Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Моделирование слитка с использованием различных программных комплексов. Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Разливка стали и
.pdf
построения модели, щелкните правой кнопкой мыши по надписи "Плоскость
XY" и выберите в контекстном меню команду Эскиз.
Рис. 7. Первый эскиз по внешнему диаметру детали
Нарисуйте с помощью вспомогательных линий контур, как показано на
рис. 7. Далее щелкните на кнопке Операция выдавливания, расположенной
на инструментальной панели Редактирование детали. На панели свойств в
поле Расстояние введите значение 300 мм и уклон наружу 10, и нажмите
значок Выполнить. Получится 3d-модель (рис. 8).
Рис. 8. Представление операции выдавливания и полученная модель
11
Создадим теперь отверстия по центру детали. Выделите верхнюю
грань основания, нажав левую кнопку мыши, затем нажмите правую кнопку
мыши и перейдите в режим создания эскиза, нарисуйте с помощью
вспомогательных линий отверстия (рис. 9).
Рис. 9. Построение эскиза центрового отверстия на созданной гране
Для построения отверстий выберите команду Вырезать
выдавливанием на панели Редактирование детали. На панели свойств
укажите направление и способ построения Через все (рис. 10).
Рис. 10. Этапы построения отверстия командой Вырезать выдавливанием
12
Аналогичным способом проделываем отверстие по центру кокиля в его
основании, диаметром 10 мм. Вид снизу на полученную модель представлен
на рис. 11.
Рис. 11. Отверстие малого диаметра в основании по центру кокиля
Осталось создать фаски и/или скругления с помощью соответствующих
команд на панели инструментов Редактирование детали. Для фаски
указываете ребра, затем вводите значение длины 10 мм и угол 450 в поля на
панели свойств, как показано на рис. 12.
Рис. 12. Фотография рабочего стола с развернутой программой:
слева на панели видно дерево построения детали «кокиль»
13
По вышеуказанному алгоритму производится построение 3D-моделей
рассчитанных ранее стальных слитков согласно индивидуальному заданию
или по заданию преподавателя. В итоге должны получиться 3D-модели
слитков по реальным (рассчитанным ранее) размерам.
III. Создание чертежей по 3d-модели деталей
Создайте документ Чертеж и выберите: Вставка -> Вид с модели ->
Стандартные виды (команда также есть на инструментальной панели Виды
или Ассоциативные виды в Компас-3D V10). Откроется окно для выбора
файла: найдите директорию с папкой и/или файлом 3D-модели слитка.
Важно: пока полученной модели детали не присвоено Имя и файл не
сохранен, сделать Чертеж не получится!
На панели свойств:
2) на вкладке Параметры оставьте настройки по умолчанию (схема
видов, ориентация главного вида и т.д.);
3) на вкладке Линии – показывать невидимые линии, линии переходов
(для радиусов скруглений) оставьте невидимыми, хотя можете
поэкспериментировать, посмотреть, что получится.
4) передвиньте, если нужно, виды, перетаскивая их мышкой за границы
(выделены штриховой линией).
С помощью команды Линия разреза на панели инструментов
Обозначения можно построить линию разреза и вывести разрез (или
сечение) на лист. Напоследок проставим осевые линии на отверстиях
(инструментальная панель Обозначения – кнопка Обозначение центра).
Предварительно сделайте текущим вид, на котором будут проставлены
осевые линии (левой кнопкой мыши выделяете вид, нажимаете правую
кнопку мыши и выбираете Текущий). Остальные осевые линии можно
провести с помощью глобальной привязки Середина или вспомогательных
линий. Закончите оформление чертежа простановкой размеров, как
указано на рис. 6, в рамке с основным штампом с указанием масштаба.
14
Лабораторная работа № 2
Моделирование разливки стали в изложницу
Цель работы: овладеть методикой моделирования и определения
оптимальных параметров процесса разливки стали в изложницу с
использованием инженерных систем компьютерного моделирования
технологических процессов (САЕ-системы).
Моделирование процесса разливки стали в изложницу осуществляется
после разработки и получения 3D-модели слитка с элементами литниковой
системы (для сифонной разливки), прибыльных надставок, тела слитка и
изложницы, с помощью программного комплекса «LVM Flow_CV» (в основе
комплекса все теплофизические расчеты осуществляются по методу
конечных разностей, точнее его модификации – конечных объемов). Данный
программный комплекс относится к классу CAE-систем компьютерного
инженерного анализа технологических процессов и с успехом используется в
практике технолога-металлурга при разработке и/или корректировке
технологического процесса получения литых заготовок и отливок из сталей
и чугунов. В настоящее время программный комплекс «LVM Flow_CV»
применяется на ряде машиностроительных заводов, таких как:
ОАО «КАМАЗ», ООО «Лебедянь» и др., а также в учебном процессе
подготовки специалистов-металлургов в ФГБОУ ВПО «ВГТУ» (г. Воронеж),
ФГБОУ ВПО «ННГТУ» (г. Нижний Новгород) и пр.
Изначально созданные cad-файлы (тип документа Деталь)
импортируются в модуль построения сеточной модели программного
комплекса через форматы stl и/или parasolid. Предпочтительней сохранять
документы Деталь в формате stl при двоичной кодировке записи.
Предварительный просмотр полученной модели в формате stl до момента его
конвертации в формат программного комплекса можно осуществлять в
различных бесплатных программах-утилитах (например, «MeshLab»).
15
Интерфейс рабочего стола программы «MeshLab» при просмотре
Детали «Слиток кузнечный с прибылью» представлен на рис. 13. Подобное
ПО позволяет даже несколько видоизменять (добавлять или стирать
поверхности, применять инструмент сечения и пр.) 3D-модель, но лучше
вышеуказанные операции производить непосредственно в «LVM Flow_CV».
