作為動(dòng)力設(shè)備中的典型透平件,葉輪不僅應(yīng)用在汽車、船舶和電力等行業(yè),也廣泛的應(yīng)用在航空、航天等高端領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的葉輪制造多采用機(jī)加工和鑄造方式,但由于葉輪的葉片為復(fù)雜空間曲面,加工時(shí)間較長(zhǎng)且成本高昂�？紤]到熔模鑄造技術(shù)制造復(fù)雜薄壁鑄件的精度較高,本文將其作為葉輪的制造方法。針對(duì)傳統(tǒng)的熔模鑄造工藝流程較長(zhǎng)的問題,本文結(jié)合熔融沉積快速成型技術(shù)制造葉輪及澆注系統(tǒng)的樹脂熔模,替代傳統(tǒng)熔模鑄造工藝中的蠟?zāi)�。并針�?duì)傳統(tǒng)熔模鑄造的結(jié)果隨機(jī)性較大的問題,使用鑄造仿真模擬技術(shù)對(duì)葉輪鑄造過程進(jìn)行仿真和工藝優(yōu)化,以提升鑄造的成功率。整個(gè)研究過程內(nèi)容可以概括為:首先將一種已有的結(jié)構(gòu)優(yōu)良的葉輪作為原型件,運(yùn)用逆向掃描技術(shù)獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù),并采用Imageware軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行處理,重建葉輪模型。隨后在FDM快速成型葉輪環(huán)節(jié),分析優(yōu)化了影響葉輪樹脂件成型精度的典型參數(shù),獲得成型質(zhì)量較好的葉輪件。其次針對(duì)葉輪特點(diǎn)設(shè)計(jì)初始澆注系統(tǒng),通過鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行模擬仿真及優(yōu)化,采用優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)和澆注工藝參數(shù)指導(dǎo)實(shí)際鑄造過程。最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié),通過制殼,澆注和后處理等環(huán)節(jié),獲得成型完整、表面粗糙度低于4.10μm的葉輪鑄件... 

【文章來源】：西安工業(yè)大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外熔模鑄造研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 我國(guó)熔模鑄造的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的及意義
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究的意義
    1.4 研究工作的主要內(nèi)容
        1.4.1 葉輪樹脂熔�？焖僦圃煅芯�
        1.4.2 基于葉輪熔模精鑄充型與凝固過程的模擬仿真研究
        1.4.3 基于熔模精鑄工藝的鋁合金葉輪鑄造
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)規(guī)劃
2 葉輪的逆向重建與誤差分析
    2.1 逆向建模技術(shù)概述
    2.2 本文使用的掃描設(shè)備及原理
    2.3 葉輪逆向掃描過程
        2.3.1 系統(tǒng)標(biāo)定
        2.3.2 掃描準(zhǔn)備
        2.3.3 開始掃描
    2.4 葉輪點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理及模型重建過程
        2.4.1 葉輪點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理過程
        2.4.2 逆向重建葉輪模型過程的誤差分析
    本章小結(jié)
3 葉輪熔模成型精度分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.1 FDM快速成型技術(shù)的原理概述
    3.2 FDM快速成型前處理過程誤差分析
        3.2.1 模型的收縮誤差分析
        3.2.2 模型文件格式轉(zhuǎn)化誤差分析
    3.3 成型工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的影響分析
        3.3.1 分層厚度與成型方向?qū)Τ尚唾|(zhì)量的影響分析
        3.3.2 擠出速度與填充速度對(duì)成型質(zhì)量的影響分析
        3.3.3 噴頭溫度與環(huán)境溫度對(duì)成型質(zhì)量的影響分析
        3.3.4 理想輪廓線補(bǔ)償量對(duì)成型尺寸精度的影響分析
        3.3.5 快速成型過程翹曲變形的形成機(jī)理及控制
    3.4 葉輪快速成型的試驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.1 葉輪的快速成型試驗(yàn)
        3.4.2 葉輪件的成型質(zhì)量檢測(cè)
    本章小結(jié)
4 葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬仿真分析
    4.1 葉輪初始澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.1.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
        4.1.2 初步澆注系統(tǒng)的選型
        4.1.3 初始澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算
    4.2 葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬過程
        4.2.1 鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)概述
    4.3 鑄造充型凝固過程的數(shù)學(xué)模型
        4.3.1 充型過程的數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 凝固過程的數(shù)學(xué)模型
        4.3.3 縮松縮孔判據(jù)
    4.4 葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬仿真的前處理
        4.4.1 澆注系統(tǒng)網(wǎng)格劃分及型殼參數(shù)設(shè)置
        4.4.2 熔模澆注系統(tǒng)的材料添加和屬性設(shè)置
        4.4.3 界面類型確定及換熱系數(shù)的設(shè)置
        4.4.4 過程參數(shù)（Process condition）的確定
    4.5 初始澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模擬結(jié)果
        4.5.1 充型過程的模擬結(jié)果分析
        4.5.2 凝固過程的模擬結(jié)果分析
        4.5.3 鑄造缺陷預(yù)測(cè)結(jié)果分析
    4.6 仿真結(jié)果分析及初始澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.6.1 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.7 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模擬仿真
        4.7.1 充型過程模擬仿真結(jié)果分析
        4.7.2 凝固過程模擬仿真結(jié)果分析
        4.7.3 應(yīng)力場(chǎng)及位移模擬仿真結(jié)果分析
        4.7.4 縮松縮孔缺陷預(yù)測(cè)結(jié)果及分析
    本章小結(jié)
5 澆注工藝參數(shù)優(yōu)化及鑄造實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 鑄造過程的工藝參數(shù)優(yōu)化
        5.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析
        5.1.3 試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化后的模擬結(jié)果
    5.2 葉輪熔模鑄造的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.1 熔模鑄造型殼選材
        5.2.2 型殼漿料的制備
        5.2.3 涂掛漿料及撒砂
        5.2.4 型殼的干燥過程控制
        5.2.5 型殼脫模及焙燒
    5.3 澆注與鑄件后處理
        5.3.1 鋁合金的熔煉
        5.3.2 澆注后處理
        5.3.3 葉輪鑄件表面粗糙度測(cè)量
        5.3.4 葉輪鋁合金鑄件尺寸偏差檢測(cè)
        5.3.5 葉輪鋁合金鑄件的熒光檢測(cè)
    本章小結(jié)
6 總結(jié)和展望
    6.1 研究課題總結(jié)
    6.2 對(duì)葉輪熔模鑄造未來研究的展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與知識(shí)產(chǎn)權(quán)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3162220