PROE和ANSYS集成实现的压铸模具温度场仿真.docVIP

PRO/E与ANSYS集成实现的压铸模具温度场仿真压铸模具是现代制造业的重要工艺装备。在生产中，其温度场及热应力场为非稳定状态，即随时间变化，各性能参数均发生改变。生产实践证明，压铸模具设计、制造完成之后，即使发现错误。也难以进行较大的修改。所以在模具设计之前就采用数值模拟技术。预测各部位的温度场和热应力场分布及其变化规律。对于优化压铸模具结构设计，提高铸件质量，延长模具使用寿命，降低成本，加快产品的升级换代，均具有重要意义。计算机数值模拟技术的应用，为控制压铸模具温度场及热应力场提供了有效的途径。压铸模具有限元分析所涉及的实际铸件。其形状都非常复杂，以致数值模拟的前处理阶段，即实体造型和网格剖分往往花费大量时间．影响了计算的精度和效率。因此，迅速而准确地进行实体造型及单元剖分。并使单元剖分与模具和铸件结构形状和数学模型相协调。对提高模拟分析结果的真实性和实用性有着重要的意义。ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的大型通用有限元分析程序，其分析功能强大。并能有效的求解温度场、散热场以及多场耦合问题；但其实体建模功能有限，只能处理一些相对简单的模型，难以胜任形状复杂的铸件造型。Pro/E是美国PTC公司开发的专业CAD软件，是一个基于特征的实体造型系统。其主要功能在于能进行便捷的参数化设计。通过Pro/E可以快速方便的建立形状复杂的模型。虽然它带有CAE模块，但相比专业的CAE软件还略有不足。因此可行的解决方案是结合两者的优势，在Pro/E中建模，获得尽量逼近真实铸件形状的模型。然后导入ANSYS中进行模拟分析。这样，就可利用压铸模具的温度场仿真来解决实际的工程问题。1 ANSYS与Pro/E的集成为将ANSYS直接集成在Pro/E中，使Pro/E生成的模型能完整的导入到ANSYS中。需将ANSYS与Pro/E的接口进行如下的设置：(1)在同台计算机的同一操作系统下安装有Pro/E和ANSYS两种软件；(2)保证上述两种软件的版本兼容，Pro/E的版本不得高于同期的ANSYS的版本；(3)ANSYS 10.0必须和Pro/E wildfire2.0相连；(4)操作路径为：开始→程序→ANSYS→ANS ADSNUtility→Configuration options→Configuration Connection for Pro/E。单击OK→选择ANSYS Product→Work space；选择Graphics device name(NT：Win32)给Language used with；选择Pro/Engineer installation path，选择megabytes(128)OK；Pro/Engineer：usascii，单击OK完成连接。(5)运行Pro/Engineer并配置config.pro；(6)打开Pro/E，菜单栏就会出现：“ANSYS 10.0”选项，ANSYSConconfmg和“ANSYS Ceom”表明ANSYS已经集成在Pro/E之中。(7)创建一个新零件后，通过执行Pro/E中part菜单下的“ANSYSCeom”，就开始传输；或者是在ANSYS执行File\Import\Pro/E导人文件。将ANSYS直接集成在Pro/E之中，整个转换过程可以在不脱离Pro/E和ANSYS这两个软件的情况下进行，从而实现了Pro/E和ANSYS无缝连接。这种连接方式导人的模型不会发生变形和线面的丢失，分析计算的精度高。2 基于集成平台下的压铸模具温度场的有限元分析一用于铸造工字形梁的压铸模具。其实体造型如图1所示，模具总跨度为0.5m。已知钢水充型前。型腔初始温度为25℃，其周围空气温度为25℃。模具材料与钢的性能参数如表1、2所示，空气对流系数为65W/(m2·℃)。用ANSYS模拟模具与铸件的温度场分布。 图1 铸造工字形梁的模具外观图 2.1 进行有限元分析的前处理(1)用Pro/E的造型功能模块完成铸造工字形梁的模具的三维造型。为了便于集成环境下的ANSYS进行单位的处理，在Pro/E中制作的铸造工字形梁的模具模型统一使用国际单位制。(2)模型的导入，在Pro/E中直接启动ANSYS。Pro/E完成建模以后，直接单击主菜单的“ANSYS 10.0”、“ANSYSCeom”。系统会自动打开ANSYS，使用“plot”菜单中的“Volumes”选项，就可以将实体模型显示出来(见图2)。 (3)网格划分(建立有限元模型)。网格划分是建模中非常重要的一个环节，网格划分的好坏将直接影响到计算结果的准确性和计算进度，甚至会因为网格划分的不合理而导致计算不收敛。图3为划分网格后的模型。(4)设置材料属性。在材料属性对话框中，按照表1、2设置模具材料和钢的性能参