壓鑄模CAD/CAE技術簡介1【本章要點與提示】知識要點目標要求學習方法壓鑄模CAD了解通過課程講解及多媒體課件演示，了解壓鑄模CAD的基本應用，結合壓鑄模設計原則，初步熟悉壓鑄模CAD流程和方法。壓鑄模具CAE了解

在熟悉壓鑄程序、工藝、模具結構原理及相關CAE應用軟件基礎上，了解壓鑄模CAE基本流程和方法，能初步根據CAE模擬的結果對出現的問題提出相應的優化對策。2【導入案例】端蓋壓鑄件，材料為YL102，該零件密封性能要求很高，壓鑄件應沒有氣孔、疏松、裂紋等缺陷。現采用壓鑄成形進行批量生產，分析該壓鑄件結構工藝性，并進行模具CAD設計，以及利用CAE軟件進行模擬和分析優化，重點需要解決的問題：壓鑄件結構工藝性；壓鑄模總體結構（兩個側抽芯）；壓鑄模CAD應用；壓鑄CAE分析。311.1基本內容11.1.1壓鑄模CAD簡介

壓鑄模CAD：

是指利用計算機技術完成壓鑄工藝和壓鑄模設計過程中的信息檢索、方案構思、分析、計算、工程繪圖和文件編制等工作。它與傳統的人工設計相比，有縮短模具設計與制造周期、提高壓鑄件的質量、減輕設計人員的工作強度以及降低成本等優點。通用CAD系統：

AutoCAD、MechanicalDesktop(MDT)、SolidWorks、SolidEdge、Unigraphics、Pro/Desktop、Pro/ENGNIEER、

CATIA、I-DEAS、EUCLID、CADDS5、CAXA等。411.1基本內容11.1.1壓鑄模CAD簡介

一個典型的三維壓鑄模CAD系統，主要包括：（1）壓鑄件工藝參數的計算（2）壓鑄機的參數選擇（3）澆注系統的設計（4）分型面的設計（5）模具結構的設計（6）推出機構的設計1.壓鑄模CAD系統結構511.1基本內容11.1.1壓鑄模CAD簡介

1.壓鑄模CAD系統結構三維CAD造型系統三維壓鑄模CAD系統數據管理系統三維造型功能推出結構的設計分型面的設計澆注系統的設計壓鑄機參數選擇標準件及材料壓鑄件工藝參數模具結構的設計數據庫及其接口CAD系統接口三維壓鑄模CAD系統方法庫數據庫管理接口611.1基本內容11.1.1壓鑄模CAD簡介

2.壓鑄模CAD的發展趨勢1）面向壓鑄件特征的建模設計2）壓鑄工藝并行設計系統模型3）ES技術與CAD技術的結合4）基于BP神經網絡的壓鑄工藝參數設計5）模糊集合理論在壓鑄工藝中的應用6）結合數值模擬分析的評價知識系統711.1基本內容11.1.2壓鑄模CAE簡介

壓鑄CAE軟件的核心是壓鑄件充型、凝固過程的數值模擬。壓鑄件充型、凝固過程數值模擬的基本思路，是用有限分析（有限元或有限差分）方法對充型或凝固過程中所相應的流動、溫度、應力應變等物理場所服從的數理方程進行數值求解，得出這些物理場基于時空四維空間行為的細節，由此引出相應的工程性的結論。壓鑄模CAE和CAD是緊密相聯的，CAE要利用CAD階段得到的型腔數據和模具結構，結合壓鑄機參數、壓鑄工藝參數、壓鑄材料和模具材料的性能指標等進行分析計算，得到的分析結果又反過來指導設計人員修改設計方案直至合理。811.1基本內容11.1.2壓鑄模CAE簡介

