基于虚拟制造的颚式破碎机机架成形分析及研究

发布时间：2019-12-01 04:33

【摘要】：颚式破碎机的机架占整机重量的比例很大，其中铸造机架占50%，焊接机架占30%。在当前，国内颚式破碎机大都采用铸造机架，而国外大都采用焊接机架，甚至动颚也采用焊接结构。焊接和铸造过程中，，材料都经历了复杂的物理化学作用，涉及高温、传热、冶金、力学等方面，产生很大的热应力和残余应力，可能使构件产生裂纹和变形，直接影响了构件的尺寸精度及力学性能，而且有可能导致构件的报废。对焊接和铸造过程进行模拟可以为优化工艺、提高尺寸精度和使用寿命提供科学的参考依据，具有很大的意义。对此，本文主要做了以下研究工作： 1）破碎机机架焊接过程的模拟运用有限元软件ABAQUS，进行了划分网格和分配材料，采用内生热的方式模拟焊接过程，利用生死单元法模拟焊接材料的添加，施加了必要的边界条件，编写了热源模型及其移动方式的Fortran语言子程序，运用顺序耦合算法计算模型的温度场和应力场。所建模型获得了焊接过程中破碎机机架的瞬态温度场、应力场和残余应力场，模拟表明焊件的应力主要集中在焊缝及其附近的区域，应力最大幅值超过了500MPa，离焊缝越远，应力越小。对破碎机机架进行预热后，残余应力降低至454MPa，减小了13.5％，经过焊后热处理，残余应力降低至292MPa，减小了44.4％，与实际较为相符。 2）破碎机机架铸造过程的模拟通过对模型进行适当的假设，运用有限元软件ProCAST，设计了颚式破碎机机架的浇注系统，在PreCAST中完成了模型的网格划分和材料分配，定义了热传导和应力计算的边界条件，赋予了合理的运行参数，最终完成了颚式破碎机机架的铸造模型的建立。所建模型获得了铸造过程中的瞬态温度场、应力场分布及金属液流动行为等。模拟结果表明：浇注过程平稳，金属液的液面缓慢上升，浇注6.7s后充满整个型腔，此过程无明显的飞溅和卷入空气现象，随着冷却过程的进行，外加的明冒口液面下降，补充了机架在凝固过程中的收缩，较好的完成了充型过程；通过对比机架在x、y、z方向的应力，说明内应力主要是由于冷却收缩受到铸型的机械阻碍而产生的，较大的应力集中出现在机架的拐角处及其与冒口结合处，最大等效应力超过了300MPa。所得结果为实践提供了理论依据，为进一步研究消除铸造应力提供参考。
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虚实关系,计算机

它结合了众多核心技术，具有高科技、前沿性和企业整体效率。技术是指在计算机虚拟环境下，模拟产品和制造设备的现实据支撑下，进行产品生产完整生命周期的一体化模拟仿真过、综合的可运行制造环境，广泛运用于制造业的各个环节，了重要作用，是先进制造技术与工业创意的综合体现和运用造概述拟制造系统的实质，是用计算机来建立目标生产环节的三维的信息、知识和经验，通过计算机处理系统和交互式输入输产辅助系统，用以取代或扩展实物生产的功能[2]。它是生产——计算机（虚）之间的内在关系的表现，如图 1-1 所示。

有限元,步骤

图 2-1 有限元求解步骤Fig.2-1 The calculation process of finite element method热过程分析理论热概述据热力学第一定律，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变[19]。根据以上定律，变化时，设与环境之间交换的热为Q，与环境交换的功为W ，可得系统内能 U Q W（2不考虑做功的情况下，对于稳态热分析，上式可表示为 U Q 0（2
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457;TG24

【参考文献】