低壓懸臂鑄造機液面加壓系統(tǒng)是一種為低壓懸臂鑄造機配套的升液系統(tǒng)。液面加壓系統(tǒng)的工作過程是通過氣動系統(tǒng)對保溫爐進行分級加壓,從而改變保溫爐內作用于金屬溶液表面的壓力使金屬溶液克服重力等因素,利用升液管進入模具完成整個澆注過程。但在實際工況中,液面加壓系統(tǒng)由于氣動元件的結構、保溫爐內溫度的變化等因素會造成充型壓力不準確的現象,而這些復雜的情況難以用準確的數學模型加以描述。因此為了改善壓力的滯后現象,同時省去對復雜數學模型的推導,欲在氣動系統(tǒng)上添加一線性自抗擾控制器來提高其性能。本課題首先計算了所選取的具體鑄件的低壓鑄造工藝參數。但由于所生產鑄件結構的特異性,理論計算的參數數值并不能保證生產出的鑄件質量達到標準。因此,基于ProCAST鑄造模擬軟件,對具體鑄件進行多組仿真實驗研究,通過后處理結果判斷鑄件質量�；诙啻畏抡鎸嶒灥慕Y論,確定更為準確的工藝參數同時確定加壓曲線。其次,根據加壓曲線的確定以及對低壓鑄造的工藝過程的了解,確定了氣動加壓系統(tǒng)的總體設計方案。進一步設計了氣動加壓系統(tǒng),并對各元件進行參數計算與選型。同時,將所設計的氣動系統(tǒng)在AMEsim仿真軟件中進行建模并加入了邏輯控制信號,將工藝參數以及各元件的具體參數加以輸入后對氣動系統(tǒng)進行仿真。通過對比既定工藝曲線與仿真結果,發(fā)現氣動系統(tǒng)的壓力輸出存在著一定的滯后現象。最后,為了改善氣動系統(tǒng)壓力滯后的現象,保證液面加壓系統(tǒng)可以達到工藝要求,加入了一種線性自抗擾控制器提高其快速性與穩(wěn)定性。通過對所構建的閉環(huán)系統(tǒng)所需要的元件的傳遞函數進行推導,以及對線性自抗擾控制器的研究,確定了采用線性自抗擾控制策略的液面加壓系統(tǒng)的總體結構。在Matlab/Simulink軟件中對其進行了建模與仿真,參數的整定后,通過其時域分析結果觀察控制效果,并與采用PID控制器的控制效果進行比較,驗證了線性自抗擾控制策略對液面加壓系統(tǒng)的快速性與適用性。進一步,在采用了PID控制器的加壓系統(tǒng)與線性自抗擾控制器的加壓系統(tǒng)中分別添加了擾動,通過仿真結果的對比,驗證了線性自抗擾控制器的穩(wěn)定性優(yōu)于PID控制器。
【學位單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG233.1
【部分圖文】：

圖 1-1 液面加壓系統(tǒng)示意圖Figure 1-1 Diagram of hydraulic pressure system面加壓系統(tǒng)的工作過程是通過氣動系統(tǒng)向保溫爐內輸送氣體（干燥的氣等惰性氣體），使爐內作用于合金溶液表面的壓力增大使其與保溫爐型腔中的壓力形成壓力差，從而使合金溶液克服重力、自身粘度、型腔通過保溫爐內升液管進入型腔完成澆注過程。在生產過程中由于保溫爐變化的影響造成膨脹以及氣體在輸送過程中的泄露等因素造成壓力的氣動控制系統(tǒng)對壓力進行修正，從而保證氣動系統(tǒng)所加載的壓力能夠按行供給[1,2]。內外研究現狀和發(fā)展趨勢壓鑄造的發(fā)展 20 世紀 10 年代初，低壓鑄造技術自英國人 E.F.LAKE 申請了巴氏合金

圖 2-1 低壓鑄造工藝曲線Figure 2-1 Low pressure casting process curve液壓力：合金溶液從保溫爐內通過升液管上升至冒口所需的壓力。在升量保證壓力的穩(wěn)定并確保合金溶液的上升平穩(wěn)避免在冒口出現噴濺的型壓力：使合金溶液從冒口開始直至充滿整個型腔的壓力。在充型過應盡量保證合金溶液在鑄型中平穩(wěn)上升，避免出現卷氣、夾砂等鑄造壓壓力：任何合金溶液都需要在某一壓力下開始結晶，這個壓力為此合。在合金溶液充滿型腔后，需將壓力增大至結晶壓力，同時利用壓力的固的部分進行補縮。壓時間：合金溶液在充滿鑄型后需要一定的冷卻時間凝固結晶從而得到致命性高的合格鑄件。同時應注意保壓時間不應過長，避免冒口處凝無法脫出。值模擬軟件ProCAST的介紹

ProCAST 通過對澆注過程中的流動—傳熱—應力耦合作出分析計算，應用軟件內的 Baselicense（傳熱分析與前后處理）模塊、Fluidflow（流動分析）模塊、Stress（應力分析）模塊、Rediation（熱輻射分析）模塊與 Micromodle（顯微組織分析）等模塊對可能產生的鑄造缺陷進行預測。并且因為其擁有強大的材料數據庫，可以對目前絕大多數的鑄造材料進行定義，適用性強[21]。2.3 數值模擬前處理鑄件的模具以及鑄件自身的三維模型及其復雜，采用 ProCAST 自帶的建模工具進行建模極為繁瑣。ProCAST 可識別多種模型文件，因此可在其他三維建模軟件中進行建模并導入后進行網格劃分提高效率。如圖 2-2 所示，在 NX 軟件中對輪轂以及模具進行三維建模。輪轂主要尺寸參數包括輪轂半徑、輪圈寬度、螺栓孔直徑、中心孔直徑、輪圈肩部、輪圈碟面、輪圈壁厚等。輪轂半徑 r=631.9mm、輪圈厚度 185mm、螺栓孔直徑 15mm、中心孔直徑為 73.1mm、輪圈壁厚為 13mm。
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本文編號：2838500