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发表于 2007-12-27 13:32:35
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壓鑄技術長久發展以來，已經累積了相當多的實驗及科學上的法則，例如：適當的壓鑄機及材料的選定、充填時間的設定、澆口速度的設定、PQ2圖的應用等。然而由於使用這些技術必須對模具設計及壓鑄機性能要有相當透徹的了解，而且計算的過程相當繁複，所以並不是每位壓鑄工程師都能對這些技術應用自如。由於電腦科技長足的進步，讓我們可以依靠電腦來完成其中一些繁瑣的工作，而使得壓鑄工作者得以更有效率更精確的利用這些技術完成對壓鑄製程的控制。基於此，我們完成了這個以Windows 95∮NT為平臺的電腦程式——DiePlanning。 關鍵詞：壓鑄，PQ2圖，澆口速度，充填時間。 介紹 壓鑄這門技術已存在簸了簸一簸段簸很簸長簸的簸時簸間，最 （圖1）軟體架構 近幾年由於電腦科技日新月異的進步，很多用在壓鑄模具方案設計的理論及法則，都可以經由電腦化，讓壓鑄工作者再進行模具方案設計時，能更有效率，這篇論文所要討論的就是這樣一個軟體。一、功能： Ｍ儲存壓鑄機性能的壓鑄機資料庫。 壓鑄合金及模具材料性質的材料資料庫。 用以協助壓鑄中原程師設計澆口系統，計算壓鑄機設定值及繪製PQ 2圖，讓設計者可以在電腦上即可檢視自己的設計是否合理的製程方案設 計系統。二、開發工具： ＭCPU為Intel Pentium-133MHz之個人電腦。 作業系統：Windows NT 4．0 Workstation中文版。 開發軟體：Borland Delphi 2．01。三、軟體需求環境（最低需求）： ＭCPU為Intel 80486-33MHz之個人電腦。 RAM:16MB。 1．44MB之軟碟機。 解析度為800X600之彩色螢幕。 解析度為800X600，256色之顯示卡。 Microsoft Windows 95或NT 4．0以上版本之作業系統。軟體說明一、程式架構 本軟體的主要架構分為三個部分：壓鑄機資料庫、材料資料庫及壓鑄方案設計系統，以下幾節將分別說明，壓鑄方案設計系統中又針對不同的機種及要求分為三個子系統：冷室機壓鑄方案設計、熱室機壓鑄方案設計及低速充填壓鑄方案設計，其關係架構如圖1：二、壓鑄機資料庫 這個資料庫系統協助使用者建立自己的壓鑄機基本資料庫，資料庫內的資料可以直接被程式主體抓取，做為壓鑄方案設計系統中計算的依據。資料庫中包含以下欄位：型號、製造廠、機種、鎖模力、蓄壓器壓力、射出缸徑、柱塞桿徑、柱塞直徑、柱塞位移、柱塞最大空打速度、射出壓力、增壓比、聯絡人。三、材料資料庫 這個資料庫系統協助使用者建立自己常用的壓鑄合金及模具材料基本資料庫，在壓鑄方案設計系統可以直接抓取此資料庫內的資料供使用者選擇，免去使用者在去翻閱其他資料的麻煩。資料庫包含以下的欄位：材料名稱、製造商、粘滯係數、密度、固相線溫度、液相線溫度、聯絡人、材料組成。四、壓鑄方案設計系統 方案設計主要分為三種：冷室機方案設計、熱室機方案設計及低速充填方案設計。其中冷室機和熱室機方案設計的計算法則並無差異，低速充填則有另一套計算法則。設計系統所產生的計算結果和及使用者輸入的資料都將存入一方案資料庫中，可隨時作修改或下一次模具設計時的參考，這個資料庫包含以下欄位：模具編號、鑄件名稱、鑄件材質、鑄件體積（含溢流井）、平均壁厚、最薄壁厚、投影面積（含流道、料柄及溢流井）、澆口面積、充填時間、流道流動損失係數、澆口周長、澆口速度、使用的壓鑄機、壓鑄機高速設定及雷諾數。Ｍ冷、熱室機壓鑄方案設計： 對一般冷、熱室機壓鑄方案設計而言，澆口速度、充填時間和壓鑄機的高速設定是影響鑄件品質的主要因素，配合PQ2圖更可以看出壓鑄機是否能調校出設計者所要求的條件。程式計算核心所使用的計算式如下。 澆口速度可依下式計算： Vg=Vol．tf Ag Vg：澆口速度 Vol．：鑄件體積 tf：充填時間 Ag：澆口面積 壓鑄機相應之速度計算，可依下式計算： Vp=Vg AgAp Vp：柱塞速度 Vg：澆口速度 Ag：澆口面積 Ap：柱塞面積 PQ2圖中相對於流量的壓力需求曲線可依下式繪出： P=ρQ22Cd2Ag2 P：柱塞壓力 ρ：金屬溶液密度 g：重力加速度 Q：流量 Cd：流動損失係數 Ag：澆口面積 冷、熱室壓鑄機方案設計計算流程如圖2： （圖2）冷、熱室壓鑄方案設計計算流程 根據NADCA DCRF Flow Predictor中所建議的，PQ2圖中的操作區間，對鋁而速度在30-60公尺∮秒，充填時間在30-60毫秒之間，對鋅而言速度在30-60公尺∮秒，充填時間在20-40毫秒之間。低速充填壓鑄方案設計： 對低速充填的壓鑄製程而言，澆口速度、雷諾數和壓鑄機速度設定是影響鑄件品質的決定性因素，根據經驗低速充填的澆口速度應在0．3-0．5之間，為了在充填期間不致產生紊流，所以雷諾數必須在4000以下，而寬∮厚比越高會有越小的雷諾數。雷諾數可依下式計算： Re=vρDμ Re：雷諾數 v：流體速度 ρ：流體密度 D：流動截面的等效直徑，相當於流動截面積除以周長（4A∮wetting perimeter） μ：粘滯係數 v=μρ，動態粘滯係數（kinematic viscosity） 低速充填壓鑄方案設計計算流程如圖3：結論 這套軟體整合了資料庫及方案設計，資料庫可以讓壓鑄工作者將成用的壓鑄機和材料的資料輸入在電腦內，便於瀏覽、修改和使用，不用反覆去查閱書面資料。模具方案設計系統則可以協助工程師計算澆口速度、機器的第二段速度和繪製PQ2圖，由於許多計算繁瑣的工作都由電腦代勞，工程師可以專注於模具方案的設計，並且降低錯誤發生的機率 |
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