Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Конструкторский раздел
Название:
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. Проектирование загрузочного устройства крупно-габаритных изделий

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Конструкторский раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:
  1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. Проектирование загрузочного устройства крупно-габаритных изделий

 

  1. 1 Проектирование загрузочного устройства для крупногабаритных корпусных деталей

 

Данный раздел посвящен проектированию загрузочного устройства.

   Загрузочное устройство – предназначено для захватывания предметов обработки и удержания их в процессе перемещения.

   В зависимости от принципа действия загрузочные устройства делят на механические, вакуумные и магнитные. По числу рабочих позиций загрузочные устройства всех типов разделяют на однопозиционные и многопозиционные. Захватные устройства изготавливают несменными и сменными.

Учитывая массу и габаритные размеры деталей, выбрано загрузочное устройство механического типа. Захват детали производится по двум внутренним поверхностям магистральных фланцев и внутренней поверхности центрального фланца. Вид захвата определяется формой, массой и свойствами захватываемого предмета.

   К захватным устройствам предъявляются следующие требования:

1.Надежность захватывания и удержания объекта во время перемещения.

2. Недоступность повреждений предмета обработки.

3. Возможность установки детали на приспособление.

Так как заготовка характеризуется большими габаритными размерами, массой, а также отсутствие необходимости в быстрой смене заготовок на паллете станка выбираем однопозиционное загрузочное устройство для корпусных изделий.

Три зажимные губки, свободно установлены на своих осях. На цилиндрической поверхности губки  выполнены червячные зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с червяком. Крутящий момент червячному валу через муфту передает мотор-редуктор, установленный на раме загрузочного устройства.

   Расчет ЗУ включает: нахождение крутящего момента, действующего на червячное колесо, геометрический и силовой расчет червячной передачи, определение момента на червяном валу и выбор мотор-редуктора. Далее по общей массе заготовки и загрузочного устройства определяется требуемая таль к консольному крану.

Объект  непосредственно  поддерживается  губками,  силы  трения  практически  не  участвуют  в  удержании. По необходимой скорости закрепления губками заготовки, примем число оборотов червячного колеса равным 3 об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем крутящий момент на червячном колесе.

Исходные данные:

1.Масса губки 15 кг.

 

Рис 4.1 Схема действия сил

 

Составляем уравнение моментов относительно точки А:

        ;

Нмм;

Произведем геометрический и силовой расчет червячной передачи по справочной литературе [4].

Исходные данные:

1.Крутящий момент на червячном колесе 15,9 Нм;

2.Число оборотов на червячном колесе 3 об/мин;

3. Число оборотов червяка 24 об/мин;

По справочной литературе [4] определяем основные параметры червячной передачи:

1. Межосевое расстояние 80мм;

2. Модуль 4мм;

3. Коэффициент диаметра червяка 8;

4. Число витков червяка 4;

5. Число зубьев червячного колеса 32;

Остальные параметры червячной передачи определяем по программе Компас-Shaft-2D.

Рис 4.2 Ввод данных для геометрического расчета

 

Рис 4.3 Ввод данных для расчета на прочность

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчета сведем в две таблицы.

Таблица 4.1

 

Геометрический расчет цилиндрической червячной передачи

Наименование параметра

Червяк

Червячное колесо

Исходные данные

Число витков (число зубьев)                                        

4

32

Модуль

4.000

Коэффициент диаметра червяка                                

  1. 8.000

Вид обработки червяка                                              

точение

Угол профиля исходного контура                                     

20°00'00"

Коэффициент высоты головки                                         

1.0

Коэффициент расчетной толщины                                      

1.571

Коэффициент радиуса кривизны переходной кривой                                   

0.300

Коэффициент радиального зазора у поверхности переходной кривой                                                  

0.200

Степень точности                                                  

7-C

7-C

Коэффициент смещения червяка                                       

0

|                                       Определяемые параметры                                          

Межосевое расстояние, мм                                           

80.000

Передаточное число                                                 

8.000

Делительный диаметр, мм                                            

32.000

128.000

Начальный диаметр червяка, мм                                              

32.000

Делительный угол подъема                                           

26°33'54"

Начальный угол подъема                                              

26°33'54"

Основной угол подъема                                              

32°48'30"

