充型过程流场数值模拟研究

对充型过程进行分析,确立了充型过程数值模拟的数学模型。利用计算机数值模拟技术对充型阶段的流动过程进行了计算。在此基础上开发了流场模拟软件,并对铸件进行了模拟,结果证明所建立的数学模型及开发的程序是正确的。     

消失模铸造充型与凝固过程的计算机仿真

根据消失模铸造液态金属充型及液态金属—模样界面的推进机制,提出了充型过程界面推移位置的人工神经网络算法。根据计算得出的界面位置,用SOLA算法计算了充型过程中液态金属的流场,并耦合计算了充型过程中的温度场。根据计算得到的充型结束时铸件及铸型温度场,求解三维导热微分方程,计算了铸件凝固过程的温度场。结合消失模铸造型壁移动的规律,预测了球墨铸铁件消失模铸造的收缩缺陷。计算模拟结果与充型过程实际测试结果及铸件解剖结果一致。     

基于近似因子分解法的铸造充型过程数值模拟研究

目前求解流动过程中速度场、压力场最常用的方法是SOLA法,在求解过程中由于需要在连续性方程、动量方程间反复迭代,所以计算效率不高。采用近似因子分解法进行速度场、压力场求解,由于在求解过程中每一步均可采用托马斯算法求解三对角方程,所以计算简单,可有效提高计算效率。最终建立了基于有限差分法的流动场数值模拟程序,并针对Benchmark件进行了充型过程流动场数值模拟,通过对比模拟结果与实验结果,验证了计算模型的正确性。     

充型过程中紊流流动的数值模拟

采用简化代数应力模型研究充型过程中的紊流流动,采用守恒标量法和Van Leer格式确定自由表面形貌;在计算流场和确定自由表面时,分别采用两个不同的时间步长,克服了流场计算时间步长过小的缺点;开发了基于PHOENICS软件的恒温流体充型过程三维时均速度场和自由表面演变的数值模拟算法。用这些方法针对一个用于验证的试验进行模拟计算,结果表明,其计算速度比采用单一时间步长时提高很多,而其准确性仍能满足工程实用的要求。而采用K-ε模型时,计算结果与试验结果相差较远。     

一种铸造成形过程影响因素模拟与优化分析方法

针对目前钢锭铸造成形时常用的"瞬时充型、温度均匀"假设条件,提出一种基于正交试验设计、数值模拟及响应面法的铸造成形过程影响因素模拟与优化分析方法。以材料Cr5钢的6t钢锭铸造过程为研究对象,采用试验设计和数值模拟方法获取试验样本数据,运用极差分析得到各因素对响应指标的主次顺序。基于双三次插值算法的响应面建模方法,建立换热系数及预热温度与响应指标的回归响应面模型。基于响应面函数建立了一种对参数进行局部敏感性分析的方法,以修正试验结果。结果表明:为保证铸造成形过程影响因素模拟的精度和可靠性,提高钢锭的铸造质量,应考虑充型过程温度场变化对凝固过程的影响。     

低压铸造铝合金车轮充型过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,对低压铸造铝合金车轮的流动、充型过程进行了分析。应用表明,流动场数值模拟技术可以跟踪液态金属的充型形貌,分析各部位的压力分布,为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

工作站环境下充型凝固过程数值模拟技术的研究

铸造充型凝固过程的数值模拟已成为铸造领域最热门的研究课题之一。目前,凝固过程的温度场数值模拟及缩孔缩松预测已应用于实际生产,充型,热应力,微观组织等基础研究及实用化进程亦取得很大进展。     

离心力场下铸造充型行为数值模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型,采用VC++语言自行编制了离心力场铸造充型及凝固传热的计算机模拟软件。通过模拟旋转圆柱容器中的液体从重力静止水平自由表面状态过渡到离心抛物面自由表面的动态变化过程,并与理论解析曲线对比,以及钛合金薄壁件离心浇注充型状态与试验结果的对比,检验了所建立的理论模型及计算程序的正确性。通过对钛合金薄壁铸件在重力场与离心力场浇注工艺条件下合金熔体充型行为数值模拟结果的对比表明,在一定转速条件下,金属液的离心浇注比重力浇注具有强得多的薄壁充型能力。     

