基于铝合金轮毂低压铸造的UG 与ProCAST 之间网格处理浅析

2020-04-14宋晨三门峡戴卡轮毂制造有限公司

环球首映 2020年10期

宋晨三门峡戴卡轮毂制造有限公司

随着软件技术的高速发展和推广，基于有限元方法的专业铸造软件越来越高频次的出现在人们视野，得到广泛应用。其中ProCAST 作为佼佼者，能对铸件流体充型、温度场变化、应力极限、晶粒模拟等进行预测分析。在铝合金轮毂低压铸造方面，需要借助专业制图软件制作三维，再导入ProCAST的Mesh 模块，在使用中发现，如果没有对铸件和模具的三维进行优化，尤其是复杂造型的产品，后期就会消耗大量时间在网格的处理上，甚至Intersection 检查报错，从而影响企业新产品的开发预测。所以，如何解决ProCAST 软件网格划分速度和网格质量的问题具有十分重要的意义。

目前众多学者在ProCAST 软件模拟根据自身专业需要，对实体建模和网格划分做了许多研究。本文基于ProCAST2018版本重点研究与UG8.5 配合，在实际工作中完成铝合金轮毂低压铸造的实体建模和网格划分，然后进行有限元计算的一种高效方法。

一、UG 建模

（一）软件背景

UG 软件是美国UGS 公司开发的集CAD/CAE/CAM 功能于一身的高级软件，基于C 语言开发实现，功能强大，建模模块设置简单，可以轻松实现各种复杂实体及造型的制作。随着PC 硬件的发展和个人用户的迅速增长，已经成为国内模具行业三维设计的一个主流应用。

（二）建模

最近十年，国内汽车行业销量经历了爆发性增长，其中铝合金轮毂应用最为广泛，款式也随之增多，造型也越来越复杂。经过大量划分不同轮型的网格，发现在ProCAST 软件中体交叉检查，经常出现问题的部位在于上模、下模、毛坯配合窗口部位和下模保温部位。因为窗口部位三个体的配合曲线过多，下模保温造型复杂会造成ProCAST 软件识别曲线造型时出错，且完全按照原模具造型倒的圆角，在划分网格时经常出现检查错误。以某款汽车轮毂低压铸造模具作为举例，根据分析需要对毛坯、上模、下模、侧模、分流锥、浇口套、保温杯、模架、升液管、中间管、保温以及风水道依序制作三维图纸。

实体创建完成后，我们对容易检查出现错误部位进行少许更改，先将上、下模的窗口扣合位置小圆角在不影响铸件情况下全部删除，简化造型。下模保温的三维图制作时注意，要利用UG 抽取面和缝合功能建模，如果重新利用线条制作很容易造成ProCAST 软件体交叉检查报错，因为下模保温是随型挖空，造型线较多，两个体的平齐配合部分需要在保温露出平面向外偏置1mm。

根据以上更改，不难发现ProCAST 软件划分网格节点是以三维边线为出发点，当边线距离过近或者圆角过小的情况下，会导致划分网格时畸形，导致面网格检查报错。所以要根据不同造型曲线进行调节。

二、ProCAST 网格划分

（一）准备工作

在划分网格前，需要对三维体进行面检查、装配和体交叉检查。面检查功能中一定要注意删除边线功能的应用，这是铝合金轮毂低压铸造模具网格划分成功的关键之一。将剖面线和相近细碎不重要的造型线逐一删除，而铸件的升液管、中间管不用全部删除，因为本身圆的周长过短，全部删除后划分网格会出现网格坍塌，影响运算。按照上述步骤装配后，进行体交叉检查，显示无问题。体交叉时还需注意，ProCAST2018 检查过于敏感，有时会在某些极其简单造型的地方显示有问题，可进行忽略，如果遇到不确定是否真有问题，可同时使用ProCAST2009 版本进行体交叉检查。