Основной диаметр червяка, мм                                       

24.819

Высота витка червяка, мм                                               

8.800

Высота головки витка червяка, мм                                   

4.000

Диаметр вершин, мм                                                 

40.000

136.000

Наибольший диаметр червячного колеса, мм

140.000

Длина нарезанной части червяка, мм                                 

72.000

Ширина венца червячного колеса, мм                                 

26.800

Радиус кривизны переходной кривой червяка, мм            

1.200

Радиус выемки поверхности вершин зубьев червячного колеса, мм

12.000

Радиус выемки впадин червячного колеса, мм             

20.800

Угол скашивания торцев зубчатого венца червячного колеса      

44°51'02"

Контролируемые и измерительные параметры

Расчетный шаг червяка, мм                                           

12.566

Ход витка, мм                                                      

50.265

Делительная толщина по хорде витка червяка, мм

5.621

Высота до хорды витка, мм                                          

4.049

Диаметр измерительного ролика, мм                                  

8.282

Размер червяка по роликам, мм                                      

49.867

Отсутствие подрезания зубьев червячного колеса           

выполнено

Отсутствие заострения зубьев червячного колеса

выполнено

Коэффициент перекрытия                                             

1.702 

Наименьшая суммарная длина контактных линий           

42.933

 

Таблица 4.2

 

Расчет на прочность при действии максимальной нагрузки

Наименование параметра

Червяк

Червячное колесо

Исходные данные

Число витков (число зубьев)                                        

4

32

Модуль

4

Коэффициент диаметра червяка                                

8

Вид обработки червяка                                              

точение

Угол профиля исходного контура                                     

20°00'00"

Степень точности                                                  

7-C

7-C

Коэффициент смещения червяка                                       

0

Межосевое расстояние, мм                                            

80.000

Передаточное число                                                 

8.000

Твердость поверхности червяка, HRC                                 

45

Марка материала                                                          

БрОЦС5-5-5

Исходная расчетная нагрузка, Н*м                                   

16.000

Число оборотов на червяке, об/мин                                      

24.000

Определяемые параметры

Скорость скольжения, м/с                                               

0.045

Расчет на контактную прочность

Расчетное контактное напряжение, МПа                               

86.428

Допускаемое контактное напряжение, МПа                                        

400.000

Коэффициент запаса по контакту                                     

4.628

Расчет на прочность при изгибе

Расчетное напряжение изгиба, МПа                                   

9.915

Допускаемое напряжение изгиба, МПа                                 

80.000

Коэффициент запаса по напряжениям изгиба         

8.069

 

Определим силы в зацеплении червячной передачи:

Окружная сила червячного колеса (Ft2) и осевая сила червяка (Fa1)

 Н;                                         (4.1)

Окружная сила червяка (Ft1) и осевая сила червячного колеса (Fa2)

 Н;                       (4.2)

Радиальная сила червяка (Fr1) и червячного колеса (Fr2)

 Н;                                 (4.3)

где:

Т2=15900 Нмм – крутящий момент;

d2=128 мм - делительный диаметр червячного колеса;

γ=26˚ - делительный угол подъема;

ρ=3,3 – угол трения.

  1. Определим крутящий момент червяка

Нм;                                      (4.4)

 

По крутящему моменту и числу оборотов на червяке выбираем цилиндрический мотор-редуктор  SF8156. [19 ]

 

 

Таблица 4.3

Характеристика мотор-редуктора

 

Номинальная частота вращения вых. вала, об/мин

24

Номинальный крутящий момент на выходном валу, Нм

30

Масса, кг

14

Мощность, Вт

166

 

По суммарной массе заготовки и загрузочного устройства выбираем таль электрическую ТЭ 200-5110 со следующими характеристиками:

Таблица 4.4

Характеристика тали

 

Грузоподъемность

2 т

Скорость подъема, м/мин (м/с)

4 (0,065)

Скорость передвижения, м/мин (м/с)

24 (0,4)

Высота подъема, м 

6,3

Высота подъема, м 

1,7+0,18

Масса тали, кг

213

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 2. Автоматизация конструкторско-технологической подготовки в литейном производстве

 

В условиях рыночной экономики каждое промышленное предприятие, основным источником существования которого являются доходы от реализации выпускаемой продукции, способно обеспечить успешное ведение бизнеса только при условии разработки и производства высококачественной продукции в кратчайшие сроки и с минимальной себестоимостью.

