一、大型机床床身浇注系统设计的实践（论文文献综述）
江长[1]（2021）在《蠕墨铸铁离合器压盘铸件残余应力的研究》文中认为铸件内部的残余应力往往会对机械加工和随后的装配使用带来不利的影响。如残余应力直接影响零部件的强度、疲劳极限和刚性等重要性能,同时还影响零件的尺寸精度和零件的服役状态,从而降低零件的使用寿命。因此,需要对零件内部的残余应力产生的原因、影响因素以及残余应力对零件的危害进行研究,并在研究工作的基础上采取适当的措施降低残余应力。本文是以某企业生产的GGV30蠕墨铸铁汽车离合器压盘铸件为研究对象,对压盘铸造残余应力的产生和消减进行一系列的研究,为指导实际生产提供依据。主要研究工作内容如下:（1）利用UG软件对压盘铸件进行三维建模,根据原工艺方案和铸造工艺参数,运用ProCAST有限元软件对压盘进行铸造过程的模拟仿真,得到压盘铸件铸造过程流场、温度场、应力场数据。（2）详细分析铸件充型、凝固、冷却三个过程温度场的变化规律;得到铸件的凝固特征为从压盘内外圈向盘中间凝固,大凸耳径向区域则是内圈沿着冒口方向的小范围顺序凝固;最后根据温度场的变化研究残余应力场和铸件的变形位移,发现铸件在径向上的变形位移都是外圈朝着内圈位移,且随着距离内圈越近变形位移量越小,但是具有累加效应,厚度方向的变形则是压盘正反面向中间挤压式的;压盘面应力分布不均匀,小凸耳对立的内圈部位应力偏大,并且着重对压盘的径向应力做了详细的分析,得出内圈的应力普遍要比外圈大的多,盘面上的应力值大小介于两者之间。小凸耳区域的径向应力相差很大,大凸耳区域的径向应力相差较小。（3）利用盲孔法对压盘铸件内的残余应力进行实际的测量试验,将模拟结果和试验结果进行对比发现:模拟仿真的结果在应力变化规律上和试验测量是保持一致的,虽然应力性质和试验测出的结果相反,但在数值大小上却比较接近,即使有些偏差,但是偏差量较小在允许的误差范围,所以数值模拟的结果具可靠性。最后分析测量值与模拟仿真值之间存在差异的原因。（4）从自然时效、化学成分（碳当量和Si/C比）、铸造工艺参数（浇注温度和落砂温度）、浇注工艺方案四个方面研究其对铸件残余应力的影响,发现较高的浇注温度（1420℃）、较低的落砂温度（低于300℃）和底注式浇注系统以及较高的碳当量（4.64%）配上高Si/C比（0.73）都能有效降低铸件残余应力。为实际生产低应力压盘铸件提供理论依据和技术支撑。
宁显润[2]（2020）在《机床床身铸件铸造工艺的开发与设计》文中提出长导轨机床床身铸件性能要求高,易产生弯曲变形等缺陷。在铸件结构分析基础上,初步设计确定了铸造工艺方案和材质化学成分控制要求,并应用MAGMA软件对铸造工艺进行了模拟。生产实践证明铸件的尺寸、力学性能及表面质量均满足用户技术要求。
李祥[3]（2018）在《面向床身铸件的铸造过程数值模拟及实验研究》文中指出铸造过程难以直接观察,一般是根据工艺工程师的经验来确定初始铸造工艺,采用试浇法改进工艺,浇注后才能确定铸造工艺的合理性;铸造过程仿真结果的正确性难以验证,没有实现铸造生产数据的实时采集。本文为解决以上问题,提出了一种在铸造过程中进行温度数据的采集,用实验数据验证仿真结果来证明工艺合理性的通用型方法,并用实例加以验证。具体研究成果如下:利用计算机仿真方法对铸件的铸造生产过程进行了模拟。以一个机床床身铸件实例,利用ProCAST仿真软件对其铸造过程的充型阶段、凝固阶段分别进行讨论,并对其缺陷分布情况进行分析。提出了浇冒系统的改进,并对其工艺参数作适当优化。最后将原工艺和改进工艺的凝固过程、缺陷分布分别作了对比,验证其工艺改进的合理性。设计并开发了一套面向铸造生产过程的通用型温度数据采集系统的硬件和软件。针对铸造生产的温度采集系统的特殊需求,提出了该温度采集系统的框架结构和功能模块。对系统的上位机显示端设计开发,完成了下位机检测端关键组件的选型,并完成了上位机和下位机端的通信及其通信协议的制定。研究了用于铸造生产领域的传感器在铸造型腔中的布置方法。最后以机床床身铸件的实际生产过程为例,对铸件生产过程的重要部位进行温度监测和数据采集,并重点分析了各部位的凝固过程温度变化,与仿真结果作对比,验证了仿真改进工艺的浇冒系统和工艺参数的合理性,证明了该改进工艺的可行性。
李晓卓[4]（2018）在《数控龙门镗铣床横梁制造过程残余应力数值模拟与试验研究》文中研究说明国内制造业需求结构呈现高端化发展态势,对大型数控机床的可靠性和精度寿命提出了更高的要求。残余应力的释放是导致机床关重件精度变化的主要因素之一,严重的甚至会引起变形、开裂等问题,对机床产品的可靠性和性能稳定性都有不利影响。横梁作为数控龙门镗铣床主轴系统的关键承力结构件,对尺寸稳定性、结构强度及疲劳寿命要求极高。因此,对横梁部件制造过程中的残余应力进行研究,准确地掌握其残余应力分布和变化趋势,是分析横梁性能的重要前提,也是优化横梁生产工艺的重要基础。建立完整的数控机床关键基础部件制造过程的多工艺残余应力仿真模拟流程,提高模拟结果精度,为现行的机床部件设计和生产工艺改进提供指导,具有重要的理论意义和工程实用价值。论文研究的主要内容有:（1）建立横梁在铸造、加工及热时效过程应力场的数学模型,分析了多个制造工艺条件下残余应力数值模拟的理论基础。分别从数值算法和仿真模拟平台的角度分析了残余应力数据在表达形式上具有一致性,保证了横梁制造过程中多个工艺仿真模拟过程中可以有效地进行残余应力的数据传递。（2）对XK24型数控龙门镗铣床横梁的铸造工艺过程进行仿真模拟,针对铸造过程的流场、温度场和应力场耦合分析,研究横梁铸件毛坯的残余应力分布;应用钻孔法定量分析横梁铸件导轨安装面的残余应力水平。采用最小二乘法拟合仿真值和测量值得到修正系数,并对铸造残余应力场进行修正,获得更加符合生产实际的铸件毛坯初始残余应力场。（3）以铸造残余应力场为基础,采用单元生死法模拟了粗加工过程,导轨安装面附近残余应力因材料的去除发生了重分布,分布趋势与试验检测结果基本一致;接着,进行了热时效过程的数值模拟和残余应力检测试验,相对于未修正的应力场,基于修正后应力场的热时效模拟获得的导轨面残余应力结果误差从33.6%降低到6.81%,有限元模拟分析结果精度得到明显提高。（4）对横梁部件残余应力水平进行评价,综合分析残余应力场在制造过程中的变化规律,以及残余应力引起横梁变形的风险。