基于数值模拟的轮毂铸件铸造工艺设计

对水轮发电机轮毂铸件的铸造工艺进行了设计,通过对铸件充型过程中的流场、凝固过程的温度场进行数值模拟,得出铸件在浇注时充型平稳,无缩孔、缩松等缺陷的产生,验证了工艺的可行性。     

盘体类零件低压铸造过程的ANSYS数值模拟

在低压铸造成形过程中,液态金属流体的充型和凝固是其中最核心和最重要的两步流程,其工艺水平将决定铸件的成型质量和成品率,而且铸造过程中所产生的各类铸造缺陷大都来自于这两个阶段。本文将对盘体类零件低压铸造的充型和凝固过程进行计算机数值模拟,介绍其理论基础,并将温度场数值模拟技术和流场数值模拟技术耦合仿真,运用ANSYS有限元软件中的CFD流体仿真模块和Thermal模块,对盘体类零件低压铸造充型和凝固过程中的流场和温度场变化进行研究。     

Mold Used to Make Heel

4英寸×8英寸224系列复合挤出机能够用于两种不同聚合材料的挤出，适于生产大型热固性制品，同时结合其最佳的运转性能特点，因此可满足各种材料要求，既可满足制品的挠性要求又有耐磨性。     

砂型数字化柔性挤压近净成形化算法研究

在砂型数字化无模铸造精密成形技术基础上,为实现砂型数字化柔性挤压近净成形创新提出了砂型数字化挤压成形方法,研究了砂型挤压成形优化算法,建立了砂型挤压头阵列包络体积最大值目标函数V(α,X,Y)max及其约束条件数学模型,优化出挤压砂型近净成形的最优角度和位置,使数字化挤压砂型型腔与数字化设计砂型型腔尺寸逼近,实现砂型数字化柔性挤压近净成形。     

Effect of mold temperature on motion behavior of short glass fibers in injection molding process

In injection molding process, the mold temperature can strongly affect the fiber orientation and distribution state in plastic parts. The fiber orientation behavior is discussed, and a model is used to describe the layered structure in injection parts. By studying the injected specimens, the fiber distribution and the layered structure in the part are illustrated and a variation of the fiber distribution along with the increasing of the mold temperatures is also demonstrated. The surface morphologies of the fiber-reinforced specimens at different mold temperatures are analyzed which are used to study the effect of the mold temperature on the fiber motion process of the resultant parts. Results show that in proper mold temperature, the fibers can be completely covered in polymer matrix and the mold temperature can greatly affect the part surface quality.     

热压罐成型框架式模具温度场分析

模具成型型面的温度均匀性对复合材料制件的成型精度具有重要影响。某大尺寸高平面度复合材料蜂窝夹层板构件利用热压罐工艺成型,模具为大型框架结构模具。文中采用有限元数值模拟方法,利用Simcenter12.0 软件对该大型框架结构模具热压罐成型工艺过程的温度场特性进行了模拟分析,模拟值与试验值误差小于10%,证明了模拟方法的准确性。模拟结果表明：成型固化工艺参数设置合理,模具型面温度均匀性较好,金属边框对模具的整体温度场影响较大;模具在热压罐内的位置在所设定的2.1 m 范围内沿长度方向移动对模具温度场的影响可以忽略。     

大型复杂天线罩的模具设计与成型

随着测控雷达的发展,车载方式作为一种新的形式存在,相配套的雷达罩越趋复杂,成本也逐步增加。文中根据某大型复杂天线罩的关键特征,使用低成本凹模模具控制内表面宽度尺寸,以现有固化炉平台作为底板,从材料、拆分方式、制造方式等方面进行对比确定模具的最终形式,并利用ANSYS15.0 有限元软件进行强度分析,确定模具板材的最佳厚度。在满足产品要求的情况下,采用低成本的真空袋压成型技术和分次固化方式成型。同时对关键的温度曲线进行摸索,制定出适合此大型模具的工艺温度曲线,并利用尺寸控制技术精确控制最终成型尺寸。检验测试结果表明,该天线罩模具满足产品的结构和电性能指标要求。     

基于CAE技术优化注射模设计

综述了CAE技术在注射模设计中的应用及其研究发展概况,对CAE技术在优化注射模设计过程中的基本功能和实际意义做了较详尽的说明,并介绍了注塑成型CAE技术与优化理论相结合,实现注射模具动态优化设计的理论及方法,指出了将CAE分析技术与优化设计理论相结合的方法来优化注射模设计的必然性.     