Трудность состоит в том, что необходимо постоянно совершенствовать производственные технологии, т.е. совокупности способов и технических средств обеспечения процессов разработки и производства продукции. Опыт развития всех отраслей мировой промышленности неопровержимо доказывает, что в современных условиях только таким способом можно обеспечить экономическую стабильность предприятия и, как следствие, на серьезной основе строить перспективные планы развития.

Перспективные промышленные технологии для предприятий отечественной промышленности является одним из важнейших факторов рыночной выживаемости. Благодаря внедрению современных информационных технологий в промышленность достигается качественно новый уровень производства и производственных отношений:

- существенно сокращаются сроки разработки, проектирования, подготовки
производства и выпуска изделий;

- существенно сокращается трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость

и другие виды ресурсов, необходимых для разработки и производства изделий;

- расширяется ассортимент выпускаемой продукции;

- повышается уровень сложности и качество выпускаемой продукции;

- повышается фактор творчества в работе и квалификация персонала.

Математическое моделирование и литейные технологии

В различных областях науки и техники широко используется метод математического моделирования. Этот метод включает в себя разработку физических и математических моделей, численных методов и программного обеспечения, проведение численного эксперимента с привлечением средств вычислительной техники (его результаты анализируются и используются в практических целях). В технике и технологии преимущества метода математического моделирования очевидны: оптимизация проектирования, сокращение затрат на отработку, повышение качества продукции, уменьшение эксплуатационных расходов и т.д. Математическое моделирование существенно преобразует также сам характер научных исследований, устанавливая новые формы взаимосвязи между экспериментальными и математическими методами.

Применение математического моделирования в литейной промышленности привело к появлению большого числа программных пакетов, с помощью которых более или менее успешно решаются задачи, с которыми литейщики сталкиваются в повседневной практике.

В основе математической модели литейных процессов лежат уравнения тепломассопереноса: уравнения теплопроводности, Навье-Стокса, диффузии, кинетические уравнения фазовых превращений и т.д. Расчетная область включает не только объем, занимаемый расплавом, но также и формообразующую среду с различными граничными и начальными условиями.

Программы для моделирования литейных процессов, распространенные в настоящее время, в основном различаются степенью полноты учитываемых при моделировании факторов. Второе различие связано с методами получения и решения разностных уравнений: уравнения тепломассопереноса могут быть записаны в дифференциальном или интегральном виде.

Метод конечных разностей (МКР)

Базируется на уравнениях в дифференциальной форме, при этом дифференциальные операторы заменяются конечно-разностными соотношениями различной степени точности. Как правило, они строятся на ортогональных сетках (прямоугольной, цилиндрической и т.д.). Это позволяет факторизовать операторы и свести решение многомерной задачи к последовательности одномерных задач, а значит намного упростить и ускорить решение общей системы уравнений. К недостаткам следует отнести плохую аппроксимацию границ сложных областей, что не слишком принципиально для уравнений теплопроводности, но довольно существенно для уравнений гидродинамики. Метод также плохо работает в случае тонкостенных отливок, когда толщина стенок становится сравнимой с шагом сетки.

Метод конечных элементов (МКЭ) и метод конечного объема (МКО)

        Базируются на уравнениях тепломассопереноса в интегральном виде. Область, в которой решаются уравнения, разбивается на элементы, внутри которых строятся аппроксиманты функций на основе системы базисных функций, определенных на элементе. «Проектируя» интегральные уравнения на эти базисы, получают систему разностных уравнений. Эта система значительно сложнее принятой в МКР, ее решение требует больших ресурсов памяти и немалого времени. Преимущество МКЭ - хорошая аппроксимация границы, недостатки - необходимость добротного генератора конечных элементов, сложность уравнений, невозможность факторизации.

Модификации МКО пытаются соединить в себе простоту и факторизацию МКР и хорошую аппроксимацию границ между различными материалами и различными фазами.

Наиболее наглядно разница между МКЭ и МКР видна по способу дискретизации геометрии. При МКЭ расчетная геометрия (КЭ-сетка) представляет из себя набор относительно крупных неправильных треугольных пирамид непрерывно без пересечений заполняющих расчетную область произвольной конфигурации - собственно геометрию моделируемого объекта. Применительно к ЛП это будет геометрия отливки и формы. (На самом деле вид конечного элемента может быть любым, в том числе и с криволинейными гранями, однако чаще всего используются тетраэдальные четырех узловые элементы.) При МКР расчетная геометрия чаще всего представляет из себя набор относительно мелких параллелепипедов, полученных наложением непрерывной прямоугольной ортогональной сетки на прямоугольную расчетную область, в которую вписана геометрия отливки и формы. (В общей разностной постановке конфигурация ячейки может быть и не параллелепипедом, а например в 2D правильным шестиугольником, но неортогональные сетки практически не применяются.) На рис.4.4 показан пример элементных и разностных разбивок для цилиндра.