1.壓鑄模CAE軟件的結構

911.1基本內容11.1.2壓鑄模CAE簡介

1.壓鑄模CAE軟件的結構

前置處理數值求解后置處理包含幾何造型（或稱三維建模），與網格剖分兩大部分。對于用戶來說，三維建模是操作工作量最大的環節，因為一般來說，鑄件的幾何形狀都是比較復雜的，要準確地將其每一個局部的細節都造型出來，要投入很多時間。數值求解是整個軟件的核心，其任務是用數值迭代去求解各相應物理場的數理方程，包括流動場、溫度場、應力場等。后置處理是整個軟件最終向用戶提供各種分析結果的窗口，這些結果提供的方式和可靠程度是影響整個軟件工程效果的關鍵之所在。實踐證明，后置處理的成敗是凝固模擬研究成果是否能向實用轉化的分水嶺，是鑄造CAE軟件商品化效果的試金石。1011.1基本內容11.1.2壓鑄模CAE簡介

2．國外壓鑄過程CAE軟件系統軟件名稱方法部分網格主要功能開發單位SOLDIAFDM直角六面體溫度場小松制作STEFANFDM直角六面體溫度場、流場TohokuUnivMAGMASOFTFDM直角六面體溫度場、流場、應力場MAGMAProCASTEFM各種有限元網格溫度場、流場、應力場UESDMTCASTHERM/CASTFLOWBEM二維面單元溫度場、流場CSIRO1111.2常用軟件及其應用11.2.1三維壓鑄模CAD設計實例以本章導入案例中端蓋壓鑄零件為例，利用Pro/E對其進行成型零件的CAD設計。

1211.2常用軟件及其應用11.2.1三維壓鑄模CAD設計實例

(c)抽芯分型面

(a)主分型面(b)動模型芯分型面分型面1311.2常用軟件及其應用11.2.1三維壓鑄模CAD設計實例

(a)動模塊(b)定模塊

1411.2常用軟件及其應用11.2.1三維壓鑄模CAD設計實例

動模裝配圖

1511.2常用軟件及其應用11.2.2壓鑄模CAE軟件的應用

FLOW-3D簡介FLOW-3D是高效能的計算仿真工具，1985年由FlowScience公司正式推出。用戶能夠根據需要，自行定義多種物理模型，應用于各種不同的工程領域。通過精確預測自由液面流動（Free-surfacefiows）,FLOW-3D可以協助用戶在工程領域中改進壓鑄模設計和制造工藝。Flow-3D操作基本流程

161）新建文件創建工作文件和模擬文件172）導入STL文件183）創建網格新增網格區塊刪除網格區塊自動切割網格調整網格區塊網格信息網格區塊尺寸調整移動網格區塊復制網格區塊分割網格區塊自動調整至幾何圖檔隱藏顯示僅顯示單一網格區塊顯示所有網格區塊194）一般選項設置205）物理選項設置216）填充材料設置227）模具材料設置238）邊界條件設置249）初始條件設置2510）輸出資料設置2611）數值控制選項設置2712）模擬運算pressure壓力Temperature溫度Vol,fractionentrainedair空氣含量Safacedefectsconcentration表面缺陷Strainrate勞損率Velocitymagnitude速度13）分析結果28

模型（包含澆注系統）充填合金溫度-（圈內溫度比較低）29

澆口及不同位置的流速

表面潛在的缺陷

30

最后填充區域

壓射系統的卷氣

31

凝固合金溫度

3211.2常用軟件及其應用

壓鑄充型過程3311.2常用軟件及其應用

壓鑄充型壓力34【本章小結】

各個領域的制造業，已離不開CAD/CAE/CAM技術的應用，其中在模具領域的應用最為出色，模具CAD/CAE/CAM技術在解決模具開發關鍵問題過程中不斷完善的同時，也在與先進制造技術的緊密結合中得到發展，其內涵日益豐富，外延不斷擴大。隨著模具制造業的快速發展，計算機在模具中的應用必將日趨廣泛和深入，因此，計算機技術也成為現代模具設計人員所必須掌握和應用的重要技術手段。本章重點介紹了壓鑄模CAD/CAE系統基本結構及其初步應用。結合本章導入案例中的端蓋壓鑄件，基于Pro/E介紹了壓鑄模成型零