随着计算机技术的发展及各种商业化软件的广泛应用,铸造项目过程计算机模拟仿真技术(CAE)已经得到了普遍使用,改变着传统铸造工艺的设计与优化。本文主要介绍了铸造CAE技术在北京航星机器制造公司及其它航天企业中的应用,并对其发展方向和前景进行了展望。
铸造CAE技术应用现状
自1962年丹麦Fround公司*个采用计算机模拟铸件凝固过程以来,计算机在铸造工艺研究中得到了广泛应用,如凝固温度场,热应力场的数值模拟,铸造项目充型过程流速场的数值模拟,组织形态及力学性能的数量模拟等。通过这些单一或复合过程的数值模拟,可以分析铸件中存在的各种缺陷的产生原因,进而采取相应的工艺措施来消除缺陷,实现工艺优化。同时,采用计算机模拟可以节省大量的人力,物力和财力,缩短产品从设计到应用的周期,增强产品的市场竞争力。如今,在芬兰,90以上的铸造厂在日常生产中采用铸造模拟软件辅助铸造工艺设计。世界上一些大型汽车公司的铸造厂,如美国的通用,福特,德国的奔驰等,也都把数值模拟软件作为日常工具来使用。
计算机在铸造项目生产中的应用,引发了铸造技术的快速发展和根本变革。与传统铸造工艺设计方法相比,运用CAD/CAE技术对铸件进行铸造工艺设计和模拟,可以显着提高设计效率,缩短设计周期;能够实现设计与分析的统一;能够使设计者在工艺设计阶段发现缺陷部位,从而及时改进工艺,提高工艺的合理性和准确性,降低试制成本;可以存储并利用铸造工作者的经验,较容易设计出合理的铸造工艺。经过多年的研究和开发,世界上已有一大批商品化的铸造过程数值模拟软件先后推向市场,对实际铸件生产起着越来越重要的作用,这表明该技术已经趋于成熟。
这些软件大都可以对砂型铸造,金属型铸造,铸造项目精密铸造和压力铸造等工艺进行温度场,应力场和流场的数值模拟,可预测铸件的缩孔,疏松,裂纹和变形等缺陷,以及铸件各部位的纤维组织,并且与CAD实体模型有数据转换接口,可将实体文件用于有限元分析。
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