基于Cimatron E7.0的模具高速加工编程模板设计

论述了高速加工技术应用于模具制造的优点及当前存在的问题。总结了高速加工对刀具路径要求。以飞轮壳凹模高速数控加工程序编制为例,详细介绍了利用Cimatron E7.0软件编制模具高速加工程序的方法。提出了利用设计模具编程模板解决当前某些问题的方法。编程模板在模具数控加工中的应用,实现了CAPP与CAM编程的一体化操作和信息的有效集成,帮助工艺人员快速、精密地完成零件的加工制造,并且不仅使加工效率大大提高,还使模具表面质量更佳,使用寿命更长。     

一种双脊喇叭天线板压铸模具工艺设计及优化

文中对当前国内喇叭天线板的主要生产工艺进行了介绍,指出该生产工艺的缺点,提出了采用新的精密压铸工艺批量生产该类零件的方法。以某双脊喇叭天线板作为铸件原型,设计了一套压铸模具,从原材料选择、零件结构分析、铸造工艺设计、模具结构设计等方面对压铸模具的设计要点进行了阐述,并基于FLOW-3D仿真模拟软件对模具进行了设计优化。制定工艺参数生产试铸样件,根据其表面和内部的缺陷对压铸模具进行微调优化,并对该零件的后处理方法进行了描述。最后对装配好的喇叭天线板进行了环境适应性试验和电气性能测试,验证了新工艺的有效性和模具设计的合理性。文中工作有助于喇叭天线板的工艺创新和类似薄壁铝件的压铸模具设计。     

方、圆坯高速连铸结晶器内壁的理想纵断面曲线和锥度曲线

针对结晶器锥度设计必须考虑结晶器的热膨胀和凝固壳的收缩,理想的结晶器应能够完全适应凝固壳的收缩,使凝固壳与结晶器既紧密接触、又不发生干涉的问题,根据方、圆坯结晶器内凝固壳收缩的特性,推导出高速连铸方、圆坯结晶器内壁的纵断面曲线和锥度曲线的设计计算公式。这些公式明确地反映了浇注钢种、冷却条件和拉坯速度的影响。结晶器的纵断面曲线由从结晶器上口至钢液液面附近的直线段和其下部的曲线段相切组成,锥度连续变化,消除钢液液面脉动的影响。在钢液液面附近,结晶器的纵断面曲线非常接近于抛物线。用这些公式为某厂设计的154.5 mm×152.5 mm结晶器,拉坯速度达到了3.1 m/min,超过了设计要求的2.7 m/min。     

微注射成形制品质量影响因素分析

在不同工艺条件下进行聚合物和粉末微注射成形试验,制得微米级的聚丙烯和二氧化锆陶瓷微结构,微型腔采用感应耦合等离子深槽刻蚀技术在硅模具镶块上加工。分析微注射成形工艺及硅模具对微结构的填充、尺寸精度及表面质量的影响。不合理的工艺参数容易导致微结构出现填充不足、表面粗糙、气孔等缺陷,提高模具温度和注射压力以及注射前模具抽真空有利于微型腔的填充,模具抽真空还可以改善微结构件的表面质量。深槽刻蚀后的硅模具表面粗糙度为0.31 μm,填充完好的聚丙烯微结构及陶瓷微结构素坯表面粗糙度不再受注射工艺参数的影响,其值近似于刻蚀后的硅模具,亚微米级粉末的使用可以明显改善烧结后陶瓷微结构的表面粗糙度。