王梦源[5]（2017）在《机床立柱铸造过程数值模拟研究》文中指出为了适应当今工业朝着高、精、尖方向发展的需要,机床作为工业之母在这一进程中扮演着举足轻重的角色。立柱作为大型高档数控机床的主要部件之一,立柱铸件生产质量的优良与否与数控机床的工作寿命及其加工对象的精度高低是息息相关的。随着工业产品对零件加工精度的要求日趋严苛,大型高档数控机床对于立柱部件的刚度、抗偏载能力以及定位精度等各方面性能也提出了更高的要求。因此,要保证立柱具有足够的强度和加工精度,就要求在立柱的铸造过程中防止铸造缺陷的产生。传统的铸造方法一般都是依靠经验积累来进行工艺设计,这样不仅容易造成材料的极大浪费而且很难保证产品的质量。本文以27系列龙门镗铣床立柱为研究对象,采用PROCAST数值模拟仿真软件对立柱的铸造过程进行数值模拟研究,并且根据企业的生产条件设计、改进了生产工艺,减少了铸造缺陷的产生。本文首先根据“卧浇底注”浇注理论对立柱的浇注系统进行了设计,并通过Proe5.0建立了初始方案的三维模型,然后在有限元铸造工艺数值模拟系统PROCAST中对立柱的铸造过程进行数值模拟。通过分析立柱充型过程的温度场与速度场变化以及凝固传热过程的温度场变化,最终对铸件可能会产生的各种铸造缺陷进行了可靠的模拟预测。本文通过对模拟结果进行分析,讨论了浇道对铁水充型流速的影响以及铸件凝固速度对铸件缺陷的影响;通过多次试验后对初始方案进行了改进,确定了比较合理的进水方式以及冷铁、通气冒口的分布方式;通过有限差分模拟软件Anycasting对改进方案进行了验证,两种软件对铸件缺陷的预测具有较好的一致性。最后采用与仿真实验完全相同的铸造工艺制作了实验件对改进工艺进行了验证,实验结果有力验证了模拟仿真分析结果的可靠性。通过数值模拟仿真软件对铸件的铸造工艺进行设计可以快捷直观地观察到该工艺生产质量的好坏,以便工程师随时对工艺进行调整。这样不仅可以缩短设计时间周期,还可以帮助企业在降低物料成本的前提下提高铸件的良品率,对于企业生产复杂大型铸件具有很好的指导意义。
刘杨,张宇,郭汉德,胡敏敏[6]（2016）在《机床床身铸造残余应力的仿真分析研究》文中认为以某机床床身铸件为研究对象,通过Procast铸造仿真软件对床身铸造应力进行仿真,得到了床身铸造过程中不同时刻的温度场、流场以及铸造落砂后应力场。分析温度场及残余应力场分布规律可以从理论上对现有的铸造工艺进行评价。结果表明,铸造过程中床身产生了大量的残余应力,残余应力分布具有一定的规律。
李改玲[7]（2015）在《HBW160床身铸造过程数值模拟及工艺优化》文中研究说明随着计算机信息技术的飞速发展,数字化时代的到来,计算机应用的主要领域已经由科学计算逐步转向事务处理,计算机辅助技术成为其重要应用之一。铸造过程的计算机模拟仿真技术可以有效地缩短生产周期,降低生产成本,节省资源和能源,已经进入工程实用化阶段,为越来越多的铸造企业应用于铸件充型凝固过程的模拟仿真。本课题结合铸件的生产条件以及铸件的工作情况,确定大型机床床身铸件的铸造工艺方案,并应用AnyCasting铸造模拟软件,对铸造过程进行数值模拟仿真,具体内容如下:利用UG建立铸件的三维模型,分析铸件的结构特点,失效形式等确定铸件材质,并进行配料熔炼,获得符合成分要求的金属液;根据铸造工艺设计原则,综合考虑合金类型及生产情况,采用地坑造型消失模铸造,确定了铸造工艺参数,并设计了阶梯式多内浇道的浇注系统。根据确定的铸造工艺,在AnyCasting模拟软件中设置所需要的参数并划分网格,然后,对铸造充型凝固过程在设定的10种浇注条件下进行温度场流场模拟,经过计算求解获得模拟结果。对结果进行分析,预测可能出现的铸造缺陷,并针对缺陷消除进行工艺优化,在优化后工艺下再次对铸造过程进行模拟,并对比模拟结果,确认缺陷得以消除。研究结果表明,采用地坑造型,阶梯式多内浇道的浇注系统,改进冒口、冷铁工艺后,进行数值模拟,当浇注温度为1350℃,浇注速度为2.10m/s时,铸件不仅能够快速、平稳、完整的充型,获得尺寸精确,轮廓清晰的铸件,而且,铸件内部缺陷得以有效控制。
