AnyCasting模拟软件在摩托车铝合金轮毂模具设计中的应用
Ansys铝合金车轮轻量化设计软件开发及应用
铝合金车轮轻量化设计软件开发及应用[胡金华 王璐雯 朱志华 袁晓明][燕山大学机械工程学院塑性成形系，066004][ 摘 要 ] 基于C#与ANSYS 编制了约束变尺度法车轮结构优化设计软件DWheel-1。
对该软件进行了简要介绍，给出了关键数据接口命令。
利用该软件对某款锻造铝合金车轮进行了结构优化设计，取得了较好的效果。
[ 关键词 ] 车轮；轻量化；优化；有限元分析；ANSYSDevelopment and Application of Light-weight Design ofthe Aluminum Alloy Wheel[Hu Jinhua Wang Luwen Zhu zhihua Yuan Xiaoming][Yanshan University, 066004][ Abstract ] The wheel’s structural optimization design software DWheel-1, which was based on the constrained variable metric method, was programmed based on C# and ANSYS. The software was introduced briefly first. Subsequently, the key data interface commands were proposed. The software was applied on a forging wheel’s structural optimization design. Good effects were achieved.[ Keyword ] Wheel Light-weight Optimization FEA ANSYS1 前言在轿车设计轻量化要求越来越高的今天，运用优化设计手段提高产品的竞争力已经势在必行。
AnyCasting 模拟软件使用说明
模拟条件 (设置设备)
• 浇包/坩锅模型
–输入数据
指定容器的熔体百分比 熔体温度
–附加压力
大气压 （默认值）
–浇注方式
不断的浇注 (容器中熔体始 终保持不变) 一次性浇注 (容器中的熔体 将会变化) 漏包浇注 (浇口条件必须设 置在浇口面上)
求解条件 (求解方法)
• 充型过程
模拟条件（基本过程）
• 任务指定
–工艺类型
第1类 : 非金属模 (砂铸，熔模铸造) 第2类 : 金属模 (金属模,重力倾转铸造 ) 第3类 : 压力类 (压力铸造, 低压铸造, 真空压铸, 挤压铸造, 半 固态压铸) 第4类 : 特殊类 (离心铸造, 电渣熔铸, 平模流铸)
–分析类型
求解条件 (求解方法)
• 热传导及凝固分析
– 求解目标 : 求解器自动设定求解目标
– 求解类型 : 显式 或 全隐式, 混合法 (0 ~ 1, 默认值=0.5) – 迭代目标 :迭代法求解的目标变量
– 迭代方法 : 仅超松弛迭代
– 松弛因子 : 超松弛迭代 (1 ~ 2, 默认值=1.6) – 收敛判据 : < 0.01, 默认值=0.01 – 最大迭代步 : > 50, 默认值 =100 (推荐值 80 ~ 120) – 时间步长权重 : 求解器加速权重 (默认值=30) – 最大时间步 : 时间步长最大值
求解条件(结束及输出条件)
• 结束条件
– – – – 充型率 凝固率 时间 最高温度
•
输出条件
– 充型率
– 凝固率 – 时间
anySOLVER
作为AnyCasting™的求解器，anySOLVER能够根据设定， 计算流场和温度场。 铸造成型模拟包括计算熔体充型过程的流动分析和熔体凝 固过程的传热/凝固分析。只有在两个分析都准确的前提下才 能正确预测可能造成缺陷的区域。
anycasting铸造模流教程解析
15、
16、
点属性
17、
此处需取现场数据
18、
不做任何修改，取系统默认值即可
19、
303是保压时间点，设置前2秒（301、302），和后2秒（304、305）
20、
关于划分网格单位格大小2.35，
Stalk升液管
Feader升液管设置实体时选stalk
Ingate内浇口
低压冲形
中间四项
升液充型增压保压
升液管内径95外径111，长度1260
操作步骤：
1、首选项——单位——单位系统——（CGS）
2、导入实体：CAVITY(铸件产品)、feader（连接器）、ingate(内浇口)、mold_bottom(底模)、stalk(升液管)
3、设置实体
4、
5、 设置取默认值
6、
7、 ——任务设定
8、
A356就是10砂
铬铁砂
锆砂
壳形砂/覆膜砂
冷箱
9、
10、
空气与所有实体热交换值为0.001
浇注系统与模具的换热系数0.04
模具之间换热系数为0.6
11、
低压冲形
中间四项
升液充型增压保压
12、
13、
点激活选默认
14、
anycasting基本操作
收缩的因素是不一样的，所以，预测参数也要根据情况不同的应用。
（2）概率缺陷参数 这个模型从基础或组合参数中统计地估计参数。用这些，容易观察到 收缩关联的危险区域。
Defect Parameter（缺陷参数） 参数用于计算缺陷概率，可以选择所有的基 本参数和综合参数 Defect Potential（潜在缺陷） 体积分数的缺陷
① 现在的位置滑块之间的最大值和最小值