 

Рис.4.4. Разбивки цилиндра при МКЭ и МКР при близких значениях густоты сетки.

 

Степень дискретности разбивки определяется в МКЭ и МКР несколько по разному. В МКЭ значения расчетной функции определяются в узлах сетки, поэтому размерность матрицы при решении зависит от количества узлов сетки (места, где сходятся вершины элементов), а не от количества элементов (тетраэдальных пирамид), которых обычно в несколько раз больше, чем узлов. В МКР же количество узлов и количество ячеек (параллелепипедов) близки по значениям, однозначно связаны друг с другом и густоту сетки обычно определяют количеством ячеек. На рис.4.4 видно, что при близких значениях дискретности конечно-элементная сетка гораздо более адекватно описывает реальную геометрию. Более того, очевидно, что разностная сетка, в отличие от элементной, даже при очень большей густоте всегда принципиально неправильно будет описывать любые поверхности непараллельные граням габаритного параллелепипеда, представляя их «зубчатым» рельефом. К особенностям сетки МКЭ можно отнести также то, что все узлы элементной сетки, в отличие от разностной сетки, находятся непосредственно на реальной поверхности моделируемого тела, причем это правило сохраняется при любой, даже очень грубой дискретности элементной сетки. Кроме того, дискретность элементной сетки может легко изменяться – в относительно массивных частях геометрии (прибыли и т.п.) сетка может быть в несколько раз разреженнее, чем в областях с мелкими фрагментами (тонкими стенками и т.п.). Узлы же разностной сетки с увеличением густоты лишь приближаются к реальной поверхности и в общем случае всегда находятся либо «над», либо «под» ней. В общем случае ошибка в линейных размерах тела при разностной разбивке достигает размера ячейки.

Практика показывает, что оптимальный подход состоит не в выборе какого-то одного метода решения, а в использовании комбинации различных методов - это позволяет получить выигрыш в скорости, точности и адекватности получаемых результатов экспериментальным данным.

 

Рассмотрим возможности моделирования литейного процесса на основе программных продуктов: SolidCAST,   ProCAST, и САПР “Отливка”.

 

SolidCAST является одним из самых доступных и распространенных программных комплексов, направленным на решение технологических задач в литейном производстве.

 

Основные возможности по SolidCAST:

- расчет любых видов гравитационной заливки;

- литье под низким давлением;

- встроенный мастер создания прибылей;

- встроенный мастер создания литниковых систем;

 

SOLIDCast позволяет увидеть процесс кристаллизации отливки до производства оснастки, обнаружить и исправить ошибки. Заливка тестовой отливки производится – на экране, а не в цехе. Разработка прибылей, литниковой системы и их испытание ведется до производства первой реальной отливки. Анализ литья – это снижение сроков, производство высококачественных отливок с максимальным выходом годного. Это означает снижение стоимости, увеличение прибыли и повышение конкурентоспособности литейного производства.

 

Рис 4.5 Процесс литья стального корпуса вентиля

 

SOLIDCast может применяться для моделирования заливки серого и ковкого чугунов, сталей, алюминиевых, магниевых, медных и никелевых сплавов, а также любых других. В базе данных программы, содержатся несколько сотен сплавов.

 

С помощью SOLIDCast возможно смоделировать процессы литья в землю, в кокиль, по выплавляемым моделям. Можно использовать любые элементы, как то: утеплители, холодильники, доливка в прибыли, каналы охлаждения, нагревательные элементы, а также всё, что используется в литейном производстве.

SOLIDCast содержит мастера проектирования прибылей и литниковых систем. Также есть мастер расчёта прибылей чугунных отливок и стопорных ковшей. Эти инструменты позволяют спроектировать технологию с нуля за считанные минуты, используя реальные расчёты и не основываясь на приблизительной оценке простой геометрии!!

В SOLIDCast можно импортировать 3D модели из любой CAD-системы, или построить её средствами самой системы.

