数字化无模铸造精密成形机排砂系统研究

发布时间：2016-08-07 02:08

  本文关键词：数字化无模铸造精密成形机排砂系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《机械科学研究总院》 2013年

数字化无模铸造精密成形机排砂系统研究

李杰  

【摘要】：随着市场全球化以及制造业竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，较短的新产品开发、研制、生产周期已经成为制造业的必然趋势，市场对于个性化产品的需求日益增加[1]。传统的铸造存在劳动强度大、制造周期长和质量一致性等问题。无模铸造作为一种快速铸造成形技术，改变了传统铸造中的造型、制芯方式，省去了模具制造环节，节省了产品开发时间。排砂除尘系统是无模铸造成形机的重要组成部件。砂型加工过程中废砂滞留在砂型中，尤其有深孔、窄槽的型腔，如有废砂残留会很快的磨损刀具，严重影响加工质量、刀具寿命。于是本论文开展了无模铸造成型机排砂系统研究。 本文结合风沙气固双相流的相关理论以及前人相关的坡面砂粒起动风速的研究，得到30/50目非均匀覆膜砂的临界启动风速。通过空气动力学与气体射流等相关理论，得到高压喷嘴数值模拟的边界条件，建立高压节气喷嘴在吹砂过程中的空气域模型，对高压喷嘴的高速射流进行数值模拟，得到单喷嘴空气吹扫流场域与喷嘴环缝的科恩达空气放大效应、壁面效应，以及可以利用壁面效应容易的找到试验中孔的中心位置；并通过分析不同砂层厚度的砂子，得到砂粒的临界起动风速与计算得到的临界风速的误差值为7%，30/50覆膜砂的临界起动风速即为2.85m/s. 通过建立四喷嘴模型，利用Fluent流体软件对其进行初步的模拟仿真，得到四喷嘴对吹机构可以产生沿刀具一股竖直向下的气流，此气流可以有效的排出正在加工砂型中的深孔或窄槽中的废砂。通过数值模拟与实验对比研究分析，喷嘴的偏置距离为刀具的半径时，为喷嘴最佳的偏置距离、喷嘴的角度为60°、距离在64mm~80mm之间时，气流的能量损失最少、流速最大，对排除深孔、窄槽中的废砂最为有利，得到最佳的喷嘴布局设计。 设计并制造了一套适应于机械科学研究总院研发的数字化无模铸造成形机的随行排砂系统，并通过此排砂系统对喷嘴的偏置、气流量、孔径比、砂粒的目数进行实验分析，得到结论：孔径深比越大、砂粒目数越大，排砂效果越好；气流量对排砂的影响不大。径深比为排砂的关键因素，通过选用合适的气流量以实现绿色生产，不造成资源浪费。

【关键词】：
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG249
【目录】：

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