② 本点
③ 本点的百分比之间的最大值和最小值
2、观察结果 1）最终结果分析
注：点击过程数据，将显示下图 所示的过程数据下拉菜单，点击 菜单中的选项，然后点击播放键， 可以观察动画显示，对比旁边的 色标观看分析。
可以连续观察充型时间。在充型 过程中运用到反向轮廓时只可以 连续观察未填充区域。
造，金属型铸造、熔模铸造、高压铸造、低压铸造、挤压 铸造、真空压铸、半固态金属铸造、离心铸造、连续铸造、
电渣熔铸等）的模拟分析。借助AnyCasting，可以准确
预测浇不足、气孔、缩孔缩松、冷隔、夹渣、变形等缺陷； 指导浇冒口、冷却系统设计和模具设计；优化铸造过程工 艺参数；减少产品试模次数，降低铸造成本；提高产品质 量和市场竞争力。
从UG中导出STL文件的步骤： 文件→导出→STL→快速成形→确定→设置文件存放的位置、文件 名称和文件格式→确定→选择实体→OK。 需要注意的是：铸件、浇注系统和冒口要分别导出。
重点在于划分网格，设置浇口条件，设置热交换条 件等；难点在于划分可变（非均匀）网格。
当没有导入铸型或模具时启 用该选项（常用选项）。
ANYPRE
ANYDBASE ANYCASTING
ANYMESH
ANYPOST
ANYSOLVER
作为AnyCasting的前处理程序，anyPRE可以实现CAD模
AnyCasting介绍
5）与熔化相关的文件
tvf文件：结果文件用来查看在anyPOST中的充填序列。
6）与熔体凝固相关的文件 tcs文件：结果文件用来查看在anyPOST中的凝固时间。
7）与其他功能相关的文件
sen 文件：传感器的结果被保存在此文件。 tlt 文件：此文件包含的旋转信息用于创建一个如在anyPOST
中的重力倾斜浇注铸造旋转效应。
任务设定
常用选项
仿真条件设置
1）初边条件设置 注意一下浇口杯的初始温度，在这里设置的温度是浇注温度。
2）界面热交换条件设置（要点） 界面热交换系数可以默认设置，也可以根据需要自己设 置，涂层可以不激活，但是如果不激活涂层，在设置界面热 交换系数时必须要考虑涂层对界面热交换系数的影响。
4）共同文件 inf文件：计算过程中的信息会被保存为文本。您可以找到 目前正在计算的文件。 mid文件：重新启动的仿真结果包含于本文件。 rlt文件：anyPOST的基本数据都在此文件中。对于查看在 anyPOST 的结果是至关重要的。 acr文件：该文件保存了以便查看anyPOST的程序结果的结果。 acf文件：此文件保存能查看anyPOST的最终结果的结果。
作为AnyCasting的后处理器，anyPOST通过读取
anySOLVER中生成的网格数据和结果文件在屏幕上输
出图形结果。使用anyPOST，可以用二维和三维观察 充型时间，凝固时间，等高线（温度、压力、速率）和
速度向量；也可以用传感器的计算结果来创建曲线图。
这个程序具备动画功能，使用户把计算结果编辑成播放 文件，通过卓越的结果合并功能来观察各种二维或三维 的凝固缺陷。另外，相关资料可以保存成新的文件用来 将来的复试。
置边界、热传导和浇口条件，也能通过特殊功能模块来设
用MAGMA模拟软件辅助球墨铸铁轮毂工艺设计
Application of Computer Technology用MAGMA 模拟软件辅助球墨铸铁轮毂工艺设计贺关水，曹玉亭，王光见(烟台胜地汽车零部件制造有限公司，山东烟台264006)摘要:介绍了球墨铸铁轮毂的原生产工艺，X 射线探伤检验和机械加工后发现表面有缩松缺陷。
用M AG M A 数值模拟软 件对原生产工艺的凝固过程进行模拟分析，根据模拟分析结果，提出了改进方案:将冒口直径由75 m m 增加至100 mm, 同时轮毂铸件缩分增加5 m m 的， 冒口的缩时，保证轮毂铸件被补缩分与冒口之的缩通道畅通。
生产结果显示:改进后的工艺达到了球墨铸铁轮毂铸件缩松缺陷 ，工艺出由743至553 ， 产的。
关键词:球墨铸铁;轮毂;缩松;凝模拟中图分类号:TG255文献标识码:B文章编号％ 1003-8345(2018)04-0051-04D 01:10.3969/j.issn.1003-8345.2018.04.014MAGMA Simulation Software Assisted Process Design of Nodular Iron WheelHE Guan-shui,CAO Y u-ting,W A N G Guang-jian(Yantai Winhere Auto Parts Co.，Ltd.，Yantai264006, China)Abstract : The original production technology of nodular iron hub was introduced. X -ray flaw detection and machining showedthat the surface had shrinkage defect. MAGMA numerical simulation software was used to simulate the solidification process of the original production process. According to the results of simulation analysis，the improved scheme was proposed:increase