一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法技术

本发明专利技术公开一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法，包括：确定实际注蜡相关条件；建立有限元模型，并采用四面体网格划分；通过数值模拟软件Moldflow分析浇口匹配性，确定最优浇口；根据实际情况，选择多个注蜡工艺参数作为试验因子，并确定其参数范围，将翘曲变形、体积收缩率、缩痕作为评判结果；在Design Expert中采用Box‑Behnken方法进行实验方案设计，在Moldflow中按照实验设计方案进行数值模拟；利用Design Expert进行数据分析，得到最优的注蜡工艺参数。节省了大量的资源，提高生产效率，并有效降低蜡模的翘曲变形与体积收缩的现象，从而提高蜡模生产质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法
本专利技术涉及精密铸造中蜡模注射成型数值模拟
，具体为一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法。
技术介绍
熔模铸造是精密铸造的一种，采用该方法生产出来的铸件具有尺寸精度高、表面光洁度高、少机加工等优点，是一种净成型方法，被广泛应用于航空航天精密零部件制造中。其中，蜡模注射成型是熔模铸造的关键环节，蜡模品质的直接影响了最终铸件的品质，大多数的工厂在实际生产中采用试错与经验结合的方法进行注蜡工艺参数设置，导致大量的时间与蜡料的浪费，做出来的蜡模产品尺寸精度也达不到预期效果。因此，需要设计一种高效全面、贴近实际的一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法，采用数值模拟与正交实验分析相结合的方法，用以解决传统注蜡成型经验与试错结合摸索注蜡工艺参数，并有效的减少蜡模生产中的翘曲变形大、缩痕分布多等问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法，包括以下步骤：(1)确定注蜡相关条件，包括注蜡机参数、模具温度、模具材料、环境温度、模具-熔体热传导系数、注射蜡料，注蜡机参数包括注射速率、注射压力、锁模力，并在Moldflow软件中进行上述相关参数设置；(2)根据实际蜡模模型的尺寸结构在Moldflow数值模拟软件中建立有限元模型，采用四面体网格划分三维有限元模型网格；(3)在Moldflow数值模拟软件中对蜡模模型进行浇口分析，得出浇口匹配性分布情况，根据浇口位置进行浇口设置，完成模具设计；(4)根据实际生产情况，选择注蜡工艺参数中的保压压力、保压时间、蜡料流量、注蜡温度，确定它们的变化范围并作为正交实验的实验因子，将翘曲变形、体积收缩率、缩痕作为评估蜡模质量的标准；(5)在DesignExpert中的响应面曲线中选择Box-Behnken的撒点方法进行试验设计，确定试验方案表，并进行相对应数值模拟试验并记录，利用DesignExpert对得到的数据进行数据分析，计算翘曲变形、体积收缩率、缩痕拟合后的三个二次多项式回归模型；(6)根据拟合后翘曲变形、体积收缩率、缩痕的三个二次多项式回归模型，在DesignExpert中的optimization中选择minimize进行注蜡工艺参数优化分析，得到求解优化后合适的一组注蜡工艺参数；进一步的，还包括步骤六将优化后的工艺参数应用于实际生产，并验证蜡模结果的可靠性。与现有专利技术比，本专利技术取得的有益效果如下：本专利技术提出的注蜡工艺参数优化的方法采用注蜡数值模拟与数据分析相结合的方法，筛选出较优的工艺参数，摆脱了长期以来大量资源耗费的人工试错法，降低了生产成本，节约了大量的时间，且通过此方法选出的注蜡工艺参数可靠性较高，适用于实际生产。附图说明附图1为实施例1建立的有限元模型；附图2为实施例1蜡模浇口匹配性图；附图3为实施例1工艺参数部分响应面曲线图；附图4为实施例1采用优化后的注蜡工艺参数注射成型的蜡模图片。具体实施方式以下结合具体实施方式对本专利技术进行进一步详细的叙述。实施例1步骤一：选取的蜡模模型整体尺寸为：长168.2mm,宽63mm,高23mm，壁厚为7mm。在Moldflow软件中设置注蜡机参数：最大注射速率设置为300cm3/s、最大注射压力设置为7Mpa、最大锁模力设置为100公制吨，模具材料选择AluminiumAl，模具温度为23℃，环境温度为22℃，模具-熔体热传导系数：填充系数为2500，保压系数为1000，分离系数为500，注射蜡料选择KC4017B中温蜡料。步骤二：根据实际蜡模模型的尺寸结构在Moldflow数值模拟软件中建立有限元模型，采用四面体网格划分三维有限元模型网格。步骤三：在Moldflow数值模拟软件中对蜡模模型进行浇口分析，得出如图3所示的浇口匹配性分布情况，根据得出的结果设置模拟与实际所在浇口，进行蜡模模具设计。步骤四：根据实际情况，将保压压力范围设置在0.5-5MPa，保压时间范围设置在10-45s,蜡料流量范围设置在30-300cm3/s，注蜡温度范围设置在62-70℃。