本發(fā)明涉及壓鑄充型技術(shù)，尤其涉及一種基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法。

背景技術(shù)：

1、充型過程作為壓鑄件成形過程的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，對鑄件的最終品質(zhì)有著極為重要的影響。壓鑄充型是利用沖頭強(qiáng)制將金屬熔液壓入形狀復(fù)雜的金屬模內(nèi)的過程，包括低速壓射、高速壓射和增壓三個(gè)階段，三個(gè)階段都需要嚴(yán)格控制不同的工藝參數(shù)和工作條件以確保最終產(chǎn)品能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，仿真模擬已經(jīng)成為工藝設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制的重要手段。

2、中國專利cn108846223a公開了一種鋁合金氣缸缸體壓鑄工藝模擬方法，包括以下步驟：(1)缸體壓力鑄造工藝設(shè)計(jì)：包括澆注溢流系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓鑄工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)；(2)實(shí)體三維造型及預(yù)處理：使用三維造型軟件對鑄件、澆注溢流系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、動模定模鑲塊和型芯進(jìn)行三維實(shí)體造型，然后轉(zhuǎn)換成stl格式后導(dǎo)入鑄造模擬分析軟件，使各實(shí)體導(dǎo)入后賦予相應(yīng)的名稱屬性，根據(jù)需求設(shè)置跟蹤粒子和冷卻曲線控制點(diǎn)；(3)網(wǎng)絡(luò)劃分：動模定模鑲塊材料采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)劃分；缸體鑄件因形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜存在薄壁的區(qū)域，采用一次網(wǎng)絡(luò)細(xì)分；進(jìn)料、澆道、渣包均采用一次網(wǎng)格細(xì)分；內(nèi)澆口、溢流口采用二次網(wǎng)格細(xì)分；(4)模擬仿真計(jì)算：輸入材料參數(shù)、初始條件、邊界條件、工藝參數(shù)，利用模擬鑄造軟件計(jì)算出模擬結(jié)果參數(shù)。

3、澆口的壓力和速度是主要工藝參數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)都是將設(shè)計(jì)的壓力和速度曲線作為模擬仿真的輸入條件。而實(shí)際上澆口的壓力和速度是受沖頭的運(yùn)動狀態(tài)控制，特別是低速壓射、高速壓射和增壓三個(gè)階段切換時(shí)，沖頭的運(yùn)動受液壓系統(tǒng)、摩擦力、慣性力、金屬液的阻力的影響，澆口的流動狀態(tài)變得很復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù)在壓鑄充型仿真過程中沒有考慮到壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)對于壓鑄充型過程及最終結(jié)果的影響，容易導(dǎo)致模擬仿真得到的結(jié)果與實(shí)際的壓鑄生產(chǎn)過程存在較大誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在不足之處，本發(fā)明提供了一種基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，該方法包括如下步驟：

4、s1、建立壓鑄機(jī)壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型；

5、s2、對所述仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，完成壓鑄動作，獲得壓鑄沖頭運(yùn)動曲線；

6、s3、基于壓射沖頭運(yùn)動曲線進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真；

7、s4、分析壓鑄充型結(jié)果，對結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s1的壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型建立過程包括如下步驟：

9、s11、建模階段：首先，在液壓模擬軟件的草圖模式下，根據(jù)仿真需求選擇合適的元件并建立系統(tǒng)模型；然后，通過連接元件并設(shè)置參數(shù)來完成模型的構(gòu)建；只有當(dāng)所有模型的連好后才能進(jìn)入子模型選擇階段；

10、s12、子模型選擇界面：對關(guān)鍵零部件采用手動選擇子模型的方式，對于非重要零部件采用系統(tǒng)推薦子模型；

11、s13、參數(shù)模式設(shè)置：根據(jù)實(shí)際所需的情況，對于所選擇的元件及子模型進(jìn)行細(xì)化的參數(shù)設(shè)置；

12、s14、計(jì)算參數(shù)設(shè)置：在進(jìn)行計(jì)算參數(shù)設(shè)置時(shí)，通過調(diào)節(jié)輸出時(shí)間和計(jì)算時(shí)間控制數(shù)據(jù)文本的大小。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s2的仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，包括壓鑄機(jī)液壓油液仿真參數(shù)的設(shè)置和液壓動力能源裝置的參數(shù)設(shè)置；所述壓鑄機(jī)液壓油液仿真參數(shù)的設(shè)置包括密度、體積彈性模量、粘度；所述液壓動力能源裝置的參數(shù)設(shè)置包括電機(jī)參數(shù)設(shè)置、液壓泵參數(shù)設(shè)置、蓄能器參數(shù)設(shè)置、液壓缸的參數(shù)設(shè)置。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s2的仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，完成壓鑄動作的一次循環(huán)，獲得模型當(dāng)中的模型壓鑄沖頭運(yùn)動曲線以及其他各元件的性能參數(shù)變化，獲得的壓鑄沖頭運(yùn)動曲線包括壓射沖頭的速度、位移、加速度隨時(shí)間變化的曲線。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，其流程為：