the riser diameter from 75 mm to 100 mm ，and increase the thickness by 5 mm on both sides of the feeding part of the wheel hub casting，prolong the feeding time of the riser to ensure that the feeding channel between the feeder and the riser was clear. The results showed that the improved technology achieves the purpose of eliminating the shrinkage defects of nodular cast iron wheel hub castings. Although the production rate was reduced from about 74V to about 553，it could meet the requirements of supplying high quality products to customers.Key words :nodular iron ;wheel hub ;shrinkage ;solidification simulation收稿日期％ 2018-03-10 修定日期％ 2018-07-21作者简介：贺关水（1986.03-)，男，汉族，陕西商洛人，毕业于山东大学材料成型及控制工程专业，主要从事制动盘、制动鼓铸造工艺设 计及模具设计等方面的工作。
AnyCasting在汽车轮毂铸造工艺优化中的应用
AnyCasting在汽车轮毂铸造工艺优化中的应用作者：张学才1 概述伴随着全球金融危机的影响，石油资源给传统汽车带来越来越大的约束，为了摆脱这种窘境，许多国内外汽车厂商都宣布了进军新能源汽车领域的计划。
国内外的汽车主机厂纷纷在混合动力、太阳能、电能等等新能源上研发新能源汽车。
在国内，比亚迪公司作为电能存放技术与汽车制造技术的领跑者，在新能源汽车方面一直保持着较快的发展势头。
比亚迪E6电动车，是一款纯电动四驱车型，动力与启动电池均采用比亚迪自主生产的ET-POWER铁电池，百公里加速时间在14秒以内，充电一次大致需要7个小时，续航能力超过300公里。
图1 比亚迪E6电动车现代汽车行业节能减排的呼声越来越强烈，对汽车轻量化的要求也变得更加迫切。
这里我们以汽车轮毂为例展开论述，铝合金轮毂以其质量轻、强度高、可靠性可塑性强、价格适中、外观时尚等特点已经成为汽车行业的首选。
据美国金属市场统计，近10年来世界每辆汽车平均用铝量增加了2倍，2001年世界每辆汽车平均用铝量已达113.5kg，特别是北美汽车用铝量增长最快，2002年北美生产的汽车平均每辆用铝量达124kg左右。
预计2010年，汽车轮毂的铝化率可达72%-78%，不过，低压永久模铸造的轮毂仍占主导，约占轮毂总量的75%左右。
2 国内铝合金轮毂的生产现状经过几十年的建设，我国汽车工业已初具规模，09年10月在长春一汽一辆金橙色解放J6的下线，是我国该年第1000万辆汽车诞生，标志着我国成为继美国、日本之后，第三个汽车年产销量超过千万的国家。
同时，铝合金轮毂作为汽车轻量化产品，在我国已引起广泛重视，国内铝合金轮毂市场主要集中在南北大众、广本和几个微型车厂、皮卡等主机厂，近几年，国际市场对铝合金轮毂的需求也一直看好，我国产品已高性价比出口美国、日本、韩国等地。
中国有25家铸造铝合金轮毂厂，年生产能约2000万件，2002的的产量1400万件，其中出口600万件。
anycasting基本操作上课讲义
4）重力设置 根据实际情况选对重力方向。 5）可选模块 可选模块的选择依据是看该模块是否出现在仿真的过程中 以及仿真的需要。 在进行充型过程仿真时可以选择“流体流动模型”、“氧 化夹渣模型”，凝固过程仿真可以选择“收缩模型”、“微 观组织模型”、“偏析模型”，当仿真的类型包括充型和凝 固时，可以同时激活以上几种类型。当进行压铸仿真时，可 以激活压室模型，进行离心铸造仿真时必须激活离心铸造模 型。
操作流程： CAD建模→anyPRE条件参数设置 →anySOLVER计算→anyPOST结果观看分析
anyPRE基本操作
操作界面
仿真流程：文件→导入STL文件→(设置实体格式
→设置铸型→设置求解域→划分网格→任务设定→
材料设置→初边条件设置→界面热交换条件设置→
浇口条件设置→重力设置→可选模块的选择→设置
AnyCasting是韩国AnyCasting公司自主研发的基于windows 操作平台的高级铸造模拟软件系统，是专门针对各种铸造工 艺过程开发的仿真系统，可以进行铸造的充型、热传导和凝 固过程的模拟仿真分析。
AnyCasting适合于多材质（铸钢、铸铁、铸造铝合金、 镁合金等），多种铸造方法（重力砂型铸造、重力倾转铸 造，金属型铸造、熔模铸造、高压铸造、低压铸造、挤压 铸造、真空压铸、半固态金属铸造、离心铸造、连续铸造、 电渣熔铸等）的模拟分析。借助AnyCasting，可以准确 预测浇不足、气孔、缩孔缩松、冷隔、夹渣、变形等缺陷； 指导浇冒口、冷却系统设计和模具设计；优化铸造过程工 艺参数；减少产品试模次数，降低铸造成本；提高产品质 量和市场竞争力。
熔模铸造时模 壳厚度的设置