挤压铸造机压射系统的动态配合数值模拟.docVIP

 挤压铸造机压射系统的动态配合数值模拟# 白尚平，游东东** （华南理工大学机械与汽车工程学院，广州 510640） 5 10 15 20 25 30 35 摘要：冲头和压室在挤压铸造过程中受热、力等因素影响产生变形。本文基于铸造模拟软件 ProCAST 建立数值模型，对阶梯薄板零件的挤压铸造立式压射过程进行了模拟，得到在这一 过程中冲头和压室各自的变形，计算出二者之间的动态配合间隙，并对变形和配合间隙的变 化规律进行了分析。 关键词：机械制造及其自动化；数值模拟；挤压铸造；压射系统；动态配合 中图分类号：T Numerical Simulation of the Dynamic Match for the Injection System of the Squeeze Casting Machine BAI Shangping, YOU Dongdong (School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology, GuangZhou 510640) Abstract: Plunger tip and shot sleeve have deformations by the influence of the heat, power and so on during the process of the squeeze casting. In this paper, a numerical model is established based on the casting simulation software ProCAST. In the form of vertical injection, the squeeze casting process of the step plate part is simulated. At the same time, the deformations of the plunger tip and shot sleeve have been got. Then the result of the dynamic clearance of the plunger tip and the shot sleeve is calculated out and the law of the deformations and the dynamic clearance is analyzed. Keywords: machinery manufacturing and its automation; numerical simulation; squeeze casting; injection system; dynamic match 0 引言 压射系统是挤压铸造机的核心部件[1]，冲头与压室是压射系统的关键零件。 在热、机械载荷等因素作用下，冲头、压室易产生变形，导致两者实际的配合情况发生 改变，过大或过小的配合间隙都会对压射过程产生较大影响[2]，降低工艺参数控制的精度与 稳定性。 在压射过程中，冲头、压室、金属液均处于高温状态下，三者之间的对流、非稳态传热、 结晶凝固、流动、变形、摩擦相互作用，其对冲头、压室间隙值的影响规律非常复杂。本文 基于铸造模拟软件 ProCAST 建立了对流、非稳态传热、流动、结晶凝固、弹性变形多场耦 合的数值模型，对阶梯薄板零件立式压射成形过程中冲头与压室动态配合间隙的变化规律进 行了分析。 1 模拟实验预处理 1.1 几何模型建立及网格划分 图 1 为铸件、冲头、压室的三维造型图及装配体的有限元网格图。由于铸件最大尺寸为 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20110172120025） 作者简介：白尚平，（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向：挤压铸造设备。 通信联系人：游东东，（1973-），男，华南理工大学副研究员，主要研究方向包括：大型材料成形装备的 设计与制造、金属成形过程的数值模拟等。E-mail: youdd@scut.edu.cn -1-  40  长 140mm，宽 12mm，高 200mm，最薄的部分为 3mm，所以铸件表面网格剖分尺寸为 1mm。 冲头、压室均为圆柱体，冲头内径为 63mm，压室内径 63mm，外径 95mm，二者表面网格 剖分尺寸均为 3mm。采用 Pro/E 建立各部件后进行装配，再进行装配体面网格的划分，最 后导入到 Meshcast 中进行体网格的划分，网格总数为 440798，节点总数为 89667。 45  （a）铸件  （b）冲头  （c）压室  （d