卫东海[8]（2014）在《高刚度低应力球墨铸铁的研究与应用》文中研究说明机床床身铸件的材质刚度、残余应力和变形是影响机床精度及精度保持性的重要因素,本研究以机床用QT600-3牌号球墨铸铁材质为研究对象,通过拉伸试验、金相检验、SEM分析和大量的残余应力测量等方法,系统地研究了合金元素（Cu、Mnk、Sn、Cr、Ni）、Si/C比、碳当量、时效处理等对球墨铸铁的弹性模量和残余应力的影响,研制出高刚度低应力QT600-3球墨铸铁的成分配方及生产技术,浇注了T型床身导轨试样以进行生产验证,并应用于横梁铸件的生产。研究结果如下：1)合金元素、Si/C比和珠光体对球墨铸铁的弹性模量均有较大的影响,球铁试样的弹性模量在147-182GPa之间,波动范围较大,且多低于160GPa；通过较高的Si/C比（0.55～0.60）和0.5～0.7%Cu-0.04～0.06%Sn-0.4～0.6%Mn复合合金化,可稳定得到抗拉强度≥600MPa、弹性模量≥160GPa的高刚度QT600-3球墨铸铁；2)球墨铸铁的残余应力随着碳当量的增加而降低,较低的打箱温度有利于降低其残余应力；铸态球铁试样的最大残余应力在53～146MPa之间,均高于50MPa且变化范围较大,容易导致铸件变形；“阶梯式升温降温法”的热时效处理能显着消除铸件的残余应力,热时效后QT600-3球墨铸铁的残余应力均低于50MPa；3)“较高的碳当量（4.40～4.60%）+较高的Si/C（0.55～0.60）+0.5～0.7%Cu、0.4～0.6%Mn复合合金化+低温打箱（≤300℃）+‘阶梯式升温降温法’热时效”是获得高刚度低应力QT600-3球铁的有效技术,该技术能使球铁稳定达到“抗拉强度≥600MPa、弹性模量≥160GPa、残余应力≤50MPa”的性能指标；4)采用以上技术所得的球铁T型床身导轨试样具有高的抗拉强度（705MPa）和弹性模量（176GPa）、硬度为HB234、伸长率为3.0%、珠光体含量为98%,最大残余应力为26.3MPa,其力学性能超过QT600-3球墨铸铁的指标要求,并成功生产了高刚度低应力QT600-3球墨铸铁横梁铸件。
赵明[9]（2014）在《大型铣床床身铸造过程模拟仿真及工艺优化》文中研究说明随着计算机技术的快速发展，其应用已经渗透到诸多领域。数值模拟仿真技术由于其低成本、高效率，已经越来越多地为铸造企业所采纳和接受，用于铸件充型和凝固过程的预测和仿真。本文结合实际生产情况，对大型铣床床身铸件的铸造工艺进行设计，采用AnycastingTM铸造模拟软件，对成型过程进行模拟仿真。首先，建立了铸件的三维模型，结合铸件特点和工艺理论，设计了底注式多内浇道浇注系统和均布顶冒口的铸造工艺，确保铸件完整地成型，顺序地凝固；其次，模拟了铸件充型、凝固过程的流场、温度场分布，得到了充型时间曲线和凝固时间曲线，及铸件凝固速率分布图。结合工艺特点改进了铸件的浇注系统、冒口、和冷铁工艺，并对充型温度和充型速度进行了优化。最后，针对大型铸件易出现的缩孔问题，采用判据进行预测，结合凝固顺序进行工艺改进，预测后消除了缩孔缺陷。并依据模拟结果，采用铸型插入钢条的方法优化了打箱时间。研究表明，在本文设计的铸造工艺下，充型温度为1300℃，充型速度为1.0m/s时，浇注系统能够实现快速、平稳、完整的充型，充型时间为99.7s。该条件下最末充型区域温度过低，产生了气孔缺陷；随着充型温度和充型速度的提高，最末充型区域温度呈现先缓慢增长后快速增长的趋势。充型温度定为1320℃，充型速度定为1.2m/s时，浇注时能够以较低的充型温度、适中的充型速度，充满铸型；当铸型内钢条间隔为150mm，钢条距离铸件表面60mm时，加强了铸型内部热量的排出，实现了铸件表面6天冷却至300℃的预定目标。
柳艳,李贵茂,孙润超,邓永刚[10]（2014）在《HTC2050i床身精度保持技术研究》文中提出对HTC2050i机床用的铸铁床身进行了力学分析,确定了机床的加工精度主要是受床身铸件本身重力和残余应力的影响。通过对熔炼工艺,浇注系统和铸造工艺的优化,得到了性能和组织良好的床身铸件,并通过数值模拟证明了工艺的可行性。
二、大型机床床身浇注系统设计的实践（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大型机床床身浇注系统设计的实践（论文提纲范文）
（1）蠕墨铸铁离合器压盘铸件残余应力的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 残余应力基本理论 |
| 1.2.1 定义和产生原理 |
| 1.2.2 分类和产生原因 |
| 1.3 残余应力的测量方法 |
| 1.3.1 无损检测法 |
| 1.3.2 破坏性检测 |
| 1.3.3 应力测试方法优缺点对比 |
| 1.4 残余应力消除方法 |
| 1.5 铸造残余应力数值模拟技术研究进展 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 ProCAST数值模拟软件与实验研究 |
| 2.1 ProCAST模拟软件 |
| 2.1.1 ProCAST简介 |
| 2.1.2 ProCAST适用范围 |
| 2.1.3 ProCAST材料数据库 |
| 2.1.4 ProCAST分析模块 |
| 2.2 实验所需设备与仪器 |
| 2.3 实验材料制备 |
| 2.4 硬度测量实验 |
| 2.5 金相组织观察 |
| 第三章 压盘铸件铸造过程数值模拟 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 ProCAST的计算流程 |
| 3.3 建立三维模型 |
| 3.3.1 建立 GGV30 汽车压盘铸件三维模型 |
| 3.3.2 建立砂型 |
| 3.4 有限元模型的建立 |
| 3.4.1 网格的划分 |
| 3.4.2 界面的赋值 |
| 3.5 边界条件以及模拟参数的设定 |
| 3.5.1 浇注工艺参数的设定 |
| 3.5.2 材料属性的确定 |
| 3.5.3 设置运行参数 |
| 3.6 温度场分析 |
| 3.6.1 充型过程温度场 |
| 3.6.2 凝固过程温度场分布特征 |
| 3.6.3 压盘凝固过程特征 |
| 3.6.4 压盘铸件凝固后冷却过程温度场变化 |
| 3.7 应力场分析 |
| 3.7.1 压盘铸件凝固过程变形特征 |
| 3.7.2 残余应力场 |
| 3.7.3 特征点应力随时间变化 |
| 3.7.4 径向应力分析 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 残余应力测试实验 |
| 4.1 残余应力试验测量和数据对比分析 |
| 4.2 残余应力实际测量试验 |
| 4.3 试验数据与模拟数据对比分析 |
| 4.4 原因分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 降低蠕墨铸铁压盘铸件残余应力的研究 |
| 5.1 自然时效降低压盘件残余应力的效果 |
| 5.2 化学成分对铸态蠕墨铸铁残余应力的影响 |
| 5.2.1 显微组织 |
| 5.2.2 碳当量对铸态蠕墨铸铁成分和组织的影响 |
| 5.2.3 碳当量对蠕墨铸铁应力的影响 |
| 5.2.4 Si/C比对铸件残余应力的影响 |
| 5.3 铸造工艺参数对压盘应力的影响 |
| 5.3.1 浇注温度对压盘铸件残余应力的影响 |
| 5.3.2 落砂温度对铸件残余应力的影响 |
| 5.4 压盘件在不同铸造工艺方案下的应力对比 |
| 5.4.1 底注式浇注工艺方案 |
| 5.4.2 底注式充型凝固过程 |
| 5.4.3 压盘件在不同工艺方案下的应力对比分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（2）机床床身铸件铸造工艺的开发与设计（论文提纲范文）
| 1 结构分析 |
| 2 铸件工艺设计 |
| 2.1 分型面及基本工艺参数的确定 |
| 2.2 砂芯的设计 |
| 2.3 芯撑的设计 |
| 3 浇注系统和补缩系统的设计 |
| 3.1 浇注系统 |
| 3.2 补缩系统的设计 |
| 4 MAGMA的凝固模拟 |
| 5 熔炼及浇注工艺的设计 |
| 5.1 化学成分的控制 |
| 5.2 熔炼与浇注方案的确定 |
| 6 生产应用 |
（3）面向床身铸件的铸造过程数值模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 铸造过程数值模拟研究现状及存在的问题 |
| 1.2.2 铸造过程多点温度采集实验研究现状 |
| 1.3 课题来源与主要研究内容 |
| 第二章 铸造过程数值模拟相关理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 充型过程模拟的理论基础 |
| 2.3 凝固过程的数值模拟方法 |
| 2.4 缩松缩孔缺陷的预测方法 |
| 2.5 计算机仿真软件选择 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于铸造过程的仿真方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于铸件仿真过程的铸造工艺设计方法 |
| 3.2.1 浇注位置和分型面确定方法 |
| 3.2.2 浇冒系统和工艺参数设计方法 |
| 3.2.3 浇注系统和冒口模型的建立 |
| 3.3 铸造过程仿真模型建立步骤 |
| 3.4 实例验证 |
| 3.4.1 面向床身铸件的铸造工艺设计 |
| 3.4.2 有限元模型的建立 |
| 3.4.3 充型过程温度场与流场分析 |
| 3.4.4 凝固过程分析 |
| 3.4.5 缩松缩孔缺陷预测结果 |
| 3.5 工艺优化 |
| 3.5.1 浇注系统和冒口改进 |
| 3.5.2 工艺参数优化 |
| 3.5.3 改进工艺凝固过程 |
| 3.5.4 缩松缩孔缺陷对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 面向铸造过程的温度采集系统的设计与开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统需求分析 |
| 4.3 温度采集系统框架结构 |
| 4.4 温度数据采集系统下位机检测端设计开发 |
| 4.4.1 下位机端的总体组成 |
| 4.4.2 下位机硬件系统的功能设计 |
| 4.5 温度数据采集系统上位机端的设计开发 |
| 4.5.1 上位机软件模块设计 |
| 4.5.2 系统开发平台 |
| 4.5.3 人机交互界面设计 |
| 4.5.4 数据传输及其接口 |
| 4.6 温度数据采集系统的工作流程 |
| 4.7 温度传感器的选型及其在铸造型腔中的部署方法 |
| 4.7.1 温度传感器的选型 |
| 4.7.2 温度传感器在铸造型腔中的部署方法 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 铸造过程实验数据采集及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 铸造过程实验温度采集 |
| 5.2.1 实验原理 |
| 5.2.2 实验方案制定 |
| 5.2.3 热电偶温度传感器的参数及其布置 |
| 5.2.4 机床床身铸件的浇注实验 |
| 5.3 实验结果与仿真结果对比分析 |
| 5.3.1 充型过程实验数据与仿真对比 |
| 5.3.2 凝固过程实验数据与仿真对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）数控龙门镗铣床横梁制造过程残余应力数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 数控龙门镗铣床横梁残余应力研究现状 |
| 1.2.1 横梁制造过程中残余应力的产生 |
| 1.2.2 残余应力的数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 残余应力试验研究及评价现状 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 论文研究的主要内容 |
| 2 横梁制造过程应力场数值分析 |
| 2.1 铸造过程数值分析 |
| 2.1.1 充型过程数值计算 |
| 2.1.2 凝固过程数值计算 |
| 2.1.3 铸造热应力与接触应力数值分析 |
| 2.2 加工应力有限元数值分析 |
| 2.3 热时效应力有限元数值分析 |
| 2.4 残余应力分析的一致性 |
| 2.4.1 数值算法的一致性 |
| 2.4.2 仿真平台数据接口的一致性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 横梁铸造过程残余应力数值模拟与试验研究 |
| 3.1 横梁铸造过程数值仿真前处理 |
| 3.1.1 XK24龙门镗铣床横梁铸件几何建模 |
| 3.1.2 有限元仿真分析建模 |
| 3.1.3 铸造工艺仿真参数设置 |
| 3.2 铸造过程数值仿真结果分析 |
| 3.2.1 充型过程仿真分析 |
| 3.2.2 凝固及降温过程仿真分析 |
| 3.2.3 残余应力场求解结果分析 |
| 3.3 横梁铸件残余应力测量试验 |
| 3.3.1 钻孔法残余应力测量方法 |
| 3.3.2 横梁残余应力测量试验实施 |
| 3.4 基于试验结果的铸造残余应力场修正 |
| 3.4.1 基于最小二乘法的系数修正方法 |
| 3.4.2 基于仿真值与试验值拟合系数的铸造残余应力场修正 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 横梁加工及热时效过程残余应力数值模拟与试验研究 |
| 4.1 横梁加工及热时效工艺分析 |
| 4.1.1 横梁粗加工工艺分析 |
| 4.1.2 横梁热时效工艺分析 |
| 4.2 横梁加工及热时效有限元仿真建模 |
| 4.2.1 有限元网格的导入及单元类型选择 |
| 4.2.2 材料属性设置 |
| 4.2.3 分析步设置 |
| 4.2.4 载荷及边界条件设置 |
| 4.2.5 初始残余应力场的挂载 |
| 4.3 加工应力仿真与试验结果分析 |
| 4.4 热时效应力仿真与试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 横梁残余应力水平评价 |
| 5.1 残余应力对导轨精度保持性的影响 |
| 5.2 残余应力评价方法 |
| 5.3 横梁残余应力评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读学位期间参加的科研项目目录 |
（5）机床立柱铸造过程数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.2 铸造工艺数值模拟仿真技术国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 国外铸造工艺数值模拟仿真技术的发展现状 |
| 1.2.2 国内铸造工艺数值模拟仿真技术的发展现状 |
| 1.3 本课题研究的主要内容和技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 铸造过程数值模拟理论 |
| 2.1 数值模拟技术的基础 |
| 2.1.1 有限差分法的理论基础 |
| 2.1.2 有限元法的理论基础 |
| 2.2 充型过程的数值模拟 |
| 2.2.1 充型过程的流体力学原理 |
| 2.2.2 充型过程的数学模型 |
| 2.2.3 充型过程的常用算法 |
| 2.3 凝固过程的数值模拟 |
| 2.3.1 凝固过程的传热基本原理 |
| 2.3.2 凝固过程的数学模型 |
| 2.3.3 重力铸造下的缩孔缩松预测 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 立柱模型的建立与铸造工艺设计 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 三维模型的建立和数据输出 |
| 3.2.1 铸件三维模型的建立 |
| 3.2.2 立柱三维模型的数据输出 |
| 3.3 铸造工艺设计 |
| 3.3.1 铸造工艺方案的确定 |
| 3.3.2 浇注系统的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 立柱铸造过程的数值模拟仿真 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 PROCAST软件介绍 |
| 4.2.1 PROCAST的功能简介 |
| 4.2.2 PROCAST的应用状况 |
| 4.2.3 PROCAST的模拟流程 |
| 4.3 有限元网格的生成 |
| 4.4 前处理过程 |
| 4.4.1 简介 |
| 4.4.2 导入几何体 |
| 4.4.3 材料赋值 |
| 4.4.4 界面赋值 |
| 4.4.5 边界条件 |
| 4.4.6 过程条件的赋值 |
| 4.4.7 初始条件的设定 |
| 4.4.8 运行参数的设定 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 数值模拟结果分析与工艺改进 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 PROCAST对立柱铸造过程的数值模拟结果分析 |
| 5.2.1 充型过程及温度分布 |
| 5.2.2 冷却与凝固过程 |
| 5.3 工艺改进 |
| 5.3.1 浇注系统的改进 |
| 5.3.2 改进工艺的模拟结果分析 |
| 5.3.3 Anycasting软件对改进方案铸造缺陷的模拟结果对比 |
| 5.4 工艺验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 对后续研究工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果 |
（6）机床床身铸造残余应力的仿真分析研究（论文提纲范文）
| 1 建立机床床身模型 |
| 1.1 建立机床床身三维模型 |
| 1.2 建立浇注系统三维模型 |
| 1.3 网格划分 |
| 1.4 浇注速度及时间、外界温度及表面热流的确定 |
| 2 充型过程温度场 |
| 3 铸造残余应力场 |
| 4 关键点应力变化分析 |
| 5 结论 |
（7）HBW160床身铸造过程数值模拟及工艺优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 机床铸造技术发展现状 |
| 1.3 铸造过程数值模拟的研究发展概况 |
| 1.3.1 凝固过程数值模拟 |
| 1.3.2 充型过程的数值模拟 |
| 1.3.3 铸造模拟软件的应用及存在的问题 |
| 1.3.4 数值模拟的发展趋势 |
| 1.4 本课题的主要研究内容 |
| 1.4.1 所用模拟软件介绍 |
| 1.4.2 Any Casting?模块介绍 |
| 1.4.3 Any Casting?工作流程 |
| 1.4.4 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 铸造模拟理论 |
| 2.1 铸件充型过程的数学物理模型 |
| 2.2 凝固过程的数学物理模型 |
| 2.3 铸件缩孔缩松预测 |
| 2.3.1 缩松缩孔形成机理 |
| 2.3.2 缩松缩孔预测方法 |
| 2.3.3 本课题所选判据 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 床身铸件结构和工艺性能分析 |
| 3.1 床身结构及缺陷分析 |
| 3.2 材料的选择 |
| 3.3 灰铸铁的熔炼 |
| 3.3.1 铁液出炉温度 |
| 3.3.2 铁液的化学成分 |
| 3.4 铸造工艺方案设计 |
| 3.4.1 造型工艺 |
| 3.4.2 浇注位置的确定 |
| 3.5 铸造工艺参数设计 |
| 3.5.1 铸件收缩率 |
| 3.5.2 铸件尺寸公差 |
| 3.5.3 机械加工余量 |
| 3.5.4 铸件的重量公差 |
| 3.5.5 反变形量 |
| 3.6 浇注系统设计 |
| 3.6.1 浇注时间的确定 |
| 3.6.2 浇口杯形状尺寸设计 |
| 3.6.3 浇注系统截面尺寸计算 |
| 3.7 冒口和冷铁 |
| 3.7.1 冒口设计 |
| 3.7.2 冷铁设计 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 铸造过程模拟仿真 |
| 4.1 前处理设置 |
| 4.1.1 材质及参数设定 |
| 4.1.2 初始及边界条件设定 |
| 4.1.3 网格剖分 |
| 4.1.4 仪器设置 |
| 4.2 铸件充型过程模拟仿真 |
| 4.2.1 1350℃，1.98m/s浇注条件下的充型过程的模拟仿真 |
| 4.2.2 1400℃，1.98m/s浇注条件下的充型过程的模拟仿真 |
| 4.2.3 1350℃，2.30m/s浇注条件下的充型过程的模拟仿真 |
| 4.3 凝固过程 |
| 4.3.1 1350℃，1.98m/s浇注条件下的凝固过程的温度场 |
| 4.3.2 1400℃，1.98m/s浇注条件下的凝固过程的温度场 |
| 4.3.3 1350℃，2.30m/s浇注条件下的凝固过程的温度场 |
| 4.3.4 凝固时间 |
| 4.4 浇注工艺评价 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 铸件内部质量预测及工艺优化 |
| 5.1 缺陷预测 |
| 5.2 工艺优化 |
| 5.2.1 冒口、冷铁工艺改进 |
| 5.2.2 浇注工艺优化 |
| 5.3 工艺对比结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）高刚度低应力球墨铸铁的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1. 课题来源及背景 |
| 1.2. 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1. 国内外水平对比 |
| 1.2.2. 国内研究现状 |
| 1.2.3. 国外研究现状 |
| 1.3. 本课题的研究内容及创新点 |
| 1.3.1. 主要研究内容 |
| 1.3.2. 解决的主要问题 |
| 1.3.3. 关键创新点 |
| 1.4. 本课题的技术路线 |
| 1.5. 本课题的研究目标和意义 |
| 1.5.1. 研究目标 |
| 1.5.2. 研究意义 |
| 第二章 试验内容及方法 |
| 2.1. 数值模拟 |
| 2.2. 实验内容 |
| 2.2.1. 化学成分设计 |
| 2.2.2. 实验方案 |
| 2.2.3. 熔炼工艺 |
| 2.3. 检测方法 |
| 2.3.1. 铁液在线检测 |
| 2.3.2. 力学性能检测 |
| 2.3.3. 显微组织及SEM分析 |
| 2.3.4. 残余应力和变形的测量 |
| 第三章 铸铁件应力与变形的数值模拟与试验研究 |
| 3.1. 模拟分析 |
| 3.2. 试验研究 |
| 3.3. 减小铸铁件应力和变形的措施 |
| 3.3.1. 选择优质铸造合金材料 |
| 3.3.2. 改善铸件结构 |
| 3.3.3. 优化铸造工艺 |
| 3.3.4. 提高组织均匀性 |
| 3.4. 本章小结 |
| 第四章 合金元素及Si/C比对球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.1. Cu对铸态球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.1.1. 显微组织 |
| 4.1.2. 成分和性能 |
| 4.1.3. SEM分析 |
| 4.1.4. 本节小结 |
| 4.2. Mn对铸态球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.2.1. 显微组织 |
| 4.2.2. 成分和性能 |
| 4.2.3. 本节小结 |
| 4.3. Sn对铸态球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.3.1. 显微组织 |
| 4.3.2. 成分和性能 |
| 4.3.3. SEM分析 |
| 4.3.4. 本节小结 |
| 4.4. Cr对铸态球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.4.1. 显微组织 |
| 4.4.2. 成分和性能 |
| 4.4.3. 本节小结 |
| 4.5. Ni对铸态球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.5.1. 显微组织 |
| 4.5.2. 成分和性能 |
| 4.5.3. 本节小结 |
| 4.6. 综合分析 |
| 4.7. 硅碳比对铸铁球墨铸铁组织和性能的影响 |
| 4.7.1. 显微组织 |
| 4.7.2. 成分和性能 |
| 4.7.3. 本节小结 |
| 4.8. 本章小结 |
| 第五章 高强度高弹性模量球墨铸铁的复合合金化研究 |
| 5.1. 合金元素的搭配 |
| 5.2. 显微组织分析 |
| 5.3. 成分和性能 |
| 5.4. 综合分析与小结 |
| 第六章 降低球墨铸铁残余应力的研究 |
| 6.1. 碳当量对铸态球墨铸铁残余应力的影响 |
| 6.1.1. 成分和组织分析 |
| 6.1.2. 残余应力分析 |
| 6.2. 热时效对球墨铸铁残余应力的影响 |
| 6.3. 振动时效对球墨铸铁残余应力的影响 |
| 6.4. 打箱温度对球墨铸铁残余应力的影响 |
| 6.5. 本章小结 |
| 第七章 高刚度低应力球墨铸铁的生产验证与应用 |
| 7.1. T型床身导轨试样的生产验证 |
| 7.1.1. 数值模拟分析 |
| 7.1.2. 熔炼工艺过程 |
| 7.1.3. 成分、组织和性能 |
| 7.1.4. 残余应力和变形 |
| 7.2. 高刚度低应力球墨铸铁横梁的生产应用 |
| 7.2.1. 配料及熔炼 |
| 7.2.2. 球化、孕育处理 |
| 7.2.3. 成分、组织和性能 |
| 7.2.4. 数值模拟分析 |
| 7.2.5. 残余应力 |
| 7.3. 本章小结 |
| 第八章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 实习证明 |
| 附件 |
（9）大型铣床床身铸造过程模拟仿真及工艺优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 机床铸铁件发展情况概述 |
| 1.2.1 发展历程概述 |
| 1.2.2 国内机床铸造面临的问题 |
| 1.3 铸造过程数值模拟技术 |
| 1.3.1 发展历程 |
| 1.3.2 充型和凝固模拟技术发展概括 |
| 1.3.3 国内国外数值模拟技术的应用 |
| 1.3.4 数值模拟的科研重点 |
| 1.4 数值模拟软件的问题及应用 |
| 1.4.1 软件应用存在问题 |
| 1.4.2 铸造企业应用情况探讨 |