16、s31、網(wǎng)格劃分：導(dǎo)入預(yù)先建模完成的壓鑄件及所設(shè)計(jì)的澆鑄系統(tǒng)，然后進(jìn)行實(shí)體設(shè)置、模具設(shè)置、求解域設(shè)置、劃分網(wǎng)格，并對網(wǎng)格信息進(jìn)行檢查；

17、s32、基本過程：任務(wù)設(shè)定、材料設(shè)置、初邊值條件、熱傳導(dǎo)模型、澆口條件、重力設(shè)置；

18、s33、可選模塊：選擇不同的模型，可選模塊中含有壓室模型選項(xiàng)，所述壓室模型選項(xiàng)包括了壓室的尺寸及壓射余料；熔體與裝載中的合金選擇、熔體重量及澆鑄溫度。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，將壓鑄沖頭運(yùn)動曲線在壓鑄充型模擬軟件中定義為壓射沖頭的運(yùn)動狀態(tài)。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，根據(jù)壓鑄充型過程仿真需求，設(shè)置需要選用的儀器及合適求解條件，保存文件后進(jìn)行仿真運(yùn)行。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟s4的結(jié)果可視化，是通過壓鑄充型過程及結(jié)果分析，建立起壓鑄充型過程與沖頭運(yùn)動狀態(tài)之間聯(lián)系；通過改變沖頭的運(yùn)動狀態(tài)研究其對于壓鑄充型過程的影響，并可以將其摩擦力、慣性力、金屬液的阻力對沖頭的運(yùn)動影響進(jìn)行擴(kuò)展分析。

22、本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明通過建立壓鑄機(jī)壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型，參數(shù)選擇，動態(tài)參數(shù)仿真，實(shí)際工況模擬，得到壓射沖頭的實(shí)際運(yùn)動狀態(tài)，然后基于壓射沖頭運(yùn)動分析進(jìn)行壓鑄分析并完成壓鑄動作，相較于壓鑄充型模擬過程理想?yún)?shù)的設(shè)定，更能反應(yīng)實(shí)際充型過程，明確影響因素，以獲得質(zhì)量和性能更佳的壓鑄件。

技術(shù)特征：

1.一種基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s1的壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型建立過程包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s2的仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，包括壓鑄機(jī)液壓油液仿真參數(shù)的設(shè)置和液壓動力能源裝置的參數(shù)設(shè)置；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s2的仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，完成壓鑄動作的一次循環(huán)，獲得模型當(dāng)中的壓鑄沖頭運(yùn)動曲線以及其他各元件的性能參數(shù)變化，獲得的壓鑄沖頭運(yùn)動曲線包括壓射沖頭的速度、位移、加速度隨時(shí)間變化的曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，其流程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，將壓鑄沖頭運(yùn)動曲線在壓鑄充型模擬軟件中定義為壓射沖頭的運(yùn)動狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s3的進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真，根據(jù)壓鑄充型過程仿真需求，設(shè)置需要選用的儀器及合適求解條件，保存文件后進(jìn)行仿真運(yùn)行。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，其特征在于，步驟s4的結(jié)果可視化，是通過壓鑄充型過程及結(jié)果分析，建立起壓鑄充型過程與沖頭運(yùn)動狀態(tài)之間聯(lián)系；通過改變沖頭的運(yùn)動狀態(tài)研究其對于壓鑄充型過程的影響，并可以將其摩擦力、慣性力、金屬液的阻力對沖頭的運(yùn)動影響進(jìn)行擴(kuò)展分析。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于壓射沖頭運(yùn)動狀態(tài)分析的壓鑄充型過程仿真方法，該方法包括如下步驟：建立壓鑄機(jī)壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型；對所述仿真模型進(jìn)行液壓模擬分析，完成壓鑄動作，獲得壓鑄沖頭運(yùn)動曲線；基于壓射沖頭運(yùn)動曲線進(jìn)行壓鑄充型過程模擬仿真；分析壓鑄充型結(jié)果，對結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化。本發(fā)明通過建立壓鑄機(jī)壓射液壓系統(tǒng)的仿真模型，參數(shù)選擇，動態(tài)參數(shù)仿真，實(shí)際工況模擬，得到壓射沖頭的實(shí)際運(yùn)動狀態(tài)，然后基于壓射沖頭運(yùn)動分析進(jìn)行壓鑄分析并完成壓鑄動作，相較于壓鑄充型模擬過程理想?yún)?shù)的設(shè)定，更能反應(yīng)實(shí)際充型過程，明確影響因素，以獲得質(zhì)量和性能更佳的壓鑄件。

技術(shù)研發(fā)人員：趙一舟,魏超,趙建華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19