Рис. 13. Интерфейс рабочего стола ПО «MeshLab» при просмотре
модели кузнечного слитка в формате stl в панорамном виде
Программный комплекс «LVM Flow_CV» содержит следующие
основные модули: «Настройки», «3D Импорт», «Банк материалов»,
«Начальные установки», «Заливка & Затвердевание», «Полная задача», «Банк
паспортов», «Тест». Ниже рассмотрены самые важные модули программного
комплекса.
16
Модуль «3D Импорт» выполняет следующие функции:
1. Изменение ориентации отливки в пространстве. В процессе отладки
технологии бывает необходимо менять ориентацию отливки относительно
поля тяжести. Для поворота отливки предусмотрены два варианта: а)
числовое задание углов Эйлера; б) вращение отливки при помощи устройства
«мышь» с визуальным контролем за её ориентацией в пространстве.
2. Геометрическое масштабирование образа Детали (далее – отливки)
позволяет изменить масштаб геометрического образа отливки посредством
выбора системы единиц измерения (мм, см, дюймы).
3. Сборка конструкции из геометрических образов, хранящихся в
различных файлах. Например, имея в отдельных файлах геометрию отливок,
литниково-питающих систем, прибылей, можно реализовать различные
компоновки элементов и создавать различные конструкции.
Интерфейс модуля представлен на рис. 14.
Рис. 14. Интерфейс рабочего стола модуля «3D Импорт»
17
Модуль «Начальные установки» выполняет следующие функции:
1. Создать разностную сетку в расчетной области.
2. Задать на границах расчетной области условия теплообмена.
3. Задать начальные температуры формы и заливаемого металла.
4. Сформировать параметры заливки.
5. Ввести параметры дополнительных технологических приемов
(например, нанесение противопригарной краски и пр.).
6. Установить датчики и задать начальное распределение, количество,
плотность и диаметр шлаковых частиц на литниках или иных сечениях
отливки.
Интерфейс модуля представлен на рис. 15.
Рис. 15. Интерфейс рабочего стола модуля «Начальные установки»
18
Важно: в «LVM Flow_CV» элементарной ячейкой разностной сетки
является куб. При этом внутри каждой ячейки может оказаться достаточно
произвольное число локальных тел, разделенных внутренними по
отношению к ячейке поверхностями раздела. Эти внутренние поверхности
раздела в ячейках являются частями исходных точных stl-границ. В
объемной части ячейки являются целыми и образуют регулярную
прямоугольную сетку. Поэтому для автоматической генерации сетки
достаточно ввести один параметр – размер ячейки (шаг сетки) либо задать
общее количество узлов сетки. Чем меньше шаг сетки, тем точнее решение,
которое получится в процессе счета, но тем выше требования к
производительности аппаратной части персонального компьютера, к тому
же значительно увеличивается время счета.
Формирование параметров заливки. В программный комплекс
«LVM Flow_CV» заложена возможность моделирования различных видов
заливки: гравитационное литье, литье из ковша, литье под давлением и др.
Задание места питания металлом (литниковой точки) производится на
границе расчетной области в точке, принадлежащей отливке или литниковопитающей системе. Для гравитационного литья задаются напор ( высота
столба жидкости над сечением, в котором установлена литниковая точка) и
коэффициент, характеризующий уменьшение потока расплава, вызванное
трением жидкости о стенки заливочного устройства. Для литья под
давлением задается либо скорость входного потока, либо массовый расход
расплава. При задании одного из параметров второй автоматически
рассчитывается. Изменение скорости входного потока во времени можно
задать изначально формированием таблицы «время-скорость» или
организацией системы сенсоров. Установленные в отливку сенсоры работают
следующим образом: когда фронт расплава проходит через сенсор,
происходит смена скорости входного потока.
Модуль «Заливка & Затвердевание». В состав программного
комплекса входят четыре расчетных модуля:
19
1) «Моделирование затвердевания».
2) «Моделирование течения».
3) «Моделирование заполнения».
4) «Полная задача» (течение, заполнение и затвердевание с расчетом
остаточных напряжений в литой заготовке).
В модуле «Моделирование затвердевания» форма изначально
считается мгновенно заполненной расплавом и моделируется процесс
затвердевания сплава. В основе модели лежит неравновесная теория
кристаллизации многокомпонентного сплава.
В модуле «Моделирование заполнения» моделируется заполнение
формы расплавом, которое рассматривается как течение вязкой жидкости с
учетом процессов теплопередачи. Течение («Моделирование течения»)
описывается уравнениями Навье-Стокса. Для изучения движения в расплаве
посторонних (шлаковых) частиц в пакете предусмотрена возможность
моделирования движения шарообразных частиц заданного радиуса и
плотности.
Одновременное моделирование процессов заполнения формы
расплавом и его затвердевание осуществляется в модуле «Полная задача».
Интерфейс модуля представлен на рис. 16.
Модуль «Банк паспортов». Результаты моделирования можно
сохранять автоматически для дальнейшего просмотра и создания архива
технологических решений. На отливку заводится «паспорт», в который
записываются все параметры каждого моделирования. Результаты расчета
функций можно сохранять в 2D- и 3D-видах. В модуль включена
возможность создания и просмотра результатов с помощью анимации. Это
позволяет, к примеру, просмотреть процесс заполнения отливки в режиме
реального времени. В дальнейшем паспорт может быть использован модулем
«Начальные установки» в качестве прототипа для нового варианта
моделирования заполнения и затвердевания.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]