本文通過流體分析軟件，對產(chǎn)品壓鑄模具進行設(shè)計和壓鑄可行性分析。流體分析軟件能夠精確地模擬具有自由表面的流體的流動問題。運用它可以幫助模具設(shè)計人員確定澆注系統(tǒng)的位置，并且對澆注系統(tǒng)的流道方式進行優(yōu)化。并且通過強大的流體計算能力，分析填充過程中可能產(chǎn)生的卷氣位置和最終填充位置，讓設(shè)計人員對渣包的排布做出正確的判斷。通過流體分析軟件設(shè)計產(chǎn)品模具的過程如表1：

表1  側(cè)蓋零件模型圖表

1 鑄件的建模
1.1 CAD建模和網(wǎng)格劃分
    首先對產(chǎn)品實物進行測繪，在CAD中對側(cè)蓋產(chǎn)品進行實體建模，如圖1：

圖1 零件模型圖

      運用通用接口格式導入到流體分析軟件中，在前處理模塊對該文件進行網(wǎng)格劃分，在進行網(wǎng)格剖分時，需要選擇合適的參數(shù)，既要保證計算的精度，又不能使網(wǎng)格數(shù)量太多，節(jié)省計算時間，便于調(diào)試，由于該零件無薄壁和大曲率部位，采用長寬高相等的正方體網(wǎng)格劃分。計算總單元數(shù)1322721，側(cè)蓋零件的差分網(wǎng)格顯示如圖2所示：

圖2 模型的網(wǎng)格劃分

1.2 鑄造參數(shù)的選擇
    一切參數(shù)應(yīng)選與實際情況一致，采用壓鑄鋁合金ADC12,澆注溫度為700℃，內(nèi)澆口速度60m/s。
2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計
2.1 澆注系統(tǒng)進料位置
    產(chǎn)品在壓鑄成型過程中，澆注系統(tǒng)對鑄件的外觀形態(tài)和內(nèi)部質(zhì)量起著重要作用。澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則是保證產(chǎn)品填充完全的前提下，減少填充過程中的渦流和液體碰撞，防止行腔內(nèi)殘留的氣體留在鑄件中，產(chǎn)生氣孔等缺陷。

圖3 側(cè)蓋凝固場

    通過純凝固計算，得出在沒有補縮的情況下鑄件的最后凝固區(qū)域。在圖3中，黃色部分為最后凝固區(qū)域，所以澆注系統(tǒng)進料位置要靠近最大的未凝固區(qū)域，以便為該區(qū)域提供補縮通道。圖4為澆注系統(tǒng)進料位置。

圖4 側(cè)蓋澆注系統(tǒng)進料位置

2.2 澆注系統(tǒng)造型
    在CAD軟件中，對零件實體在1平面上進行投影，導出2D文件格式到AUTOCAD中，通過AUTOCAD靈活的2D線條繪制，創(chuàng)建澆注系統(tǒng)的外輪廓，并且保證內(nèi)澆口部分的有效長度。接下倆在AUTOCAD中做的輪廓線導入到3維軟件中，利用這些線條進行澆注系統(tǒng)的建模，2D尺寸和3D模型如圖5所示：

圖5 澆注系統(tǒng)設(shè)計2D、3D

3 側(cè)蓋帶澆注系統(tǒng)的填充
    圖6為4個時間點下的側(cè)蓋充型模擬：

圖6 側(cè)蓋充型過程

    a)左側(cè)澆道在鋁液剛填充的時候，有卷氣現(xiàn)象，為了避免把氣體帶入到鑄件中，此處可以考慮按照流動狀態(tài)修改澆注系統(tǒng)輪廓線。
    b)金屬液從內(nèi)澆口進入到鑄件中時，中間澆道有噴濺現(xiàn)象產(chǎn)生，可以考慮增加該處內(nèi)澆口的橫截面積。
    c)當金屬液持續(xù)進入到鑄件中，有些靠近內(nèi)澆口的位置出現(xiàn)未填充滿現(xiàn)象，該處已經(jīng)被鋁液分隔成獨立區(qū)域，所以氣體沒法跑出，最后只能留在鑄件中，這幾個位置可以考慮加設(shè)渣包，讓氣體排入渣包中。
    d)最后分析填充結(jié)束，缺陷場的分布，紅色區(qū)域為填充末端并且卷入空氣的部分，這些地方都要增加渣包，即起到排除氣體的作用，又給填充過程中產(chǎn)生的氧化夾雜提供了容納的空間。
4 側(cè)蓋渣包的設(shè)計
    通過上面的充型分析，最終確定澆注系統(tǒng)和渣包位置，如圖7所示

圖7 側(cè)蓋完整澆注系統(tǒng)