铸造工艺仿真设计前处理及过程处理应用技术.PDFVIP

第 3O卷第 2期 安 徽 工 程 大 学 学 报 Vo1．3O．No．2 2015年 4月 JournalofAnhuiPolytechnicUniversity Apr．。2015 文章编号 ：1672—2477(2015)02-0055—05 铸造工艺仿真设计前处理及过程处理应用技术 房文亮，王仲珏 ，高 洪 ，杨光耀 (安徽工程大学 机械与汽车工程学院，安徽 芜湖 241000) 摘要 ：以应用 ProCAST和 MAGMAsoft2款软件为例 ，针对铸造工艺仿真设计前处理和过程处理每个环节 的 主要内容与使用方法进行了较为详细地归纳、分析和总结．提出了处理过程的技术路线，并系统地介绍了每项 应用内容的操作平台与使用步骤，从而为高效地应用铸造工艺仿真设计提供理论和技术支持． 关 键 词：铸造工艺仿真设计；前处理；过程处理；应用技术 中图分类号 ：TG249 文献标识码 ：A 当前世界主流 的铸造仿真软件包括 国外 (ProCAST、MAGMAsoft、Anycasting、Flow一3D、Solid— CAST、Ansys、Novacast)及国内(华铸 CAE、华星)9款软件[1]．虽然它们都是进行铸造仿真计算 的工具 ， 但其设计思路和方法并不相同．课题组对这 9款软件进行了较为系统地学习和研究，分析了各 自特点，并 对其共性的内容进行了归纳和总结．为更好地应用铸造工艺仿真设计 ，主要 以ProCAST和 MAGMAsoft 2款软件为例，在介绍了铸造工艺仿真设计的前处理及过程处理基本内容的基础上，提出了其每个环节的 主要内容和使用方法 ，以及处理过程 中每项应用内容的操作平台与使用步骤 ，可为铸造工艺仿真设计的学 习者提供一些参考． 1 前处理 铸造工艺仿真设计的前处理是进行铸造仿真模拟的前提和重要保障，它不仅决定了后续模拟的精确 性 ，而且还影响模拟速度 的快慢．其中，前处理主要包括几何建模和网格划分． 1．1 几何建模 几何建模有 2种方法：①利用铸造仿真软件 自带的建模功能建模 ；②通过其他的三维制图软件 (如 UG、Pro／E、Solidwork等)建模后导出为铸造仿真软件可接受的实体格式 (如 STL、PARAsoLIDs、IGS、 STEP等)再导人到仿真软件 中．除Ansys具有较强 的建模功能外 ，其他大多数铸造仿真软件的建模功能 都较弱或者没有此功能，主要采用后一种方法．UG在三维实体造型方面表现突出，能够对各种结构复杂 的三维实体进行细致 、准确地绘制 ，推荐使用．在导出时有些铸造仿真软件需要将铸件和浇冒口系统求和 后一起导出(如 ProCAST、Ansys、Novacast等)，另一些则需分开导 出(如 MAGMAsoft、Anycasting、 Flow-3D、SolidCAST、华铸 CAE、清华铸造之星等)． 1．2 网格划分 网格划分的好坏直接影响后续模拟分析的速度和精度 ．在网格划分中要综合考虑各种因素 ，主要包 括网格形状和大小的选择．网格形状主要分为 2种 ：三角形和四边形．三角形单元划分灵活 ，可适应复杂的 几何形状 ，精度高 ，如发动机缸体 、汽车轮毂等 ；四边形单元则要求铸件结构 比较规则．网格 的大小决定 了 网格的数量和密度 ，对于同一铸件的网格划分 ，网格越小 ，网格数量和密度越大，精度越高，但模拟速度慢． 确定网格大小 的基本原则是零件的最薄壁厚要大于网格 的单元长度．活塞尾 的网格划分实例如图 1所示． 该产品长 2．83465in，高 1．30697in，结构复杂程度适中，拐角处较多，故选择三角形网格．产品最薄壁厚为 O．07874in，网格 的单元长度设为 0．05in．以ProCAST软件为例 ，对铸件活塞尾进行 网格划分 ，网格数量为 l36737，节点数为 26266．可以看 出，网格质量 良好 ，没有坏面． 坌 圭要为有限元法和有限差分法．有限元法能够针对复杂铸件的曲面和结构单元较多、拐 收稿 日期 ：2015—01—20 作者简介：房文亮 (1990一)，男，安徽合肥人，硕士研究生． 通讯作者 ：王仲珏 (1952一)，男，安徽芜湖人 ，教授 ，硕导．