Система автоматизации проектирования технологических параметров литья на основе моделирования обратной задачи охлаждения отливки

• Автор: Мальгавко, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 115 с.

Содержание

Обозначения и сокращения.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Обзор алгоритма проектирования технологии изготовления отливок.

1.2 Обзор интегрированной системы автоматизированного проектирования технологии изготовления отливок.

1.3 Компьютерное моделирование процессов литья

1.4 Температурные напряжения в отливках.

1.5 Критерии оптимальности условий затвердевания расплавов

1.6 Некорректные обратные задачи теплопроводности.

1.7 Формулировка целей и задач работы.

Глава 2. Описание методики синтеза параметров технологии литья на основе моделирования обратной задачи охлаждения отливки
2.1 Алгоритм процедуры моделирования обратной задачи охлаждения отливки
2.2 Математическая модель обратной задачи охлаждения отливки
2.3 Математическая модель учета скрытой теплоты кристаллизации
2.4 Математическая модель учета объектов воздействия на процесс охлаждения отливки.
2.5 Начальное распределение температуры в форме и объектах воздействия
2.6 Начальное распределение температуры в отливке.
2.7 Выводы по главе.
Глава 3. Автоматизация проектирования технологических параметров литья, оказывающих влияние на процесс охлаждения отливки.
3.1 Генерация конечноэлементной сетки отливки и формы
3.1.1 Реализация метода исчерпывания
3.1.2 Реализация метода граничной коррекции.
3.1.3 Оптимизация конечноэлементной сетки
3.2 Оптимизация технологических параметров
3.3 Визуализация результатов моделирования
3.4 База данных теплофизических характеристик материалов
3.5 Выводы по главе.
Глава 4. Экспериментальное подтверждение математической модели
4.1 Методика экспериментов и расчетов.
4.2 Результаты экспериментов и расчетов.
4.3 Выводы по главе.
Глава 5. Пример практического использования САПР Отливка.
5.1 Отливка Тавровая балка
5.2 Отливка Корпус насоса.
Выводы.
Список литературы


Развитие техники предъявляет высокие требования к качеству литых заготовок. Отливки должны иметь регламентированные механические свойства, физические и химические характеристики при наименьшем расходе металла. Проблема производства качественных отливок была и остается самой важной задачей литейного производства. Разработка бездефектной литейной технологии -основная задача технолога, потому что только такая технология гарантирует заявленные конструктором эксплуатационные характеристики изделия. Значительная часть отливок бракуется ко причине возникновения таких дефектов, как трещины, коробление, пористость. Эти дефекты являются следствием ошибок при проектировании технологии или несоблюдения температурного режима затвердевания металла от момента его попадания в форму до окончательного охлаждения отливки в форме. Причиной ошибок проектирования во многом является то, что данная группа дефектов не имеет на сегодняшний день достаточного количества научно обоснованных методик их прогнозирования. Температурный режим охлаждения отливки может определяться рядом технологических параметров, в частности геометрической формой отливки, расположением литников, и прибылей, температурой заливки, наличием холодильников, свойствами формовочных материалов и красок и т. Литье - один из способов изготовления детали, который предоставляет возможность реализации разнообразных технологических режимов формирования материала. Найти правильное сочетание технологических параметров непросто, так как область бездефектной технологии достаточно узка. Традиционный метод освоения литейной технологии - натурный эксперимент обходится очень дорого и не всегда возможен. Компьютерное моделирование на базе математических моделей давно стало универсальным и эффективным инструментом в руках технолога, но ввиду высокой трудоемкости численных методов, используемых в моделирующих системах, время оптимизации технических решений остается достаточно большим. Таким образом, актуальной является проблема разработки системы автоматизации проектирования параметров, оказывающих влияние на охлаждения отливки, с менее затратными алгоритмами оптимизации и математическими моделями, но без потерь адекватности. Разработка подобной САПР позволит повысить скорость и эффективность предупреждения дефектов, связанных с температурным режимом охлаждения отливки, свести к минимуму процедуру параметрического синтеза и высвободить время технолога для решения действительно творческих задач. Объект исследования: Процесс проектирования технологии литья. Обосновать критерий эффективности воздействий на процесс охлаждения отливки. Разработать методику синтеза технологических параметров литья, оказывающих влияние на процесс охлаждения отливки. Разработать математическую модель обратной задачи охлаждения отливки, учитывающую тепло физические характеристики металла отливки, материала формы и объекты воздействия на процесс формирования отливки. Разработать алгоритмы и создать систему автоматизации проектирования технологических параметров литья, оказывающих влияние на процесс охлаждения отливки. Разработана методика синтеза параметров, оказывающих влияние на процесс охлаждения отливки. Сформулировано решение обратной задачи охлаждения отливки на базе метода конечных элементов. Модернизирован алгоритм метода граничной коррекции объемных областей. Разработан алгоритм визуализации результатов моделирования. Разработана физическая модель базы данных теплофизических характеристик материалов. Практическая ценность работы заключается в разработке системы автоматизации проектирования технологических параметров, оказывающих влияние на процесс охлаждения отливки, «Отливка +». Реализация работы состоит во внедрении САПР «Отливка+» в процесс технологической подготовки производства отливок на ФГУП ОмПО «Иртыш». Глава 1. В литейном производстве выработана достаточно общая последовательность проектирования технологического процесса литья. Алгоритм проектирования технологии изготовления отливки включает следующие процедуры проектирования [, ] (Рисунок 1. Рисунок 1.