气雾冷却设备的设计【含全套9张CAD图纸】【答辩毕业资料】

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关键词：: 冷却设备装备设计全套 cad 图纸答辩毕业资料

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摘　　要
本课题针对我校为大连特钢设计的模具钢控冷设备，参考了中厚板在生产过程中成熟的在线淬火控冷技术，其中采用了空气冷却、喷气冷却、气雾冷却、水雾冷却以及喷水冷却5种由弱到强的冷却方式。本文主要是对气雾冷却系统进行相关设计和计算，并且确定最佳气雾冷却方案和气雾冷却系统的结构参数。在气雾冷却方案的设计过程中，以FLUENT软件为操作平台，使气雾冷却过程满足实际需求。本文研究的主要内容和结论是：
（1）本课题中的控冷设备针对厚度为5-150mm、宽度为100-850mm、长度为2000-8000mm的模具钢进行冷却，其中，气雾冷却设备主要冷却薄的模具钢板。为了使模具钢板得到均匀冷却，本文对气雾冷却方式进行了方案的设计和气雾冷却设备结构的设计。同时，本文对所有的设计方案进行了比较详细的说明和比较，并使用了FLUENT软件对每个设计方案进行模拟实验，从中选择出最佳方案。在确定气雾冷却设备最佳方案后，设计气雾冷却设备的相关尺寸参数，完成气雾冷却设备初步设计。
（2）在进行气雾冷却设备喷嘴的间距设计中，对不同的设计方案建立其GAMBIT模型，同时在模型能定性解决问题的前提下进行模型简化，以便减少计算过程，节约时间。将网格划分完毕后的模型导入FLUENT软件进行模拟实验，检验结果，改进喷嘴布置后多次实验，从而确定最佳喷嘴布置方案，使得模具钢在宽度方向上得到均匀冷却。
本文对于气雾冷却系统的设计方法和研究思路对模具钢在线淬火冷却的研究和利用具有一定的参考价值。

关键词：模具钢，控制冷却，气雾冷却
Design on Quenching Process and Aerosol Cooling Equipment
of Mold Steel
Abstract
According to the cooling device which is designed for Dalian Steel by our school and the on-line quenching technology of plate production, my teacher put forward this topic. In this cooling device, air cooling, air-jet cooling, mist cooling, water spray cooling and spray cooling from weak to strong from are took. This paper tells us that how to design mist cooling device, and I make a example of mist cooling device for us. During the design of mist cooling device, I make full use of the soft of FLUENT, so that the design can meet our requires. This thesis consists of parts as follows:
1. The device in the design is used to cool the mold steel of 5-150mm thickness, 100-850mm width and 2000-8000mm length. The aerosol cooling equipment is used for cooling the thin mold steel plate. In order to meet requires, I make a optimal design of the aerosol cooling equipment. Many results of FLUENT are compared, and I choose a better solution from them. Then I need to design size of the aerosol cooling equipment.
2. Then the Nozzle spacing of the aerosol cooling equipment should be designed. I need to manufacture a GAMBIT model about it, and import this model in FUENT. In order to save time and simplify the calculation, we need to make sure that the model is simplified. We must do a lot of experiments, and find a better design that can keep mold steel uniform cooling.
Aerosol cooling system design methods and utilization of the die steel quench has a certain reference value research.

Key Words：Die Steel; Controlled Cooling; Aerosol Cooling
目　　录

摘　　要 1
Abstract 2
1课题综述 2
1.1课题背景及研究意义 2
1.1.1课题背景 2
1.1.2研究意义 2
1.2模具钢概述 2
1.2.1模具钢发展 2
1.2.2塑料模具钢 3
1.2.3预硬型塑料模具钢 4
1.3控冷简介 4
1.3.1控制冷却的机理和作用 4
1.3.2控制冷却的方式 5
1.3.3气雾冷却设备 6
1.3.4控制冷却在板带材中的应用 7
1.3.5控制冷却存在的问题 8
1.3.6提高控制冷却均匀性的措施 9
2流体概述 10
2.1流体运动研究方法 10
2.2流体相关性质 10
2.3FLUENT软件求解 11
3气雾冷却设备的设计 13
3.1气雾冷却设备方案 13
3.1.1模型的建立和参数设置 13
3.1.2气雾冷却设备方案设计 13
4喷嘴方案的制定 24
4.1气雾冷却系统结构对模具钢冷却均匀性的影响因素 24
4.2气雾冷却系统模型的建立 24
4.2.1模型的建立 24
4.2.2气雾冷却系统结构 25
4.2.3气雾冷却系统的喷嘴方案设计 26
4.2.4计算等效流速 38
结　　论 42
参考文献 44
附录A 附录 46
附录B 文献翻译 51
在学取得成果 61
致　　谢 62