步骤五：根据上述步骤四中的四个参数范围设置，采用Box-Behnken的撒点方法进行试验设计，并在并在Moldflow软件中按照试验方案表进行注蜡工艺参数设置，进行数值模拟分析，结果如表1所示。表1Box-Behnken实验设计与结果在软件中得到翘曲变形、体积收缩率、缩痕与四个注蜡工艺参数之间的二次多项式回归模型：翘曲变形＝-2.34450+0.11088*A-5.85918E-004*B+1.45119E-003*C+0.084764*D+7.84825E-018*A*B-5.02058E-006*A*C-1.66667E-003*A*D+2.93710E-021*B*C+9.91271E-019*B*D-2.11111E-005*C*D-6.86420E-004*A2+1.06531-005*B2-2.04390E-007*C2-5.67969E-004*D2体积收缩率＝-112.63756+0.024776*A-9.95238E-004*B+0.011718*C+3.42920*D-5.96304E-017*A*B+8.23045E-006*A*C-4.72222E-004*A*D+1.42449E-019*B*C+2.81521E-017*B*D-1.78704E-004*C*D+6.25514E-004*A2+1.80952E-005*B2+1.38775E-006*C2-0.024568*D2缩痕＝-11.87303+0.050336*A-1.84830E-003*B+4.76700E-003*C+0.3431*D+3.96508E-018*A*B-1.70370E-005*A*C-9.75000E-004*A*D+1.46855E-020*B*C+7.53366E-018*B*D-7.53366E-018*B*D-7.03704E-005*C*D+1.72181E-003*A2+3.36054E-005*B2-4.96342E-007*C2-2.39661E-003*D2步骤六：根据上述表1的试验结果在DesignExpert软件中得到最终优化后的工艺参数：保压压力为2.75bar,保压时间为10s,蜡料流量为165cm3/s,注蜡温度为66℃。步骤七：采用上述步骤六的最佳工艺参数于注蜡机实际注蜡，经过实际验证，蜡模表面精度高且变形小。以上所述实施方式仅为本专利技术的优选实施例，而并非本专利技术可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本专利技术原理和精神要求的前提下对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定注蜡相关条件，包括注蜡机参数、模具温度、模具材料、环境温度、模具-熔体热传导系数、注射蜡料，注蜡机参数包括注射速率、注射压力、锁模力，并在Moldflow软件中进行上述相关参数设置；/n(2)根据实际蜡模模型的尺寸结构在Moldflow数值模拟软件中建立有限元模型，采用四面体网格划分三维有限元模型网格；/n(3)在Moldflow数值模拟软件中对蜡模模型进行浇口分析，得出浇口匹配性分布情况，根据浇口位置进行浇口设置，完成模具设计；/n(4)根据实际生产情况，选择注蜡工艺参数中的保压压力、保压时间、蜡料流量、注蜡温度，确定它们的变化范围并作为正交实验的实验因子，将翘曲变形、体积收缩率、缩痕作为评估蜡模质量的标准；/n(5)在Design Expert中的响应面曲线中选择Box-Behnken的撒点方法进行试验设计，确定试验方案表，并进行相对应数值模拟试验并记录，利用Design Expert对得到的数据进行数据分析，计算翘曲变形、体积收缩率、缩痕拟合后的三个二次多项式回归模型；/n(6)根据拟合后翘曲变形、体积收缩率、缩痕的三个二次多项式回归模型，在DesignExpert中的optimization中选择minimize进行注蜡工艺参数优化分析，得到求解优化后合适的一组注蜡工艺参数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定注蜡相关条件，包括注蜡机参数、模具温度、模具材料、环境温度、模具-熔体热传导系数、注射蜡料，注蜡机参数包括注射速率、注射压力、锁模力，并在Moldflow软件中进行上述相关参数设置；
(2)根据实际蜡模模型的尺寸结构在Moldflow数值模拟软件中建立有限元模型，采用四面体网格划分三维有限元模型网格；
(3)在Moldflow数值模拟软件中对蜡模模型进行浇口分析，得出浇口匹配性分布情况，根据浇口位置进行浇口设置，完成模具设计；
(4)根据实际生产情况，选择注蜡工艺参数中的保压压力、保压时间、蜡料流量、注蜡温度，确定它们的变化范围并作为正交实验的实验因子，将翘曲变形、体积收缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜淼，汪东红，余童，凌李石保，李佳丁，
申请(专利权)人：嘉善鑫海精密铸件有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33