高铝液与模具温度;适当提高浇铸速度;适当增大冒口浇口。
出现裂纹的主要原因有:铸件有尖角或厚薄过渡不圆滑;局部温度过高;未凝固即开模;缩补不足。
建议方案:检查毛胚图纸,倒圆角,调整厚薄;注意涂料厚度;增大冒口补缩;考虑是否放置冷铁。
⑤“设计-仿真-优化设计”过程中, 仿真为主导, 优化设计, 提升成本优势与设计成功率.
6 结 语
综上所述,通过在涡旋式汽车空调压缩机铝合金动静盘毛坯件重力铸造模具设计中,应用流体动力学仿真&有限元分析技术,可以生动形象地观察出实验过程中存在的主要问题,并找出相应的解决方案, 大大提高设计研发效率和试验、开发的成功率, 降低开发成本。
参考文献:
[1] 马燕山,谢英花,任国山,等.建立下肢动脉血管有限元模型及模拟计算 流体力学[J].中国医学影像技术,2011,(10).