cc2008 |
2009-03-02 16:21 |
浅析铸造工艺中CAD的应用
铸造生产是一种材料通过“固态-液态-固态”的转变,一次性成型来完成产品生产的工艺过程。铸造工艺设计是铸造生产的核心技术环节。材料这种通过物理状态的改变而成型的特殊性给铸造工艺设计带来了极大的困难,导致铸造工艺设计存在从设计到生产的周期长、修改次数多、设计缺少科学性等诸多问题。而计算机的迅速发展使得解决这些长期阻碍铸造生产发展的问题成为现实。 t$b{zv9C 3+WostOx 1铸造工艺CAD Xa/]}
B Y .\<P*iO 随着计算机技术的迅猛发展,计算机在铸造中的应用越来越广泛。60年代初,丹麦的Forsund把Dusinberre等人在工程应用中提出的有限差分近似法第一次用于铸造凝固过程的传热计算,开始了铸件凝固的过程模拟。此后,美国Michigan大学的Marrone等人以及日本的大中逸雄等相继开始了凝固过程模拟,并取得了显著的进步。在第50届国际铸造年会举办的“凝固过程计算机模拟”专题讨论会上,深入讨论了铸件凝固过程数值模拟在研究微观组织结构和铸件性能等方面的应用,总结了凝固过程模拟所依据的一系列关系式,并设想利用这些关系式将几何模数、凝固参数、合金性能及微观组织参数等有机地联系起来,并提出了铸造工艺CAD的概念。我国从1978年开始开展铸件凝固数值模拟研究,十多年来的研究已形成了我国凝固模拟技术研究的特色。 >&uR=Yd 17B` 铸件凝固数值模拟技术发展至今可分为3个阶段:①基础研究阶段,着重于计算模拟;②预测研究阶段,对拟定好的工艺方案进行检查,以预测质量,并通过模拟浇注来修改方案;③优化工艺设计,包括计算模拟、几何模拟及数据库,并使之有机结合起来。有时把这3个阶段综合称为铸造工艺CAD,有时又特指为第三阶段。目前就国外而言,铸造工艺CAD正处在第三阶段。因此,在实际研究中铸造工艺CAD应包括4个部分,即:凝固过程数值模拟(热场模拟)、充型过程数值模拟(流场模拟)、热应力及残余热应力数值模拟(力场模拟)和微观模拟(组织模拟)。 km9@*@) <'z.3@D 2铸造工艺CAD的现状及应用 teg[l-R"7z e^Glgaf 2.1铸造工艺CAD的现状 5tm:|.`SQ -owap-Va 目前,国内外铸造工艺CAD方面的研究已达到了相当的水平,并已逐步进入实用化阶段。这主要反映在以下3个方面。 dZ'H'm;,! IyGW>g6_. (1)前置处理 MnD^jcx
s,;L6nX" 根据实际物体的结构和形状建立实体模型,并自动剖分为多面体单元。一般来讲,对于形状简单的铸件,通常采用二维的方法近似地进行数值模拟就可得到较为精确的结果。而对于结构复杂的铸件,则需三维模拟计算才能满足精度的要求。 9Gk#2 td\'BV (2)中央处理 Z^ }4bR] ,(& | |