Графическое отображение результатов – очень мощное средство представления информации. Можно создавать не только цветные иллюстрации, но и AVI-файлы.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 4.6 Модель алюминиевой  отливки с литниковой системой, спроектированные с помощью SolidCast

 

К основной программе SolidCAST может быть подключено еще два дополнительных модуля: FLOWCast и OptiCAST

 

 

FLOWCast - это гидродинамический модуль.  FLOWCast работает в совокупности с системой анализа литья металлов SOLIDCast и использует модели этой системы.

Гидродинамический анализ позволяет увидеть на экране монитора как расплавленный металл протекает через литниковую систему и заполняет полости формы. FLOWCast моделирует конвекцию, передачу и излучение тепла в полостях формы. Это позволяет предупреждать и исправлять такие виды брака, как недоливы, преждевременная кристаллизация и перегрев формы, появление оксидных плён или эрозия формы из-за высокой скорости течения металла.

FLOWCast имеет два вида анализа заполнения формы. Первый – быстрый алгоритм, который имеет несколько упрощающих допущений. Для большинства процессов быстрый алгоритм обеспечивает быстрый и точный гидродинамический анализ течения металла во время заполнения с расчётом температурных полей.

 

Рис 4.7 Заполнение оболочки с помощью FLOWCast

 

Полный алгоритм обеспечивает полный набор возможностей – “Компьютерный гидродинамический анализ” для анализа течения металла с использованием решения уравнения Навье-Стокса. С помощью FLOWCast возможно проанализировать распределение температурных полей, скорости течения и давление металла во время заполнения под любым углом зрения и в любом сечении.

 

FLOWCast интегрирован в SOLIDCast и использует модели и сетки, созданные в SOLIDCast. Поскольку SOLIDCast - это самая простая в использовании система моделирования литья, гидродинамический модуль также очень прост в работе. Необходимо только импортировать из CAD-системы 3D-модель или создать её в SOLIDCast средствами самой системы и запустить FLOWCast для начала гидродинамического анализа.

  

Результаты расчёта из FLOWCast могут быть использованы в SOLIDCast для моделирования кристаллизации отливки на основе полученных данных, что в итоге даёт полный комплекс для моделирования литейных процессов.

 

Рис 4.8 Трассирование потока в алюминиевой отливке

 

OptiCAST позволяет оптимизировать разработку литейной технологии.

 

Оптимизация – это технология, когда инженер берёт за основу начальный вариант построения технологии изготовления отливки с прибылями и литниковой системой в виде 3D-моделей в системе SOLIDCast. Затем необходимо выбрать следующие параметры:

 

1.Переменные параметры: Это параметры, которые могут изменяться во время поиска оптимального решения. Типичным примером является высота и диаметр литейной прибыли. Другим примером может быть температура расплава, время заливки или начальная температура формы.

 

2. Ограничения: Это параметры качества, согласно которым будет приниматься решение и приемлемости результатов. Например, степень пористости может выступать в качестве параметра оптимизации, ограничивая численно минимально допустимое значение плотности материала. Выход годного также может выступать в качестве ограничения.

 

3. Оптимизирующая функция: Это тот параметр, который следует увеличить или уменьшить в целях оптимизации. Например, это может быть увеличение выхода годного, уменьшение пористости или снижение общего времени кристаллизации.

 

Когда все параметры заданы, запускается процесс Оптимизации. Это подразумевает серию расчётов, в каждом из которых переменные изменяются, изменение модели, расчёт и оценка результатов – всё проходит полностью в автоматическом режиме без участия пользователя до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.

 

 

Используя OPTICast, инженер-технолог может начать работать с исходным вариантом технологии и позволить компьютеру изменять её и анализировать для достижения приемлемого – оптимального – результата.

 

Сейчас впервые технология компьютерного моделирования входит в литейное производство в качестве действенного и простого в использовании инструмента для проектирования литейных технологий. OPTICast позволяет повысить выход годного и качество получаемых отливок до оптимального уровня, в то время как инженер освобождается от необходимости тратить время на проектирование технологий путём повторяющихся проб и ошибок.

Рис 4.9 Стальная отливка с оптимизированными прибылями 13% увеличение выхода годного достигнуто автоматически, с заданным качеством отливки

 

Программный комплекс ProCAST позволяет решать практически любые технологические задачи, связанные с литьем металлов.