| 1.5 过程模拟软件 AnyCasting 的介绍 |
| 1.5.1 AnyCasting 模块介绍 |
| 1.5.2 AnyCasting 工作流程 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第二章 铸造模拟理论 |
| 2.1 充型过程模拟理论 |
| 2.1.1 基本方程的表达 |
| 2.1.2 SOLA-VOF 方法 |
| 2.2 凝固过程模拟理论 |
| 2.2.1 热传导的数值表达 |
| 2.2.2 热传导求解方法 |
| 2.3 缩孔判据 |
| 2.3.1 缩孔分析判据 |
| 2.3.2 选用的缩孔判据 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 铸造工艺设计 |
| 3.1 床身的结构及工艺分析 |
| 3.2 材料的选择 |
| 3.3 配料与熔炼 |
| 3.4 铸造工艺方案确定 |
| 3.4.1 造型方法的选择 |
| 3.4.2 浇注位置和分型 |
| 3.5 铸造工艺参数的选择 |
| 3.5.1 铸件尺寸公差 |
| 3.5.2 铸件重量公差 |
| 3.5.4 铸造收缩率 |
| 3.6 浇注系统 |
| 3.6.1 截面比选择 |
| 3.6.2 浇注时间 |
| 3.6.3 确定流量系数μ及有效截面比 |
| 3.6.4 计算平均压头 |
| 3.6.5 浇道各组元截面积 |
| 3.7 补缩系统 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 铸造过程仿真及工艺优化 |
| 4.1 前处理设置 |
| 4.1.1 HT250 的热物性参数设置 |
| 4.1.2 型砂的热物性参数 |
| 4.1.3 初始条件及边界条件设定 |
| 4.2 网格划分 |
| 4.2.1 建立沙箱 |
| 4.2.2 网格剖分 |
| 4.3 铣床充型模拟试验 |
| 4.3.1 铣床充型过程流场和温度场 |
| 4.3.3 铣床铸造截面分析 |
| 4.4 浇注系统的优化 |
| 4.4.1 浇注系统优化设计原则 |
| 4.4.2 浇注系统优化设计 |
| 4.5 凝固分析 |
| 4.5.1 充型过程温度场 |
| 4.5.2 凝固过程的冷却速率 |
| 4.5.3 凝固时间曲线 |
| 4.6 冒口的优化 |
| 4.6.1 冒口优化设计原则 |
| 4.6.2 冒口优化设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 铸造缺陷消除及参数优化 |
| 5.1 缩孔缺陷 |
| 5.1.1 缩孔的工艺改进 |
| 5.1.2 缩孔的数值分析 |
| 5.1.3 缩孔改进方案 |
| 5.2 充型参数优化 |
| 5.2.1 工艺参数试验及分析 |
| 5.2.2 工艺参数对凝固前期的影响 |
| 5.3 开箱时间 |
| 5.3.1 开箱实验 |
| 5.3.2 开箱时间分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果 |
（10）HTC2050i床身精度保持技术研究（论文提纲范文）
| 1 HTC2050i床身受力分析 |
| 1.1 床身力学模型的建立 |
| 1.2 原始模型计算 |
| 2 床身精度保持主要影响因素的研究 |
| 2.1 重力对床身精度保持的影响 |
| 2.2 残余应力对床身精度保持的影响 |
| 3 工艺解决方法 |
| 3.1 熔炼工艺的控制 |
| 3.1.1 高碳、低硅原材料配比对金相组织和力学性能的影响 |
| 3.1.2 低碳,高硅材料配比对金相组织和力学性能的影响 |
| 3.1.3 高碳、高硅材料配比对金相组织和力学性能的影响 |
| 3.2 床身铸件工艺设计 |
| 4 充型凝固过程的数值模拟 |
| 4.1 床身铸件流场模拟研究 |
| 4.2 床身铸件应力场模拟研究 |
| 4.3 床身铸件位移场模拟研究 |
| 4.4 床身铸件温度场模拟研究 |
| 4.5 床身铸件导轨缺陷预测 |
| 5 结束语 |
四、大型机床床身浇注系统设计的实践（论文参考文献）
- [1]蠕墨铸铁离合器压盘铸件残余应力的研究[D]. 江长. 合肥工业大学, 2021(02)
- [2]机床床身铸件铸造工艺的开发与设计[J]. 宁显润. 铸造设备与工艺, 2020(03)
- [3]面向床身铸件的铸造过程数值模拟及实验研究[D]. 李祥. 东南大学, 2018(05)
- [4]数控龙门镗铣床横梁制造过程残余应力数值模拟与试验研究[D]. 李晓卓. 重庆大学, 2018(04)
- [5]机床立柱铸造过程数值模拟研究[D]. 王梦源. 昆明理工大学, 2017(01)
- [6]机床床身铸造残余应力的仿真分析研究[J]. 刘杨,张宇,郭汉德,胡敏敏. 热加工工艺, 2016(19)
- [7]HBW160床身铸造过程数值模拟及工艺优化[D]. 李改玲. 山东理工大学, 2015(04)
- [8]高刚度低应力球墨铸铁的研究与应用[D]. 卫东海. 机械科学研究总院, 2014(07)
- [9]大型铣床床身铸造过程模拟仿真及工艺优化[D]. 赵明. 山东理工大学, 2014(01)
- [10]HTC2050i床身精度保持技术研究[J]. 柳艳,李贵茂,孙润超,邓永刚. 铸造, 2014(04)