基于PRO/E與ANSYS集成實現的壓鑄模具溫度場仿真

作者：信息來源:模具頻道 2009-2-25

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壓鑄模具是現代制造業的重要工藝裝備。在生產中，其溫度場及熱應力場為非穩定狀態，即隨時間變化，各性能參數均發生改變。生產實踐證明，壓鑄模具設計、制造完成之后，即使發現錯誤。預測各部位的溫度場和熱應力場分布及其變化規律。...

壓鑄模具

現代制造業的重要工藝裝備。在生產中，其溫度場及熱應力場為非穩定狀態，即隨時間變化，各性能

數均發生改變。生產實踐證明，壓鑄模具設計、制造完成之后，即使發現錯誤。也難以進行較大的修改。所以在模具設計之前就
采用數值模擬技術。預測各部位的溫度場和熱應力場分布及其變化規律。對于優化壓鑄模具結構設計，提高鑄件質量，延

模具使用壽命，降低成本，加快產品的升級換代，均具有重要意義。計算機數值模擬技術的應用，為控制壓鑄模具溫度場及熱應力場提供了有效的途徑。
壓鑄模具有限元分析所涉及的實際鑄件。其形狀都非常復雜，以致數值模擬的前處理階段，即實體造型和網格剖分往往花費大量時間．影響了計算的精度和效率。因此，迅速而準確地進行實體造型及單元剖分。并使單元剖分與模具和鑄件結構形狀和數學模型相協調。對提高模擬分析結果的真實性和實用性有著重要的意義。
ANSYS軟件是美

ANSYS公司開發的大型通用有限元分析程序，其分析功能強大。并能有效的求解溫度場、散熱場以及多場耦合問題；但其實體建模功能有限，只能處理一些相對簡單的模型，難以勝任形狀復雜的鑄件造型。Pro/E是美國PTC公司開發的專業CAD軟件，是一個基于特征的實體造型系統。其主要功能在于能進行便捷的參數化設計。通過Pro/E可以快速方便的建立形狀復雜的模型。雖然它帶有CAE模塊，但相比專業的CAE軟件還略有不足。因此可行的解決方案是結合兩者的優勢，在Pro/E中建模，獲得盡量逼近真實鑄件形狀的模型。然后導入ANSYS中進行模擬分析。

樣，就可利用壓鑄模具的溫度場仿真來解決實際的工程問題。
1 ANSYS與Pro/E的集成
    為將ANSYS直接集成在Pro/E中，使Pro/E生成的模型能完整的導入到ANSYS中。需將ANSYS與Pro/E的接口進行如下的設置：
    (1)在同臺計算機的同一操作系統下安裝有Pro/E和ANSYS兩種軟件：
    (2)保證上述兩種軟件的版本兼容，Pro/E的版本不得高于同期的ANSYS的版本：
    (3)ANSYS 10.0必須和Pro/E wildfire2.0相連：
    (4)操作路徑為：開始→程序→ANSYS→ANS ADSNUtility→Configuration options→Configuration Connection for Pro/E。單擊OK→選擇ANSYS Product→Work space；選擇Graphics device name(NT：Win32)給Language used with；選擇Pro/Engineer installation path，選擇megabytes(128)OK；Pro/Engineer：usascii，單擊OK完成連接。
    (5)運行Pro/Engineer并配置config.pro；
    (6)打開Pro/E，菜單欄就會出現：“ANSYS 10.0”選項，ANSYSConconfmg和“ANSYS Ceom”表明ANSYS已經集成在Pro/E之中。
    (7)創建一個新零件后，通過執行Pro/E中part菜單下的“ANSYSCeom”，就開始傳輸；或者是在ANSYS執行File\Import\Pro/E導

文件。
將ANSYS直接集成在Pro/E之中，整個轉換過程可以在不脫離Pro/E和ANSYS這兩個軟件的情況下進行，從而實現了Pro/E和ANSYS無縫連接。這種連接方式導人的模型不會發生變形和線面的丟失，分析計算的精度高。
2 基于集成平臺下的壓鑄模具溫度場的有限元分析
一用于鑄造工字形梁的壓鑄模具。其實體造型如圖1所示，模具總跨度為0.5m。已知鋼水充型前。型腔初始溫度為25℃，其周圍空氣溫度為25℃。模具材料與鋼的性能參數如表1、2所示，空氣對流系數為65W/(m²·℃)。用ANSYS模擬模具與鑄件的溫度場分布。

圖1 鑄造工字形梁的模具外觀圖

2.1 進行有限元分析的前處理
(1)用Pro/E的造型功能模塊完成鑄造工字形梁的模具的三維造型。為了便于集成環境下的ANSYS進行單位的處理，在Pro/E中制作的鑄造工字形梁的模具模型統一使用國際單位制。
(2)模型的導入，在Pro/E中直接啟動ANSYS。Pro/E完成建模以后，直接單擊主菜單的“ANSYS 10.0”、“ANSYSCeom”。系統會自動打開ANSYS，使用“plot”菜單中的“Volumes”選項，就可以將實體模型顯示出來(見圖2)。