ProCAST позволяет моделировать любую литейную технологию:

- любая гравитационная заливка (литье в кокиль, в ПГС, по выплавляемым моделям и т.д.);

- литье под регулируемым давлением (литье под высоким давлением, литье под низким давлением, литье с противодавлением, литье вакуумным всасыванием и т.д.);

- центробежное литье;

- непрерывное литье;

- литье по газифицируемой модели.

Программа ProCAST имеет отличный встроенный генератор 2D и 3D сеток, позволяющий получить максимально корректную расчетную сетку за минимальное время.

Рис 4.10 Расчетная сетка

Имеется встроенный химический калькулятор, благодаря которому можно получить все необходимые тепло-физические свойства любого сплава прямо в программе

 

Программа ProCAST позволяет определить:

- распределение тепловых полей в отливке и форме;

- оценить уровень возникающих напряжений в отливке и металлической оснастке

позволяет расчитывать цикличные нагрузки.

 

ProCAST отвечает задачам производства

Основанный на проверенной технологии конечных элементов, ProCAST представляет законченное решение, охватывающее широкий спектр процессов литья металлов и сплавов.

Покрытие всех производственных задач для широкого спектра процессов литья.

 

Литьё в землю, гравитационное, наклонное литьё.

Ключевые факторы успеха в гравитационном литье связаны с оптимизацией системы литников и исключением областей возможной усадки.

 

Литьё по выплавляемым моделям, литьё в оболочковые формы.

ProCAST хорошо приспособлен для решения задачи литья по выплавляемым моделям. Например, ProCAST может автоматически генерировать сетку, отражающую оболочковую форму, допускает неодинаковую толщину и многослойность. При этом учитывается теплоизлучение с эффектами затенения, которые важны для высокотемпературных сплавов.

ProCAST предоставляет возможность моделирования заполнения формы, затвердевания и формирования микроструктуры.

Расположение стояков и применение изолирующих или экзотермических подводов, их влияние на усадку может быть изучено на компьютере и визуализировано на экране для достижения оптимального качества отливки.

 

Литьё в кокиль под низким давлением

Чтобы реально воспроизвести заводские условия можно проводить моделирование рабочих циклов формы до состояния, когда температурные условия выйдут в стационарный режим. Рассчитанные температурные поля дают возможность рассчитать заполнение формы и затвердевание отливки.

Параметры процесса могут быть отрегулированы так, что будет достигнуто оптимальное качество процесса за наименьшее время.

 

Литьё в кокиль под высоким давлением

ProCAST позволяет решать такие специфичные задачи литья под высоким давлением как жидкая штамповка и литье в полутвердой фазе. Оптимальный профиль скоростей плунжера, конструкция литников и проливаемость могут быть легко определены в процессе моделирования даже у тонкостенных изделий. Термомеханические циклы кокиля могут рассчитываться не только с целью увеличения его жизненного цикла, но и для повышения производительности, снижая таким образом риски и затраты.

 

ProCAST является модульной программой.

 

Это позволяет подобрать наиболее оптимальную конфигурацию для пользователя, а так же подключать по мере необходимости новые модули к уже имеющимся.

 

Основные модули ProCAST:

 

MeshCAST – модуль подготовки расчетной сетки. В MeshCAST создается как двухмерная, так и объемная расчетная сетка. Так же возможен импорт поверхностной сетки в форматах STL, Patran и некоторых других. MeshCAST изначально был разработан как генератор расчетной сетки для анализа литейной технологии.

 

PreCAST – модуль подготовки исходных данных для решения задачи. В этом модуле задаются все характеристики процесса, используемые материалы и т.д. Главной особенностью модуля PreCAST является наличие встроенного химического калькулятора, благодаря которому отпадает необходимость в поиске данных о сплавах на стороне. Вы заносите химический состав сплава и получаете все необходимые для расчета тепло-физические свойства материала.

 

ProCAST основан на проверенной конечно-элементной технологии.

Конечно-элементный метод подразумевает точность представления геометрии и меньшее число элементов, необходимых для моделирования тонкостенных отливок.

Наилучшее описание геометрии

Конечно-элементные сетки начинаются с элементов, расположенных на поверхности геометрических фигур и далее располагаются автоматически сквозь весь внутренний объем, что обеспечивает отличное геометрическое описание тела.

