应用 FLOW-3D(x) 铝压铸件的渣包设计优化

1. 产品说明

产品图

铝合金压铸件

• 模腔配置：一模一腔
• 产品尺寸: 277 X 285 X 48mm
• 由于产品造型限制，进料方式会以单侧进。

2. 设计要求

Sampling volume 为取样位置，希望该位置的卷气量越低越好。

目前总共有七个渣包，蓝色渣包位置不可更动，黄色渣包位置可以调整。希望藉由FLOW-3D(x) 的优化计算，找出最适当的渣包位置。

另外，在流道入口处设立一个单独的 Runner plug 图，该图档可上下调整，决定该位置是否要分流。

渣包位置限制

将可以移动位置的渣包进行编号 (No1~No5)，单独限制每一个渣包的移动量。

黑色箭头代表该渣包的移动量为 0~25 mm

橘色箭头代表该渣包的移动量为 -25~+25mm

另外，设计时希望渣包的移动量以整数为计算。

Runner Plug

传统进行设计时，流道设计与浇口设计会在一开始就先决定。这次希望以 FLOW-3D(x) 进行验证，因此在中间设计了一个单独的 Runner plug图档。利用该图的上下移动，可以决定中间进料处是否需要分流。

3. 操作流程

4. FLOW-3D 设定

建立单一 mesh block，并且设定 sampling volume，以便作为后处理输出时取得该位置的卷气量大小。

5. FLOW-3D(x) Work flow

Workflow 采用 3 个 Node 进行连结。

• STL morpher node 设定为六个参数，对应 1 个 runner plug + 5个渣包的位置限制。
• FLOW-3D simulation node 则是设定六个输入端，分别对应 STL morpher node 转入的六个 stl 文件位置。
• FLOW-3D post processing node 则是设定 sampling volume 卷气量输出。

STL morpher node

STL morpher node 没有限制 STL 的数量。建立 selector，让每一个 selector 对应到单独的图档，然后再针对 selector 做数值限制。由于 FLOW-3D 支持多图档输入，因此不会有图档错位的问题。

FLOW-3D simulation node

FLOW-3D simulation node 可以直接读取 prepin 档，然后将六个 stl 档拉到输入端，以便接收从 STL morpher node 转来的图档。

FLOW-3D post processing node

FLOW-3D post processing node 可以读取 FLOW-3D 的结果档。此处将 sampling volume 的 entrained air mass 单独拉出，并且取最后一个时间点作为优化的参考。

将所有的 node 进行连接，R代表输入数据，V代表输出数据。

6. FLOW-3D (x) 执行

在 workflow 建立完成后，就可以设定执行。

Task是 FLOW-3D(x) 的执行设定，其中包含了几项重点；

1. InputInput 可以指定每一个图档的移动距离限制，在此处设定后的数据，会丢到 stl mopher node 进行图档调整。另外在此处设定 integer 作为图档移动的限制。
2. Output取 sampling volume 的 entrained air mass 为最小值 (minimum)
3. Budget(iter)执行组数，此处先设定 10组。
4. Save optionsAll = 将所有的分析结果都储存下来。

7. 资料转出分析

由于最初设定时采用 integer，所以所有的图档的移动量都是整数。

这组分析在执行完前六组时遇到停电，因此程序停止。在停止后再重新执行10组，所以总共有 16组分析结果。

FLOW-3D(x) 的好处在于程序会记录所有的分析结果，因此即使是不正常的程序中断，在后续接续执行时优化的条件仍会将之前中断的结果列入考虑，额外增加的计算量不会造成无谓的浪费。

在分析结束后，可以看到第13组为最佳解，第16组则是最差解。

颜色代表卷气量。在卷气量 color bar 设定相同下，可以明显看出在 sampling volume 位置，最佳解 (item13) 明显优于最差解 (item16)。

上图中所有的渣包位置都是由 FLOW-3D(x) 自行计算移动。

8. 结论

1. FLOW-3D(x) 可以自动搜寻优化的结果，如果项目中有多个图档需要做细节的位移调整，利用 FLOW-3D(x) + stl morpher node 可以快速完成需求。
2. 利用 sampling volume 指定特定位置输出结果作为判断依据，可以让 FLOW-3D(x) 找出适合自己要求的结果，减少人为输入可能造成的时间浪费与误差。
3. 即使是计算过程中遇到未知的程序中断，由于FLOW-3D及FLOW-3D(x) 都支持接续执行计算，因此不用担心额外的时间浪费。至于之前已经完成的计算量，程序也会列入优化计算考虑中。