百立通以 FLOW-3D 進行開發設計之案例
百立通以 FLOW-3D 進行開發設計之案例

 

百立通以 FLOW-3D 進行開發設計之案例

百立通(Briggs & Stratton),世界上最大的小型風冷四沖程汽油機的生產廠家,該公司成立于1909年,總部位于美國威斯康星州的密爾沃基市。百立通產品在全球七大洲102個國家銷售動力設備。目前汽油機產量超過1000萬臺,從3.5HP~25HP。 年銷售額超過15億美元,是500強之一。目前在美國威斯康星、佐治亞、阿拉巴馬、密蘇里、肯塔基州有六個生產工廠,在國外與日本的大發、三菱重工、中國 重慶、印度等有多個合資合作工廠。在瑞士(歐洲)、迪拜(非洲/中東)、挪威奧斯陸(斯堪的納維亞)、奧克蘭(亞洲)、上海(中國)設有辦事處及分公司。公司在全球有600個配套工廠使用B&S的發動機,同時在全球有超過32,000個維修服務經銷商對B&S的發動機提供完善的售后服務。

 

案例說明 :本案例為百立通以 FLOW-3D 進行開發設計之案例。

          

成形合金材料: A383
模具材料: H13
充填時間: 78 ms
柱塞頭直徑: 3.0”
有效料管長度: 21”
柱塞速度(慢速段): 0.42 m/s
臨界速度: 0.45 m/s
柱塞速度(快速段): 3.05 m/s
澆口面積: 0.44 in2 (284 mm2)
澆口厚度: 2.3 mm
澆口速度: 161 ft/s (49 m/s)
澆口壓力(計算而得): 1561 psi
排氣區域 – 計算尺寸/實際尺寸:0.09 in2 / 0.23 in2
鎖模力大小:10513 psi / 684 tons (w/slides)

 

一、充型設定

1. 紊流黏度設定
2. 熱傳設定
3. 卷氣設定
4. 表面缺陷追蹤(氧化膜)

問題確認:利用表面缺陷追蹤功能,發現幾個重要部位(凸臺及翅片)會發生嚴重的氧化膜堆積現象 (紅色為氧化膜集中區域)

 

二、模具熱循環設定

1. 十次循環
2. 從模具填滿開始計算
3. 假設離型劑能夠均勻的涂布于模穴上

問題確認:
1. 模具熱點造成冷熱不均(紅色區域表示模具熱點, 該區域需要加強冷卻)
2. 模具溫差相當大
3. 翅片位置發生嚴重的積熱現象

 

三、固化設定

1. 充型結束后溫度場資料轉入
2. 熱傳計算
3. 縮孔/縮松/微縮孔計算

問題確認:
1. 紅色區域代表固化率最高的區域
2. 以固化時間檢視,以剖面檢視產品中心。超過三秒的區域發生縮孔的現象較高。

 

四、熱應力及變形設定

1. 熱應力計算
2. 變形量計算

問題確認:紅色框線區域表示該位置變形量可達 0.19mm (450度 降低至 300度)

 

五、結論

1. 調整澆口尺寸設計,以降低進料速度,避免在翅片位置發生嚴重的卷氣
2. 在最后充型位置增加排氣設計
3. 在模具熱點位置增加冷卻管路,或者是調整冷卻管路的配置方式
4. 在微縮孔嚴重聚集位置減少產品肉厚,或者是進行產品外型的修改

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