本文關(guān)鍵詞：數(shù)字化無模鑄造精密成形機排砂系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《機械科學研究總院》 2013年

數(shù)字化無模鑄造精密成形機排砂系統(tǒng)研究

李杰  

【摘要】：隨著市場全球化以及制造業(yè)競爭的不斷加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，較短的新產(chǎn)品開發(fā)、研制、生產(chǎn)周期已經(jīng)成為制造業(yè)的必然趨勢，市場對于個性化產(chǎn)品的需求日益增加[1]。傳統(tǒng)的鑄造存在勞動強度大、制造周期長和質(zhì)量一致性等問題。無模鑄造作為一種快速鑄造成形技術(shù)，改變了傳統(tǒng)鑄造中的造型、制芯方式，省去了模具制造環(huán)節(jié)，節(jié)省了產(chǎn)品開發(fā)時間。排砂除塵系統(tǒng)是無模鑄造成形機的重要組成部件。砂型加工過程中廢砂滯留在砂型中，尤其有深孔、窄槽的型腔，如有廢砂殘留會很快的磨損刀具，嚴重影響加工質(zhì)量、刀具壽命。于是本論文開展了無模鑄造成型機排砂系統(tǒng)研究。 本文結(jié)合風沙氣固雙相流的相關(guān)理論以及前人相關(guān)的坡面砂粒起動風速的研究，得到30/50目非均勻覆膜砂的臨界啟動風速。通過空氣動力學與氣體射流等相關(guān)理論，得到高壓噴嘴數(shù)值模擬的邊界條件，建立高壓節(jié)氣噴嘴在吹砂過程中的空氣域模型，對高壓噴嘴的高速射流進行數(shù)值模擬，得到單噴嘴空氣吹掃流場域與噴嘴環(huán)縫的科恩達空氣放大效應(yīng)、壁面效應(yīng)，以及可以利用壁面效應(yīng)容易的找到試驗中孔的中心位置；并通過分析不同砂層厚度的砂子，得到砂粒的臨界起動風速與計算得到的臨界風速的誤差值為7%，30/50覆膜砂的臨界起動風速即為2.85m/s. 通過建立四噴嘴模型，利用Fluent流體軟件對其進行初步的模擬仿真，得到四噴嘴對吹機構(gòu)可以產(chǎn)生沿刀具一股豎直向下的氣流，此氣流可以有效的排出正在加工砂型中的深孔或窄槽中的廢砂。通過數(shù)值模擬與實驗對比研究分析，噴嘴的偏置距離為刀具的半徑時，為噴嘴最佳的偏置距離、噴嘴的角度為60°、距離在64mm~80mm之間時，氣流的能量損失最少、流速最大，對排除深孔、窄槽中的廢砂最為有利，得到最佳的噴嘴布局設(shè)計。 設(shè)計并制造了一套適應(yīng)于機械科學研究總院研發(fā)的數(shù)字化無模鑄造成形機的隨行排砂系統(tǒng)，并通過此排砂系統(tǒng)對噴嘴的偏置、氣流量、孔徑比、砂粒的目數(shù)進行實驗分析，得到結(jié)論：孔徑深比越大、砂粒目數(shù)越大，排砂效果越好；氣流量對排砂的影響不大。徑深比為排砂的關(guān)鍵因素，通過選用合適的氣流量以實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，不造成資源浪費。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：機械科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG249
【目錄】：

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