[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及精密铸造中蜡模注射成型数值模拟技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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；

(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Design Expert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。

与现有发明比，本发明取得的有益效果如下：

本发明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；