真空差压铸造分级加压控制系统的研究

论文摘要

真空差压铸造技术在航空、航天、国防和汽车工业领域，铸造近无余量、大型、薄壁、复杂有色合金铸造方面有着广阔的应用前景。随着国家基础产业对铸件质量要求不断地提高，真空差压铸造控制系统面临着增强功能和提高性能等要求。本课题就是在研究铸件充型和凝固的相关理论的同时，提出对真空差压铸造系统分级加压控制技术的设计方案。本文在分析真空差压铸造过程及原理的基础上，从铸造系统的硬件电路、微处理器模块控制软件、PC端远程监控软件三部分对真空差压铸造系统进行系统综合设计。在系统结构上，采用分布式结构实现对分级加压过程控制和保温炉温度控制的监控，通过对铸造工艺过程中压力、温度等参数的同步观测，进一步提高整个系统控制有效性；利用PC机强大的功能，提高了人机接口的直观性，同时，其数据存储和打印功能为提高铸造过程的管理水平提供了良好的基础。系统硬件部分的电路设计包括了主微处理器电路、压力检测电路、电磁阀门驱动电路、开关量输入接口电路、LED压力显示电路、 RS-485通信接口电路、电源电路等模块的设计；微处理器控制模块软件是实现分级加压和对整个铸造过程进行控制的关键，具体包括对监控主程序设计、数据采集模块设计、PID控制模块设计、实现分级加压工艺的控制设计、数据通信模块设计、数据显示模块设计等；PC端远程监控软件以Visual C++6.0为平台，采用面向对象程序设计的方法实现对铸造过程的远程控制和管理，整个监控软件主要包括了串口通信功能和具体的操作功能模块。主要包含了工艺参数设置、视图切换、工艺运行结果打印等内容。最后，通过对所设计的系统进行调试与实验，验证了在真空差压分级加压工艺过程控制的可行性。本课题设计的网络化真空差压铸造分级加压控制系统，利用RS-485总线实现了对铸造工艺过程、温度等参量进行分布式网络测控，特别是分级加压控制的实现，使整个真空差压铸造系统更加适应大型、复杂航空铸件生产的需要，对进一步的研究和提高我国精密铸造技术的水平具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题依据、目的和意义
• 1.3 铸造技术的国内外发展现状
• 1.3.1 反重力铸造设备的发展
• 1.3.2 反重力铸造控制技术的发展
• 1.3.3 输出控制执行方式的发展
• 1.4 计算机控制理论、技术及其发展
• 1.5 课题主要工作及本文的内容安排
• 1.5.1 课题的主要工作
• 1.5.2 本文的内容安排
• 第二章 真空差压铸造分级加压技术及系统研究
• 2.1 铸件的充型和凝固的相关理论
• 2.1.1 铸件的充型
• 2.1.2 铸件的凝固
• 2.1.3 铸型与铸件的温度场
• 2.2 真空差压铸造分级加压原理
• 2.2.1 真空差压铸造系统的组成
• 2.2.2 传统的真空差压铸造工艺
• 2.2.3 真空差压铸造分级加压工艺
• 第三章 真空差压铸造控制系统硬件设计
• 3.1 控制系统的组成及工作原理
• 3.2 微处理器控制模块硬件设计
• 3.2.1 微处理器主电路
• 3.2.2 压力检测电路
• 3.2.3 电磁阀门驱动电路
• 3.2.4 开关量输入接口电路
• 3.2.5 LED 压力显示电路
• 3.2.6 RS-485 通信接口电路
• 3.2.7 电源电路
• 3.3 保温炉温度控制电路设计
• 3.3.1 温控仪的选用
• 3.3.2 强电控制回路设计
• 3.4 主控微计算机的选择
• 3.5 抗干扰技术的应用
• 3.5.1 抑制电源干扰
• 3.5.2 地线系统干扰的抑制
• 第四章 微处理器模块控制软件设计
• 4.1 控制软件的需求及总体设计
• 4.2 监控主程序模块
• 4.3 数据采集及处理模块设计
• 4.4 PID 控制模块设计
• 4.5 分级加压工艺的实现控制
• 4.5.1 工艺控制总流程
• 4.5.2 分级充型
• 4.5.3 分级保压
• 4.6 数据通信模块
• 4.6.1 串行通信协议
• 4.6.2 数据通信程序的实现
• 4.7 数据显示模块
• 第五章 PC 端远程监控软件设计
• 5.1 远程监控软件概述
• 5.2 监控软件的串行通信功能
• 5.2.1 串行通信协议
• 5.2.2 串行通信的实现
• 5.3 监控软件各功能模块
• 5.3.1 工艺参数设置模块
• 5.3.2 视图切换模块
• 5.3.3 启动运行模块
• 5.3.4 打印模块
• 第六章 调试与实验
• 6.1 系统的安装与调试
• 6.2 系统的软件调试
• 6.3 系统联调
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 论文发表及参加科研情况说明
• 致谢