引　　言
本课题来源于以下背景：（1）我国当前的控冷技术还不够完善。（2）我校也曾为大连特钢设计了一套控冷设备，在实际生产中，仍存在一些缺陷。

全部文件.gif

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上喷系统.gif

下喷系统.gif

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内容简介：: 北京科技大学本科生毕业设计(论文)中期报告目录1已完成的设计研究工作及取得的初步成果11.1气雾冷却设备的方案设计11.1.1气雾冷却设备的方案类型11.2 气雾冷却设备的模型设计31.2.1模型的假设31.2.2模型的建立32存在问题52.1fluence模型建立52.1.1模型设想52.1.2结果分析52.1.3尺寸改进53下一步工作计划64可预期成果7指导教师意见8系所意见81已完成的设计研究工作及取得的初步成果1.1 气雾冷却设备的方案设计1.1.1 气雾冷却设备的方案类型（1）方案设计一在管道一侧通入水和汽，由于进水、进汽方案设计相同，略去进汽管道和喷嘴（其中喷嘴间距为均匀分布）。如图一所示，为设计方案一及其流体分布曲线。图二设计方案一的流体分布曲线可以通过改变喷嘴间距使设计方案一的的流体曲线呈现中凸曲线形状，但是该方案适用于空间较小的情况下，并且设计复杂。由于气雾冷却设备的空间足够，所以应考虑更佳方案。（2）方案设计二将进水管道设置为一根，并且由正中央通入水汽。由于进水、进汽方案设计相同，略去进汽管道和喷嘴（其中喷嘴间距为均匀分布）。如图三所示。图二设计方案二设计方案二所得到的流体曲线为中凸，两侧也凸的曲线。并且通过改变喷嘴分布也较难实现。所以应考虑更佳方案。（3）设计方案三通过两根对称管道通入水和汽，由于进水、进汽方案设计相同，略去进汽管道和喷嘴（其中喷嘴间距为均匀分布）。如图三所示。图三设计方案三设计方案三的流体曲线形状较接近中凸曲线，并且较方便通过改变喷嘴的间距来实现中凸曲线类抛物线曲线形状。1.2 气雾冷却设备的模型设计1.2.1模型的假设由于需要用到gambit进行建模，用fluence进行迭代求解。建模前要对实际物体进行抽象假设，同时对未知参数的数值也要进行提前假设，通过多次模拟，来得到最佳方案。（1）模型的假设考虑到建模的多次重复试验，以及对fluence软件掌握的不熟练因素。假设，汽的作用主要是将水雾化，那么可以主要考虑水在喷嘴喷出后的流量分布。最终，将模型简化为只有水管道的模型。（2）尺寸的假设将通入喷嘴的两根水管道的间距假设为500mm，将喷嘴间的距离假设如下，其中喷嘴共17个，按顺序编号117号。从12345678至23456789间距（mm）5755555353515150从910111213141516至1011121314151617间距（mm）50515153535555571.2.2模型的建立（1）用gambit建立模型用gambit做出模型，通过对实体模型的简化，得到如图四的模型。图四gambit模型（2）用fluence分析模型通过分析得到各个喷嘴的速度如下，并且得到其图像，如图四。喷嘴号速度（m/s）喷嘴号速度（m/s）11.1468363101.14902421.1489648111.149013831.1470201121.147094441.147863131.146865551.1475222141.148516261.1459112151.147952871.1477798161.147718781.1468149171.148499391.1487916通过以上数据，用excel作图如下。图五各个喷嘴流速2存在问题2.1fluence模型建立2.1.1模型设想由于用gambit建立模型，忽略了汽对水的流速等影响，导致了通过fluence分析的结果仍存在着误差，所以在仅有水管作用时，所得到的喷嘴流量曲线符合要求后，仍需要添加汽管进行模拟实验。2.1.2结果分析我们需要的是中凸类似抛物线的曲线，根据对假设尺寸所得到结果的分析，所得到的流量曲线仅仅满足了中凸的性质，除了9号喷嘴外，其余喷嘴的流量相差不大，故不完全符合要求，需要对尺寸进行改进。2.1.3尺寸改进由于所得到的流量曲线不完全符合要求，需要对进水的两个管道间距以及各个喷嘴的间距进行改变，而如何改变相关尺寸使喷嘴流量曲线呈现类似中凸的抛物线仍是个难题。需要查阅更多的资料进行更多的建模、分析模型的尝试。3下一步工作计划（1）fluence建模在原有模型的基础上完善气雾冷却设备模型，由于上喷系统和下喷系统重力方向不同，所以需要在fluence中设置不同的流体所受的重力方向。因此对两次结果进行比较，可以看到重力对流速的影响。（2）装配图的完成在装配图的绘制过程中，部分尺寸需要通过fluence计算得到，所以装配图的一些尺寸是未知的。在接下来的工作中要尽快计算得到未知尺寸，完成装配图的绘制。（3）零件图的绘制装配图的绘制完成之后，拆出部分零件进行零件图的绘制。（4）设计说明书的书写4可预期成果通过对气雾冷却设备各基本参数的理论分析计算，以及应用计算机有限元软件进行模拟，寻求合理的设备结构参数，使得气雾冷却设备喷到钢板表面上的喷量沿钢板横向呈中凸近似抛物线

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