本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜鑄鋼件變胞振動(dòng)鑄造工藝及設(shè)備研究

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【摘要】：鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ),鑄件的性能及質(zhì)量標(biāo)志著國(guó)家工業(yè)的水平,近年來(lái),隨著工業(yè)技術(shù)的不斷革新,傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求,鑄造CAE技術(shù)及振動(dòng)成形技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著的減少鑄造缺陷,提高鑄件的力學(xué)性能,降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期及人工成本,進(jìn)而達(dá)到改善鑄件品質(zhì),提高鑄造企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)。論文總結(jié)鑄造數(shù)值模擬技術(shù)和振動(dòng)技術(shù)在鑄造成形過(guò)程中的研究現(xiàn)狀,以及對(duì)并聯(lián)變胞機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述。利用ProCAST軟件對(duì)鑄鋼件熔模鑄造過(guò)程進(jìn)行仿真分析,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了—種并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī)用來(lái)滿足不同結(jié)構(gòu)鑄件的振動(dòng)鑄造工藝。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：根據(jù)船用高錳鋼支架的結(jié)構(gòu)以及鑄鋼件的工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)了兩種不同的澆鑄系統(tǒng),繪制出兩種澆鑄系統(tǒng)的三維圖。利用鑄造仿真軟件ProCAST模擬熔模鑄造過(guò)程,并對(duì)兩種方案的充型、凝固過(guò)程進(jìn)行分析,根據(jù)正交試驗(yàn)法,選出最優(yōu)參數(shù)的組合方案。利用EDEM與FLUENT固液耦合模似屬液顆粒的運(yùn)動(dòng)情況,研究變胞振動(dòng)工藝對(duì)鑄造充型過(guò)程的影響,通過(guò)圖像顯示充型過(guò)程顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),得出不同的振動(dòng)條件對(duì)顆粒充型狀態(tài)的影響,利用正交試驗(yàn)方法得出考察區(qū)域內(nèi)充型顆粒數(shù)對(duì)自由度、頻率及振幅的敏感程度�；诓⒙�(lián)機(jī)構(gòu)理論,設(shè)計(jì)了一種三平移并聯(lián)胞振動(dòng)鑄造機(jī),以2-PRRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體,運(yùn)用螺旋理論原理,分析其自由度,然后根據(jù)D-H矩陣求得振動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡,進(jìn)而求得雅克比矩陣,得出該機(jī)構(gòu)產(chǎn)生奇異性的條件,并利用ADAMS軟件分析并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī)不同振動(dòng)參數(shù)下的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。通過(guò)對(duì)初代三維并聯(lián)鑄造機(jī)工作缺陷分析,基于TRIX理理論優(yōu)化設(shè)計(jì)出并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī),根據(jù)樣機(jī)的原始參數(shù),利用ANSYS分別對(duì)所設(shè)計(jì)的并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī)的底座和振動(dòng)鏈進(jìn)行模態(tài)分析與疲勞分析,為樣機(jī)的加工提高參考。
【關(guān)鍵詞】：熔模鑄造 數(shù)值模擬 振動(dòng)鑄造 固液兩相流 并聯(lián)變胞機(jī)構(gòu) TRIZ
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG260
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.1.1 研究背景16-17
• 1.1.2 研究意義17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 鑄造數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 并聯(lián)變胞機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.3 振動(dòng)技術(shù)在鑄造成形過(guò)程的應(yīng)用研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容23
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 1.4 本章小結(jié)24-26
• 第二章 熔模鑄造的數(shù)值模擬26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 鑄件工藝設(shè)計(jì)26-28
• 2.2.1 建立模型26
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.2.3 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27-28
• 2.3 數(shù)值模擬理論28-30
• 2.3.1 充型過(guò)程的數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.3.2 凝固過(guò)程的數(shù)學(xué)模型30
• 2.4 模擬參數(shù)設(shè)置30-33
• 2.4.1 網(wǎng)格劃分30
• 2.4.2 模似參數(shù)設(shè)置30-31
• 2.4.3 界面賦值31-32
• 2.4.4 邊界條件32
• 2.4.5 初始條件及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置32-33
• 2.5 不同澆注方案模擬結(jié)果及分析33-39
• 2.5.1 方案一充型凝固過(guò)程分析33-36
• 2.5.2 方案二充型凝固過(guò)程分析36-39
• 2.6 工藝參數(shù)優(yōu)化39-42
• 2.6.1 工藝參數(shù)的確定39
• 2.6.2 模擬方案設(shè)計(jì)39-41
• 2.6.3 優(yōu)化模似41-42
• 2.7 本章小結(jié)42-44
• 第三章 基于EDEM-FLUENT耦合的變胞振動(dòng)鑄造工藝研究44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 變胞振動(dòng)鑄造工作原理44-46
• 3.3 振動(dòng)參數(shù)對(duì)金屬液充型效果的影響46-57
• 3.3.1 試驗(yàn)試樣47
• 3.3.2 EDEM-CFD固液耦合介紹47-48
• 3.3.3 耦合時(shí)間步長(zhǎng)的匹配48
• 3.3.4 EDEM-CFD耦合參數(shù)設(shè)置48-49
• 3.3.5 EDEM-CFD耦合流程49-50
• 3.3.6 不同振動(dòng)條件對(duì)充型時(shí)間的影響50-53
• 3.3.7 復(fù)雜熔模鑄件在變胞振動(dòng)參數(shù)下充型過(guò)程的影響研究53-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 并聯(lián)變胞機(jī)構(gòu)的主體設(shè)計(jì)58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介及自由度分析58-59
• 4.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置正解分析59-65
• 4.3.1 位置正解分析59-61
• 4.3.2 位置反解分析61-63
• 4.3.3 機(jī)構(gòu)奇異性分析63-65
• 4.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析65-70
• 4.4.1 運(yùn)動(dòng)仿真65
• 4.4.2 并聯(lián)變胞機(jī)構(gòu)主體運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真65-66
• 4.4.3 典型工況運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真66-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析72-88
• 5.1 引言72
• 5.2 基于TRIZ并聯(lián)變胞振動(dòng)鑄造機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)72-79
• 5.2.1 TRIZ理論體系72-73
• 5.2.2 工程描述73-74
• 5.2.3 TRIZ問(wèn)題描述74
• 5.2.4 因果軸分析74-75
• 5.2.5 矛盾分析75-78
• 5.2.6 TRIZ最終方案78-79
• 5.3 基于ANSYS振動(dòng)鑄造機(jī)模態(tài)分析79-83
• 5.3.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)79-80
• 5.3.2 模態(tài)計(jì)算及結(jié)果分析80-83
• 5.4 振動(dòng)鏈疲勞壽命83-85
• 5.4.1 靜力學(xué)分析83-84
• 5.4.2 疲勞分析84-85
• 5.5 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)85-86
• 5.6 本章小結(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論與展望88-90
• 6.1 結(jié)論88
• 6.2 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-96
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果96

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