基于Magmasoft铸造过程的计算机辅助设计
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件 ＭＡＧＭＡｓ ｆ 完成 了对法 兰铸钢 件铸造 过程 的计 算机 数值 模拟 ， ｏｔ 对铸 件
可能产 生的缺 陷进 行 了预测 分析 ， 过对 可视化 结果 的判 断分析 ， 化 了铸 造 工艺 ， 导铸件 的 实际生产 。 通 优 指 模 拟结果表 明， 用 ＭＡＧＭＡｓ ￣铸 造 Ｃ 应 ｏｔ ＡＥ软件 进行 指导 生产 ， 缩短 工艺 开发 周期 ， 高产 品 良品率 ， 对 提 节约 生产 成本 ， 有着显 著的 效果 。
１ １ 控 制 方 程 ．
Ｋ ｏ ＋旦 （ ） Ｆ 一０
Ｄｔ Ｄ ．一 Ｊ ｘ 一
（ ４）
式 中， Ｆ为 体 积 函 数 ， 化 范 围 为 ［ ～ １ 的连 续 函 变 ０ ］ 数 ， ｘ， ， ，）＝ Ｆ（ ｙ ｚ ｆ ＝０表 示在 ｔ ＝ 时刻该 单 元为 空 ， 既没
有被充 型 ，０ ＜Ｆ＜ １表示 正 处 于充 型 状 态 中 ， Ｆ一 １
ｄＴ
ｃｐ —
（ ２ ）
式 中 ： 为 重力在 方 向上 的分量 ； ｇ Ｐ为压 力 ； Ｐ为
ｄｆ
＋
ｇｒ 丁 一 ａ
７ ａ ｇｒ 丁）＋ ｓ （ ） ３
要求分 别录入 铸 件 、 浇道 及 冒 口冷 铁 等 。然后 对 铸 件进行包 括材 料选 择 、 料物 理 性 能 以及 热 物性 参 材 数 的设 置 。计 算 分 析 可 根 据 要 求 模 拟 铸 造 中 的充 型 、 固 、 处理等 工艺过程 。后 处理模 块对模 拟结 凝 热 果进行 Ｃ Ｔ式可 视 化 的 观察 ， 铸 造 结 果 和缺 陷提 对 前 预测 ， 改进铸造 工艺提 供可靠 的依 据 ’ 为 。
为零 。 １ １ ２ 运 动 方 程 （ Ｓ方 程 ） ．． Ｎ—
对于不 可压 缩流体 运动方 程为 ：
一 一
一
一 （ ｕ ＋ “Ｏ
“
＋
十 叫 叫
Ｏｕ） ＋
十
（ 嘉＋ 嘉＋ 券）
金 属液 密度 。 １ １ ３ 能 量 方 程 ．． 能量 方程 的数学 表达式 为 ：
可 以对 铸件充 型及 凝 固过 程 的 任 意时 刻 、 意部 位 任 进 行局部 或整体 性 的 透视 观 察 ， 为铸 造 工 艺 提供 较 为可靠 的依据 ； 同时 ， 铸造 Ｃ ＡＥ对 铸 件 生产 实 现 科学化 控制 ， 确保 了铸 件 质量 ， 短 试 制周 期 ， 缩 降低 铸 件成本 ， 增加 竞争 能 力 ， 高经 济 效益 ， 提 加速 产 品 更 新技术 换代 ， 促进 我 国传 统 工 业 的技 术 改造 和 国 民经济 向质量 效益 型健康发 展有着 非常 重要 的现实 意义 。本 文 以大法 兰铸 钢 件为 例 ， 利用 Ｐ ｏ Ｅ三 维 ｒ／ 造 型软件 实 体 造 型 ， 用 铸 造 Ｃ 采 ＡＥ软 件 Ｍａ ａ — ｇ ｍａ ｓｆ 对其 充 型 、 固过 程进行 数值模 拟 ， ｏｔ 凝 并根 据模 拟 结 果 预测缺 陷 ， 优化 和改进 铸造工 艺。 。 。 Ｍａ ｍａｄｔ ｇ ｓ 软件 主要 包 括 前 置处 理 模 块 、 算 计 分析模块 以及后 置处 理模块 。前置 处理模 块包 括分
别 对 三 维 造 型 的 造 型 录 入 ， 置 处 理 时 Ｍａ ｍａｏｔ 前 ｇ ｓ￣
对 于不 可 压 缩 流 体 ， 量 守 恒 方 程 的 数 学 形 质
式为：
一
＋ 警一 ＋ ０
（ １ ）
式 中 ： ｉ 表示散 度 ， Ｕ ， 分 别为沿 ， ， ｄｖ Ｕ ， Ｕ Ｙ ｚ方 向 上 的速度 分 量 。这 表 明不 可压 缩 流 体 的 速度 散 度
１ 数 值模 拟 的数 学 模 型 Ｌ ］ ６
Ｍａ ｍａｄｔ ｇ ｓ 采用 Ｓ － Ｏｌ ＶＯＦ算 法 进 行 充 型 的 Ａ 模拟 分析 。充型 时的金属 液可 以被看 成不可 压缩 牛 顿 流体 的非 稳态 流动 ， 含质量 守恒方 程 、 动方程 包 运
和 能量方程 。
关键 词 ： ＭＡＧＭＡｓ ｆ； 兰 ； 值 模 拟 ； 艺 优 化 ｏｔ法 数 工
中图分 类号 ｌ Ｇ ２ ８ Ｔ ４ Ｔ ４ ； Ｇ ２ ４
文 献标志 码 ｌ Ａ
近年来 ， 计算 机技 术 在铸 造 行 业得 到 迅 速 的应 用 ， 助铸造 Ｃ 借 ＡＥ软 件可 对 铸 造充 型 、 固 过程 在 凝 计算 机上 进 行模 拟ｌ ， 必实 际 铸造 即可 判 定该 工 ｊ不 ］ 艺 的优 劣 ， 过对铸 件／ 型进行 Ｃ 通 铸 Ｔ式 的动 态 剖分
完成充 型 。
通 过 Ｎａ ｉ — ｔｋ ｓ方 程 和连 续 方程 求 得 流体 ｖｅ Ｓ ｏ ｅ ｒ
的速度 场 和压 力 场 ， 后 根 据 能量 方 程 可求 解 流体 然