 

Меньшее число элементов

Конечно-элементный метод позволяет представить геометрию с помощью элементов разного размера. Тонкие секции или области сложных фигур могут иметь элементы мельче, чем в других областях, обеспечивая точночть расчетов и представления и снижая число необходимых элементов.

 

Высокая точность

Затвердевание, деформация и течение жидкого металла вдоль стенок сложной формы по тонким каналам лучше всего рассчитывается с помощью конечных элементов в виду сглаженности и точности сетки.

 

ProCAST создан специалистами по литью для решения металлургических проблем

 

Решатель течения

Благодаря точному конечно-элементному описанию геометрии становится возможным предсказание течения металла в форме и выявление следующих недостатков:

Размывание песчаной формы и турбулентное течение;

Дефекты заполнения и холодные спаи;

Воздушные карманы;

Расположение засоров.

Расчеты течения проводятся с помощью уравнения Навье-Стокса и могут быть проведены совместно с термическим анализом и вычислением напряжений.

 

Холодные спаи и дефекты заполнения

Некоторые критические условия, такие как холодная форма, маленькая скорость заполнение или низкая температура отливки, могут вести к проблемам с заполнением. Совместные расчет течения и термический анализ позволяют конструктору оценить падение температуры расплава во время заполнения формы. Преждевременное затвердевание может существенно повлиять на характер заполнения. Учитывая этот феномен, ProCAST так же прогнозирует когда и где могут возникнуть недолив или холодный спай. Необходимые конструкционные изменения могут быть проверены с очень малыми затратами, непосредственно на компьютере.

 

Воздушные карманы

Воздушные пузырьки и окисные плены в местах ограниченного течения ухудшают качество отливаемой детали. ProCAST позволяет моделировать турбулентное течение, которое может привести к неметеллическим включениям. Места появления данных дефектов могут быть легко найдены. В этом случае можно оптимизировать литниковую систему и местоположения выпоров и шлаковиков при литье под высоким давлением.

 

Усадочная раковина

В процессе затвердевания при кажущейся гладкости протекания процесса на поверхности в отливках могут возникать серьезные дефекты. Например, когда стояки не обеспечивают достаточной подпитки, могут возникнуть крупные дефекты, такие как усадочные раковины. ProCAST дает возможность бороться с этими дефектами для всех типов сплавов путем модификации и изменения размеров и мест литников.

Время жизни формы, «горячее» растрескивание и разломы

В ProCAST осуществлена уникальная возможность совмещенных термического, гидродинамического расчета и расечта напряжений. Полный анализ проводится одновременно на одной и той же сетке. С помощью ProCAST можно изучить термальные нагрузки на форму во время ее заполнения, а так же влияние зазора между отливкой и формой при затвердевании. Горячие трещины, пластические деформации, остаточные напряжения и геометрические отклонения - это те задачи, которые успешно решаются нашими клиентами.

 

Пористость

Макропористость легко рассчитывается с помощью стандартного решателя. Микропористость требует дополнительного модуля для точного расчета интердендритной усадки и газового наполнения.

 

САПР "Отливка"

 

 Предназначена для разработки технологии изготовления отливок из черных и алюминиевых сплавов в сырых разовых формах и алюминиевых сплавов литьём под давлением. Основана на систематизированных и упорядоченных современных представлениях и знаниях в области литейного производства. Обеспечивает высокий уровень проектирования и разработку оптимальной и наиболее экономичной технологии изготовления отливок.

 

Наименование программ, входящих в САПР «Отливка»:

Оценка технологичности.

Позволяет проработать чертеж детали с целью определения возможности изготовления отливки выбранным способом. В процессе диалога заполняется и накапливается необходимая технологическая документация.

 

САПР «Чертеж отливки»

Предоставляет возможность технологу в диалоговом режиме в зависимости от конструктивных особенностей отливки и технологии изготовления (опочная или безопочная формовка, литье алюминиевых сплавов под давлением). 

1.1. Определить:

1.2. Разработать и оформить чертеж отливки в соответствии с требованиями ЕСКД.

 

САПР «Технология литейной формы».

Позволяет: определить границы сложного стержня, параметры знаковых частей для простого стержня, разработать схему технологии литейной формы с размещением стержней и болванов; разработать или выбрать схему ЛПС и провести расчет для отливок.

 




Комментарий:

Раздел дипломной работы полный, все есть!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы