齿轮铸件高频多维振动铸造成型工艺研究.pdf

川II I I I II ／i l lI I III I I I ／I I I II I ／1 1 Y 3 7 4 8 6 4 4 安旋理工大学 分类号T D 4 2 1 单位代码1 0 3 6 1 论文题目齿轨铸件高频多维振动铸造成型工芝婴究 专业名称机械工程 导师姓名 王盛至塾握 完成时间 2020 年6 月7 日 万方数据 中图分类号 学科分类号 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 齿轨铸件高频多维振动铸造成型工艺研究 作者姓名金这笠 专业名称扭越王程 研究方向蟹篚扭撼皇扭墨厶 导师姓名王盛至塾攫 导师单位塞徽理王太堂 答辩委员会主席韭勇态 论文答辩日期2 0 2 0 年6 月7 日 安徽理工大学研究生院 2 0 2 0 年6 月1 5 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g R e s e a r c ho nH i g hF r e q u e n c ya n dM u l t i d i m e n s i o n a lV i b r a t i o n C a s t i n go f G e a rR a c kC a s t i n g C a n d i d a t e Y uH a n w e i S u p e r v i s o r W a n gC h e n g ju n M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t A n H u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，T a i f e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 寒入声璃掰璧交麴学键论文燕拳人在荨薄麓萼下遥糟戆谚蹩工俭 覆联簿戆靖霓盛爨。箨裁爱知，滁了囊串聘别囊跌撼注和嫒谶鳓穗穷 载辩，论文孛不毽台羹毽入已经发漆纛撰写逶约姘窥成浆。也琴毽奢 黄菝褥。．．．．裳。筮蓬墨塞茎．戴葵楚毂宾撬搀醣擘搜或逶攀褥辘罔超 辩耱羲。与鬟一溺王律翡麓态霹零赞兖所鬣的强篱霓靛筠已袭逊文孛 终了锈镌黪说磷筹袭零淫意。 攀佼谂支俘誊篓名鑫基建睡翔丝睾奠男型露 学彼论文版权使用授权书 拳学控论文俸、誊蹙垒了藤囊鬟翌互基，豢寮镰餐。镶躅攀馥沧 交蟪怒楚；鼯繇究生窭穗凌馕学位皴麓论交互俸黪势谬产鬏攀佼 矮子螯蕊蓬篓鑫黧。攀棱鸯校缳餐筹鹅因寒裔美零门残撬擒送交 论文鞠复颦侉静磁盘，完译论寰键篷簇拇撬翔。零人授投蜜豢 理王灰掌胃阻褥擎镶论文黪全罄或餐务离誊鳊入煮蓑鬣撬簿避 褥捡豢．砑戳．慕璃彩缮、褥露鬣静箍等黧壤手段檬彰．嚣繁攀毽论 交。褥鬻戆掌鬣论交在群鬈露逐瘸零援蔽毒j 掌位论文捧巷蒸霭 警隳签名 岔畸 趔睾 蓥雩器嬲捌≯聋刍真，f 黪 签掌弱期函媛。霉6 秀，，匿 万方数据 摘要 捅晏 针对采煤机齿轨在作业中常出现断裂、销孔破坏等失效现象，为提高采煤机齿轨铸 件的力学性能，保证采煤工作顺利进行，需要对齿轨铸件的铸造成型过程进行深入分析， 寻求最优的铸造工艺方案。 论文以合金钢齿轨铸件为研究对象，运用P r o C A S T 软件对齿轨铸件的铸造过程进 行数值模拟，通过对齿轨铸件充型和凝固过程进行分析，预测出齿轨铸件凝固后产生缩 松缩孔缺陷的位置。运用T R I Z 理论对齿轨铸件产生缺陷的原因进行因果分析，采用物． 场模型创新解决工具提出齿轨铸件工艺优化方案．倾斜浇注工艺方案，并对倾斜浇注方 案的造型流程进行了说明，同时设计了方便固定浇口棒的辅助定位装置。运用P r o C A S T 软件对优化后的倾斜浇注工艺方案进行模拟仿真，结果表明该方案可使齿轨铸件在凝 固过程中保持递增的温度梯度，有效促进齿轨铸件实现顺序凝固，提高了组织致密性， 明显改善了缩松缩孔缺陷，缩松缩孔率由2 ．2 ％降低到O ．0 5 2 ％。 同时在倾斜浇注的基础上设置不同的浇注速度与浇注温度，通过分析浇注过程中温 度场、流场及凝固场等变化图像，探究浇注温度与浇注速度对合金钢齿轨铸造成型的影 响，得到在浇注温度为1 5 6 0 。C ．1 5 8 0 。C 、浇注速度为9 ．5 k g ／s 时，获得的铸件性能最佳。 最后设计标准螺旋试样，运用离散元软件模拟合金钢液在螺旋试样中的充型流动长 度，探究多维高频振动对合金钢液流动性能的影响。通过正交实验，运用极差分析法和 方差分析法分析不同振动影响因子对合金钢液充型流动性的影响程度，结果表明在浇 注过程中施加振动效果可有效提高合金钢液的充型流动性能，当振动自由度为X ．Y - Z 、 振频为4 5 H z 、振幅为0 ．4 5 m m 时，充型流动效果最佳。在齿轨铸件倾斜浇注工艺方案的 基础上，对最优振动参数进行模拟验证，结果表明相较于未施加振动的铸件，金属液 的充型流动距离由1 4 9 m m 增加到7 2 0 m m ，充型效果得到显著的提高。制作了齿轨铸件 浇注模型，在自制的电磁振动试验台上进行充型流动实验验证，实验结果与离散元软件 模拟结果基本一致。 图[ 6 3 ] 表[ 2 6 】参[ 9 1 ] 关键词齿轨铸件；多维振动；数值模拟；倾斜浇注；工艺优化正交实验 分类号T D 4 2 1 万方数据 万方数据 A b s t r a c t A b s t r a c t I no r d e rt oi m p r o v et h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h eg e a rr a i lc a s t i n g e n s u r et h es m o o t hp r o g r e s so fc o a lm i n i n g ．i ti sn e c e s s a r yt oc o n d u c ti n - d e p t h c a s t i n gp r o c e s so ft h eg e a rr a i lc a s t i n gt of i n dt h eo p t i m a lc a s t i n gp r o c e s sp l a n ． o fs h e a r e ra n d a n a l y s i so ft h e I nt h i sp a p e r ，t h ec a s t i n gp r o c e s so fa l l o ys t e e lg e a rr a i lc a s t i n gi ss i m u l a t e db yP r o C A S T s o f t w a r e ．T h r o u g ht h ea n a b ，s i so ft h ef i l l i n ga n ds o l i d i f i c a t i o np r o c e s so ft h eg e a rr a i lc a s t i n g ， t h ep o s i t i o no fs h r i n k a g ec a v i t yi sp r e d i c t e d ．B a s e do nT R I Zt h e o r y ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h e c a u s eo ft h ed e f e c to ft h eg e a rr a i lc a s t i n g ，a n dp u t sf o r w a r dt h eo p t i m i z a t i o np l a no ft h e t e c h n o l o g yo f t h eg e a rr a i lc a s t i n g - i n c l i n e dp o u r i n gt e c h n o l o g yp l a nb yu s i n gt h eo b j e c tf i e l d m o d e li n n o v a t i o ns o l u t i o nt o o l ，a n de x p l a i n st h em o l d i n gp r o c e s so ft h ei n c l i n e dp o u r i n gp l a n ， a n dd e s i g n st h ea u x i l i a r yp o s i t i o n i n gd e v i c ew h i c hi sc o n v e n i e n tt of i xt h eg a t eb a r ．U s i n g P r o C A S Ts o f t w a r et os i m u l a t et h eo p t i m i z e di n c l i n e dp o u r i n gp r o c e s s ，t h er e s u l t ss h o wt h a t t h es c h e m ec a nk e e pt h ei n c r e a s i n gt e m p e r a t u r eg r a d i e n td u r i n gt h es o l i d i f i c a t i o np r o c e s s ， e f f e c t i v e l yp r o m o t et h es e q u e n t i a ls o l i d i f i c a t i o no ft h et o o t hr a i lc a s t i n g ，i m p r o v et h es t r u c t u r e c o m p a c t n e s s ，o b v i o u s l yi m p r o v et h es h r i n k a g ep o r o s i t y ．a n dr e d u c et h es h r i n k a g ep o r o s i t y f r o m2 ．2 ％t o0 ．0 5 2 ％． A tt h es a m et i m e j d i f f e r e n tp o u r i n gs p e e da n dp o u r i n gt e m p e r a t u r ea r es e to nt h eb a s iso f i n c l i n e dp o u r i n g ．T h ei n f l u e n c eo fp o u r i n gt e m p e r a t u r ea n dp o u r i n gs p e e do nt h ec a s t i n g p r o c e s so fa l l o ys t e e lg e a rr a i lw a ss t u d i e db ya n a l y z i n gt h et e m p e r a t u r ef i e l da n df l o wf i e l d d u r i n gp o u r i n g ．W h e nt h ep o u r i n gt e m p e r a t u r ei s 15 6 0 ℃一15 8 0 ℃a n dt h ep o u r i n gs p e e di s 9 ．5 k g ／s ，t h ec a s t i n gp e r f o r m a n c ei st h eb e s t ． F i n a l l y ，t h es t a n d a r ds p i r a ls a m p l ei sd e s i g n e d ，a n dt h ed i s c r e t ee l e m e n ts o f t w a r ei su s e d t Os i m u l a t et h ef i l l i n gf l o wl e n g t ho ft h ea l l o ys t e e li nt h es p i r a ls a m p l e ，a n dt h ee f f e c to f m u l t i - d i m e n s i o n a lh i g h - f r e q u e n c yv i b r a t i o no nt h ef l u i d i t yo ft h ea l l o ys t e e li s i n v e s t i g a t e d ． T h r o u g ht h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，r a n g ea n a l y s i sa n dv a r i a n c ea n a l y s i sa r eu s e dt oa n a l y z e t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tv i b r a t i o nf a c t o r so nt h ef l u i d i t yo fa l l o ys t e e lf i l l i n g ．T h er e s u l t s s h o wt h a tt h ee f f e c to fv i b r a t i o nd u r i n gp o u r i n gC a l le f f e c t i v e l yi m p r o v et h ef i l l i n gf l o w p e r f o r m a n c eo fa l l o ys t e e l ．W h e nt h ev i b r a t i o nd e g r e eo ff r e e d o mi sX Y - Z ，t h ev i b r a t i o n f r e q u e n c yi s4 5 H za n dt h ea m p l i t u d ei s0 ．4 5 m m ．t h ef i l l i n gf l o we f f e c ti st h eb e s t ．B a s e do n t h ei n c l i n e dp o u r i n gp r o c e s so ft h eg e a rr a i l c a s t i n g ，t h eo p t i m a lv i b r a t i o np a r a m e t e r sa r e s i m u l a t e da n dv e r i f i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ef i l l i n gf l o wd i s t a n c eo ft h el i q u i dm e t a li s 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 i n c r e a s e df r o m14 9 m mt o7 2 0 m m c o m p a r e dw i t ht h a to ft h ec a s t i n gw i t h o u tv i b r a t i o n ，a n dt h e f i l l i n ge f f e c ti ss i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d ．Ac a s t i n gm o d e lf o rr a c kr a i lc a s t i n g sw a sp r o d u c e d ， a n dt h ef i l l i n gf l o we x p e r i m e n tw a sv e r i f i e do nas e l f - m a d ee l e c t r o m a g n e t i cv i b r a t i o nt e s t b e n c h ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sw e r eb a s i c a l l yc o n s i s t e n tw i t ht h ed i s c r e t ee l e m e n ts o f t w a r e s i m u l a t i o nr e s u l t s ． F i g u r e [ 6 3 】t a b l e [ 2 6 ] r e f e r e n c e [ 91 】 K e yw o r d s g e a rr a i lc a s t i n g ，m u l t i d i m e n s i o n a lv i b r a t i o n ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，i n c l i n e d c a s t i n g ，p r o c e s so p t i m i z a t i o n ，o r t h o g o n a le x p e r i m e n t C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 4 21 V 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I A b s t r a c t ⋯．⋯．⋯．．．．．⋯．．．⋯．．．．⋯⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯I I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V C o n t e n t s ⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．I X 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 l绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．1 选题背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 齿轨铸件的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．3 振动技术在铸造成型过程中的应用与研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 数值模拟技术在铸造成型过程中的应用与研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．5 课题的研究内容及创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 1 ．5 ．1 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l l 1 ．5 ．2 创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 1 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12 2 齿轨铸件浇注工艺设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．13 2 ．1齿轨的分类及介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．2 齿轨铸件浇注系统设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 2 ．2 ．1浇注系统设计原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．2 ．2 浇注系统的基本分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．2 ．3 浇注时间计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．4 各单元截面尺寸计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 2 ．3 冒口的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 齿轨铸件的数值模拟研究与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 l 3 ．1 铸造过程数值模拟理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 3 ．1 ．1 充型过程的数值模拟理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．2 凝固过程的数值模拟理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．1 ．3 铸件缩松、缩孔形成机理的预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 数值模拟前处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 6 3 ．2 ．1 网格划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．2 ．2 模拟参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 充型与凝固过程模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 3 ．3 ．1 充型过程模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．3 ．2 铸型型腔内气体流动情况分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 3 ．3 ．3 凝固过程模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 6 4 基于T R ／Z 理论的齿轨铸件工艺优化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 4 ．1 T R I Z 理论体系的起源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．2 齿轨工艺创新设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．2 ．1 因果轴分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．2 ．2 物．场分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 0 4 ．2 - 3 具体方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．2 ．4 造型流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 4 ．2 ．5 辅助装置的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 4 ．3 优化方案的数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 4 ．3 ．1 数值模拟参数的设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 4 ．3 ．2 充型过程中温度场模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 V 万方数据 目录 4 ．3 ．3 充型过程型腔内气体流动分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 4 ．3 ．4 铸件凝固过程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 4 ．4 齿轨铸件工艺参数优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 4 ．4 ．1 浇注温度对铸件成型的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 4 ．4 ．2 浇注速度对铸件成型的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 4 ．5 本章小节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 6 5 多维振动条件下金属液流动性能模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 5 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 7 5 ．2 离散元分析法的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 8 5 ．2 ．1 离散元法的作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 5 ．2 ．2 离散元软件的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 0 5 ．3 基于离散元软件的浇注过程模拟与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 l 5 - 3 ．1 流动性试样的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71 5 ．3 ．2 参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 5 ．3 ．3 振动参数对充型流动能力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3 5 ．3 ．4 振动参数对合金液充型流动性的敏感程度研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 5 ．3 ．5 齿轨铸件振动充型模拟实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 l 5 ．4 水力学物理相似试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 5 5 ．4 ．1 振动设备的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 5 5 ．4 ．2 物理相似模拟实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 6 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一9 0 6 总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 6 ．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9l 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 3 致 谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 9 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 1 V ⋯ 万方数据 C o n t e n t s C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I I C o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．V C o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I X P e r f a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1I n t r o d u c t i o n ．⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．⋯．．．．．．．⋯．⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．．3 1 ．1 B a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f t h et o p i c ．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．3 1 ．2 R e s e a r c hs t a t u so fg e a rr a i lc a s t i n gp r o c e s s ⋯．．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．⋯．．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯．⋯．．．．．．4 1 ．3R e s e a r c ho fv i b r a t i o nt e c h n o l o g yi nc a s t i n gp r o c e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 1 ．4R e s e a r c ho fn u m e r i c a ls i m u l a t i o nt e c h n o l o g yi nc a s t i n gp r o c e s s ．⋯⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯8 1 ．5R e s e a r c hc o n t e n ta n di n n o v a t i o no f t h ep r o j e c t ．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．⋯．．．．⋯．．．．．⋯．⋯．⋯．．．．⋯．1 1 1 ．5 ．1 R e s e a r c hc o n t e n t s ．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯．⋯．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．11 1 ．5 ．2 I n n o v a t i o np o i n t ．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．⋯⋯．⋯．．．．．⋯⋯．．．．．． 1 ．6 S u m m a r y ⋯．．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．