铝合金浇注系统及补缩系统设计与软件开发

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当前,铸造过程数值模拟技术得到了广泛发展,已经成为近年来国内外铸造领域研究的热点方向。国内近年来也开发了几款商业化铸造模拟软件,但同众多发达国家相比,国内商业化软件的水平仍然处于落后阶段。未来,基于传热原理的铸造凝固数值模拟、温度场数值模拟、铸造工艺计算机辅助设计以及材料数据库等将是铸造模拟软件发展的几个重要方向。本文以C++语言为系统程序开发语言,Microsoft Visual Studio 2010为程序开发环境,利用OpenGL技术实现了数据可视化图形显示,采用MySQL实现数据库的构架和管理,开发了铝合金浇注系统及补缩系统辅助设计软件。浇注系统设计部分通过对STL造型文件的分析,读取其几何信息,实现了三维实体文件的校正、分型面分析以及根据选择的铸造方法完成铸件浇注系统设计。补缩系统设计部分则根据CAE软件的初步模拟结果,分析结果中缺陷位置及凝固时间,验证缺陷位置孤立熔池的收缩量,从而完成铸件的补缩系统设计。同时,针对补缩系统设计建立了冒口数据库,并对数据库的维护功能进行了进一步的完善。本课题所开发软件的界面简洁美观,用户操作时只需要输入相关条件参数,系统后台进行大量的数据计算,同时,冒口、冷铁等知识库查询快捷方便,从而简化了铸造工艺设计流程。并且,工艺设计结果对实际的铸造生产具有较好的参考价值。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
1 绪论第11-17页
    1.1 课题的背景、目的及意义第11-13页
        1.1.1 课题的背景第11-12页
        1.1.2 课题的目的及意义第12-13页
    1.2 国内外现状与发展趋势第13-15页
        1.2.1 国内外现状第13-14页
        1.2.2 发展趋势第14-15页
    1.3 本课题主要研究内容第15-17页
2 铸造工艺辅助设计软件结构与功能第17-27页
    2.1 技术路线第17-18页
    2.2 开发环境与技术第18-21页
        2.2.1 Microsoft Visual Studio 2010 软件介绍第18页
        2.2.2 面向对象技术第18-19页
        2.2.3 Open GL技术第19-20页
        2.2.4 My SQL数据库第20页
        2.2.5 造型文件STL第20-21页
    2.3 软件结构和功能第21-25页
        2.3.1 系统需求分析第21-22页
        2.3.2 系统知识库数据分类第22-23页
        2.3.3 系统结构第23页
        2.3.4 系统主要功能第23-25页
    2.4 本章小结第25-27页
3 浇注系统设计第27-43页
    3.1 浇注系统概述第27页
    3.2 浇注系统组成及引入位置第27-29页
        3.2.1 浇注系统组成第27-28页
        3.2.2 浇注系统引入位置第28-29页
    3.3 砂型重力铸造浇注系统尺寸结构第29-32页
        3.3.1 浇注系统截面积计算第29-30页
        3.3.2 浇注系统各单元形状的确定第30-32页
        3.3.3 分型面的选择原则第32页
    3.4 低压铸造浇注系统设计第32-38页
        3.4.1 低压铸造原理第32-33页
        3.4.2 低压铸造浇注系统设计第33-34页
        3.4.3 低压铸造浇注工艺参数的设定第34-38页
    3.5 浇注系统辅助设计平台第38-42页
        3.5.1 浇注系统辅助设计平台的设计第38-39页
        3.5.2 浇注系统辅助设计平台的开发第39-42页
            3.5.2.1 铸件尺寸更改第39-40页
            3.5.2.2 铸件几何信息提取第40-42页
            3.5.2.4 浇注系统设计第42页
    3.6 本章小结第42-43页
4 补缩系统设计第43-58页
    4.1 补缩系统概述第43页
    4.2 数值模拟理论基础第43-44页
        4.2.1 有限差分法的基本原理第44页
        4.2.2 有限元法的基本原理第44页
        4.2.3 边界元法的基本原理第44页
    4.3 凝固过程传热原理及数值方法第44-50页
        4.3.1 传热基本方式第45-46页
        4.3.2 传热数学模型第46-47页
        4.3.3 边界条件第47-48页
        4.3.4 结晶潜热第48-49页
        4.3.5 孤立熔池第49-50页
            4.3.5.1 孤立熔池定义第49页
            4.3.5.2 孤立熔池收缩量第49-50页
    4.4 冒口设计第50-54页
        4.4.1 冒口分类及位置选择原则第51页
        4.4.2 冒口计算方法第51-54页
    4.5 冷铁设计第54-56页
        4.5.1 冷铁的作用第54-55页
        4.5.2 外冷铁的计算第55-56页
    4.6 补缩系统辅助设计平台第56-57页
        4.6.1 补缩系统辅助设计平台的设计第56页
        4.6.2 补缩系统辅助设计平台的开发第56-57页
    4.7 本章小结第57-58页
5 实例验证第58-71页
    5.1 低压铸造应用第58-63页
        5.1.1 低压铸造鼠笼转子工艺设计第58-61页
        5.1.2 低压铸造鼠笼转子实物对照第61-63页
    5.2 重力铸造应用第63-70页
        5.2.1 泵壳体浇注系统设计第63-66页
        5.2.2 泵壳体补缩系统设计第66-69页
        5.2.3 重力铸造泵壳体实物对照第69-70页
    5.3 本章小结第70-71页
结论第71-72页
参考文献第72-76页
攻读硕士期间发表的论文第76-77页
致谢第77-78页
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