维普资讯
基 于 Ｍａ ｍａｏｔ 造 过程 的计 算机 辅助设计 ＊ ｇ ｓｆ 铸
王智 平 ， 。 杨 磊 肖荣 振 刁松 涛 刘致 远 ， ， ， ， 。
（ ．兰 州理 工 大 学 材 料 科 学 － 程 学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ； １ ９工 甘 ３ ０ ０ ２ ．甘 肃 有 色 金 属及 复合 材 料 工 程 技 术 研 究 中心 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ； 甘 ３ ０ ０ ３ 中国 石 油 兰 州炼 油化 工 总 厂 机 械 厂 ， 肃 兰 州 ７ ０ ６ ） ． 甘 ３ ０ ０
式 中 ： 为 比 热 ； ｒｄ 为 梯 度 ； 为 温 度 ； 为 内 Ｃ ｇａ 丁 Ｓ
热源。
１ ２ 自 由表 面 跟 踪 ．
金 属 液 的 充 型 凝 固 属 于 带 有 自 由表 面 的 流 动 问
题 。采 用体 积 函数 法 （ Ｆ） 处 理 自 由表 面 。 自 ＶＯ 来 由表面 控制方 程 ：
可能产 生的缺 陷进 行 了预测 分析 ， 过对 可视化 结果 的判 断分析 ， 化 了铸 造 工艺 ， 导铸件 的 实际生产 。 通 优 指 模 拟结果表 明， 用 ＭＡＧＭＡｓ ￣铸 造 Ｃ 应 ｏｔ ＡＥ软件 进行 指导 生产 ， 缩短 工艺 开发 周期 ， 高产 品 良品率 ， 对 提 节约 生产 成本 ， 有着显 著的 效果 。
１ １ 控 制 方 程 ．
Ｋ ｏ ＋旦 （ ） Ｆ 一０
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式 中， Ｆ为 体 积 函 数 ， 化 范 围 为 ［ ～ １ 的连 续 函 变 ０ ］ 数 ， ｘ， ， ，）＝ Ｆ（ ｙ ｚ ｆ ＝０表 示在 ｔ ＝ 时刻该 单 元为 空 ， 既没
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要求分 别录入 铸 件 、 浇道 及 冒 口冷 铁 等 。然后 对 铸 件进行包 括材 料选 择 、 料物 理 性 能 以及 热 物性 参 材 数 的设 置 。计 算 分 析 可 根 据 要 求 模 拟 铸 造 中 的充 型 、 固 、 处理等 工艺过程 。后 处理模 块对模 拟结 凝 热 果进行 Ｃ Ｔ式可 视 化 的 观察 ， 铸 造 结 果 和缺 陷提 对 前 预测 ， 改进铸造 工艺提 供可靠 的依 据 ’ 为 。
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和 能量方程 。
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近年来 ， 计算 机技 术 在铸 造 行 业得 到 迅 速 的应 用 ， 助铸造 Ｃ 借 ＡＥ软 件可 对 铸 造充 型 、 固 过程 在 凝 计算 机上 进 行模 拟ｌ ， 必实 际 铸造 即可 判 定该 工 ｊ不 ］ 艺 的优 劣 ， 过对铸 件／ 型进行 Ｃ 通 铸 Ｔ式 的动 态 剖分
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通 过 Ｎａ ｉ — ｔｋ ｓ方 程 和连 续 方程 求 得 流体 ｖｅ Ｓ ｏ ｅ ｒ
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维普资讯
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王智 平 ， 。 杨 磊 肖荣 振 刁松 涛 刘致 远 ， ， ， ， 。
（ ．兰 州理 工 大 学 材 料 科 学 － 程 学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ； １ ９工 甘 ３ ０ ０ ２ ．甘 肃 有 色 金 属及 复合 材 料 工 程 技 术 研 究 中心 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ； 甘 ３ ０ ０ ３ 中国 石 油 兰 州炼 油化 工 总 厂 机 械 厂 ， 肃 兰 州 ７ ０ ６ ） ． 甘 ３ ０ ０
式 中 ： 为 比 热 ； ｒｄ 为 梯 度 ； 为 温 度 ； 为 内 Ｃ ｇａ 丁 Ｓ
热源。
１ ２ 自 由表 面 跟 踪 ．
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题 。采 用体 积 函数 法 （ Ｆ） 处 理 自 由表 面 。 自 ＶＯ 来 由表面 控制方 程 ：