12 2 C a s t i n gp r o c e s sd e s i g no fg e a rr a i lc a s t i n g ．．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．13 2 ．1C l a s s i f i c a t i o na n di n t r o d u c t i o no fg e a rr a i l ．．．⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯．．．．．．．⋯⋯．．⋯⋯．．．13 2 ．2 D e s i g no fg a t i n gs y s t e mf o rg e a rr a i lc a s t i n g ．．．．．．．⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．⋯⋯．．．．．．⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．1 4 2 ．2 ．1 D e s i g np r i n c i p l eo f g a t i n gs y s t e m ⋯⋯⋯．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯．．．⋯⋯．．．．．⋯．⋯1 4 2 ．2 ．2B a s i cc l a s s i f i c a t i o no fg a t i n gs y s t e m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 ．2 ．3 C a l c u l a t i o no f p o u r i n gt i m e ．．⋯．．．⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．1 6 2 ．2 ．4S e c t i o ns i z ec a l c u l a t i o no fe a c hu n i t ⋯．．．．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．．．⋯⋯．⋯．．．⋯⋯．．．．．⋯．．．．⋯．．．16 2 ．3 D e s i g no f r i s e r ．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯．．⋯．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯．⋯．．．．．⋯．．18 2 ．4 S u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 3R e s e a r c ha n dA n a l y s i so nN u m e r i c a lS i m u l a t i o no fg e a rr a i lc a s t i n g ⋯⋯．．．．．．．．⋯．．．．．⋯．⋯．．．21 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．1R e s e a r c ho nn u m e r i c a ls i m u l a t i o nt h e o r yo f c a s t i n gp r o c e s s ．⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．⋯．．2 1 3 ．1 ．1 S t u d yo nN u m e r i c a lS i m u l a t i o no ff i l l i n gp r o c e s s ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．21 3 ．1 ．2 S t u d yo nN u m e r i c a lS i m u l a t i o no fs o l i d i f i c a t i o np r o c e s s ．⋯．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3 3 ．1 ．3P r e d i c t i o no f s h r i n k a g ec a v i t ya n dp o r o s i t yi nc a s t i n g s ．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 5 3 ．2P r e t r e a t m e n to f n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ．⋯．．．．⋯⋯．．．⋯⋯．．．⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．2 6 3 ．2 ．1M e s hg e n e r a t i o n ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．⋯⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．2 6 3 ．2 ．2 S i m u l a t i o np a r a m e t e rs e t t i n g ⋯⋯．．．．．⋯．．．⋯⋯．．．．．．⋯．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．2 7 3 ．3 S i m u l a t i o na n da n a l y s i so ff i l l i n ga n ds o l i d i f i c a t i o np r o c e s s ．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．3 0 3 ．3 ．1 S i m u l a t i o na n da n a l y s i so f f i l l i n gp r o c e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 3 ．3 ．2 A n a l y s i so fg a sf l o wi nm o l dc a v i t y ．．．．．⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．⋯．⋯．．．⋯⋯．．．⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．．．3 2 3 ．3 ．3S i m u l a t i o na n da n a l y s i so fs o l i d i f i c a t i o np r o c e s s ⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．⋯3 3 3 ．4 S u m m a r y ⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．3 6 4 P r o c e s so p t i m i z a t i o nd e s i g no fg e a rr a i lc a s t i n gb a s e do nT R I Zt h e o r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 4 ．1T h eo r i g i no fT R I Zt h e o r ys y s t e m ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．