数李热本与变用
精密薄壁零件加工过程
质量控制机器有限元仿真研究
新品品
(中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司技术装备中心辽宁沈阳110850)
应用研究
摘要:有限元仿其研究对模具的压铸,特别精密薄壁零件加工过程中的重要意义母需置疑。加工过程质量控制机器的有限元仿具研究能够在很大程庭上提高成品零件的精密度，延长铸件的使用寿命从一个侧面为实现压铸业的可持续发展提供支撑作用。本文通过分析薄壁零件加工过程中压铸房具温度场的分市，结合有限元分析软件ANSYS,验证了精密等壁零件加工实境有限元仿真的可行性。
关键调：等壁零件压铸有限元仿真
中图分类号：TG75
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2014)04-0107-01
压铸成型是加工精密，特别是薄壁零件过程中使用的金属成形方法，其成品被广泛的应用至生产生活的多个领域中，如：机动车、电子通讯、家用电器、国防科技、航空航天等。有限元仿真研究一定程度上降低了精密薄壁零件的加工的生产成本，缩短了生产周期、提高了零件的精准度，为企业在市场竞争中占据更有利的地位创造了理论基础。
1压铸工艺的特点
1.1成品精度高
加工成品的尺寸精度高，基本能够达到IT11级直至IT9级的标准。另外，零件的表面粗槛度值也有所低，表面租槛值可达Ra0.8至 3.22um。因此使用压铸工艺加工的薄壁零件在精密度和互换性上表现良好，
1.2加工复杂零件
生产工艺难度较大的金属零件，压铸工艺在生产过程中融化的金属在高压的作用下持续的高速流动，因此能够生产二些外观要求复杂、外形不规则、薄壁深腔的金属零件。采用压铸工艺生产的铝合金薄壁零件的厚度可达0.5mm，锌合金薄壁零件的厚度低至0.3mm。
1.3材料利用率高
采用压铸工艺生产的精密薄壁零件基本能够直接应用至下一步的机械加工中，只有少部分的零件需要经过简单的改造，其材料利用率达65%以上，毛坏利用率达85%以上。
1.4产品适用度高
采用压铸工艺生产的精密薄壁零件可以同多种不同材料的零件相互配合使用，一方面扩大了零件的使用范图，另一方面避免了生产新部件的时间，使制造工艺得到简化，降低生产成本。
1.5其有较强的硬度和强度
由于压铸的金属在压铸过程中成液态的形式，因此压铸件的组织细密，金属颗粒小，表面强度高。较其他生产形式生产的产品在耐磨性和耐蚀性水平上有着大幅度的提高。
1.6事宜大批量生产
压铸工艺的生产可以实现完全的机械化及自动化，人力操作的情况很少，因此有利于大批量的投放至生产二线中，
虽然压铸工艺在精密薄壁零件加工中的优点多，但是不可否认的是其本省也存在着一定的局限性。如压铸工艺对原材料的要求
高，通常为合金材料，如铝合金、锌合金、镁合金等。 2有限元法
2.1有限元仿真法简介
般情况下，在数值模拟过程中，我们经常会用到有限差分法，控制体积有限差分法(cV-FDM)、边界元法、有限元法(FEM)、有限体积法等几种求解方法。有限差分法在实际求解偏微分方程中属于最为常见的一种求值方式。机械加工过程中经常会通过三维模型建立及有限差分波场模拟方面取得了很好的效果，达到了精密仪器加工波场模拟的目的。最后求解差分方程组以获得微分方程的数值近似解，这种播值函数求值方法是目前工程技术领域中使用比较广泛的方式，实践证明其所取得的数值模拟效果都比较完美。
2.2有限元仿真法在薄壁部件加工的应用
首先裁剪一条钛板并折叠得到精密薄壁零件加工的初步儿何形状，在零件三维有限元模型中置入加工部件模型替换原加工工具，得到置换加工工具后的零部件模型，利用此模型分析重建加工的效果，再根据响应的特征对零部件儿何形状做出相应的调整。经过数次分析与模型改进，最终得到一个较为合理的简易零部件形状，置换该零部件加工的位移曲线和振动模式与正常部件模型曲线比较接近。通过CT扫描获得加工断层图片，在Mimics10.0软件及 Patran-Nastran中进行断面有限元建模，在此模型的L3椎体上表面加载500N轴向压力以模拟机械加工的情况，再分别在15NM力矩下进行届、伸、侧弯以及扭转四个动作来验证模型的有效性。建立的机械有限元模型各方向的位移与符合真实情况，并且断面应力分布接近现实。
3ANSYS软件处理模块
3.1ANSYS软件分析
ANSYS软件处理模块VR12.5兼容解决方案由PicorCool-Po werPI3751ZVS降压-升压型稳压器和VIChip1323VTM电流倍增器组成。该芯片组采用一个分比式电源架构(Factorized Power Architecture，FPA)方案，来分隔元件之间的调控和电压转换。两个高度集成的电源处理模块内的分别调控和转换实现了整个价值指标范围的卓越性能，如电路板面积路由和信号调理，效率和冷却，：相比现在48V转12V再转1V的两层阶转换设计，转换效率更高。 ChiPHVBCM的高压转低压结合VR12.5的低压转CPU，最终加工精度达到99%左右，
3.2软件处理模块
该模块可以通过友好的用户界面获得求解过程的计算结果并对这些结果进行运算，这些结果包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等，输出形式有围形显示和数据列表两种。在交互式后处理过程中，图形可联机输出到显示设备上或脱机输出到绘图仪上。由于后处理阶段完全同ANSYS前处理和求解阶段集成在一起，故求解结果已经保存到数据库中且能立即查看。利用该软件的热分析功能，可以很方便地进行各种实际模型的温度场、热流量、热应力等方
面的模拟与分析。 4结语
精密薄壁零件的有限元仿真研究涉及的领域广、难度大，除了需要强有力的知识背录外，还需要研究人员深人到生产一线，通过大量的调研和研究，才能使其早目广泛的应用目机械零件生产中，参考文献
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[2]杨迎东.铸件凝固过程仿真研究[D].西安理工大学硕士学位论文， 2009
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