有色金属浇铸系统研究

论文摘要

有色金属浇铸系统是有色金属冶金行业的关键装备。有色金属浇铸系统设计的好坏将直接影响铸件的质量。由于有色金属种类繁多,其物理性能、铸造性能差别很大,因此有色金属浇铸系统也存在很多种类。目前,有色金属浇铸系统还存在一些问题,主要是：很多企业仍然采用人工手工浇铸的方式，自动化程度不高。这种方式带来了一系列问题,比如工人的劳动强度大,劳动效率不高,高温辐射会对人体造成伤害,在浇铸环境恶劣的条件下极易出现安全问题。本论文所研究的浇铸系统采用机械化浇铸方式代替人工手工浇铸方式,极大的解决了人工手工浇铸方式存在的问题。本论文采用虚拟样机技术研究有色金属浇铸系统。虚拟样机技术是一种新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。这些数字模型即虚拟样机(virtual prototype),将不同工程领域的开发模型结合在一起,它从外观、功能和行为上模拟真实产品,采用虚拟样机技术可以缩短产品开发周期,提高设计与制造的成功率。本论文所采用的设计方法值得广大有色金属冶金企业参考、借鉴。本文的主要工作及结论如下：1.通过调查研究,查阅大量相关文献资料,对在有色金属浇铸过程中导致问题的各种因素进行分析,确定合理的总体浇铸方案。2.应用虚拟样机技术对有色金属浇铸系统进行了建模,比较了几种不同的浇铸方案,并从中选出最优方案。3.以有限元法为基础,分析了有色金属浇铸系统中关键零部件的受力和变形,使产品可靠性得到了极大的保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及来源
• 1.2 虚拟制造技术
• 1.2.1 虚拟制造的分类
• 1.2.2 虚拟制造的关键技术
• 1.2.3 虚拟制造技术的研究与应用
• 1.2.4 虚拟制造技术存在的问题
• 1.3 课题的研究方法与主要内容
• 第二章 有色金属浇铸系统的总体方案设计
• 2.1 概述
• 2.2 有色金属锭坯成形方法和设备
• 2.2.1 锭坯生产方法分类
• 2.2.2 锭模铸锭
• 2.3 虚拟制造
• 2.3.1 虚拟制造技术在总体设计中的应用
• 2.3.2 虚拟装配
• 2.4 三维CAD软件的意义与选择
• 2.4.1 使用三维建模软件的意义
• 2.4.2 三维建模软件的选取
• 2.5 总体浇铸方案的设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 有色金属浇铸系统虚拟样机研究
• 3.1 虚拟样机技术概述
• 3.1.1 虚拟样机技术的相关技术
• 3.1.2 虚拟样机技术的特点
• 3.1.3 虚拟样机技术的工程应用
• 3.2 浇铸系统虚拟样机设计
• 3.2.1 中频炉炉体的结构设计
• 3.2.2 中频炉炉体结构的比较
• 3.2.3 浇铸机构的设计
• 3.2.4 脱模机构的设计
• 3.2.5 涂脱模剂机构的设计
• 3.2.6 浇铸系统旋转机构的设计
• 3.2.7 浇铸系统机架设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 浇铸机构的动态仿真及其比较
• 4.1 机械系统仿真概述
• 4.2 MATLAB语言简介
• 4.3 Simulink简介
• 4.4 运动学仿真
• 4.5 动力学仿真
• 4.6 铰链四杆浇铸机构的运动学仿真
• 4.6.1 浇铸机构的矢量环方程
• 4.6.2 矢量方程的求导
• 4.6.3 应用Simulink对偏置曲柄滑块机构进行运动学仿真
• 4.6.4 仿真结果
• 4.7 X、Y向小车浇铸机构的运动分析
• 4.8 平行四边形浇铸机构的运动分析
• 4.9 三种浇铸机构的比较
• 4.10 本章小结
• 第五章 浇铸系统的有限元分析
• 5.1 有限单元法
• 5.1.1 有限单元法简介
• 5.1.2 有限单元法分析问题的步骤
• 5.2 有限元模型的网格划分
• 5.2.1 网格数量
• 5.2.2 网格疏密
• 5.2.3 网格质量
• 5.2.4 位移协调性
• 5.3 ANSYS软件简介
• 5.4 基于ANSYS的浇铸系统旋转机架分析
• 5.4.1 ANSYS对旋转机架建模的基本流程
• 5.4.2 旋转机架的受力分析
• 5.4.3 旋转机架的加载和求解
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 工作重点与主要研究成果
• 6.2 进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间在公开刊物上发表的学术论文