（答辩稿）气雾冷却设备的设计（CAD图纸+DOC论文）

因此，我们提出了新的改进方案。

气雾冷却设备设计方案四如图所示，设计方案四中由四条进水管道通入供水管道，同时，有四根进气管道通入供气管道，由供水管道和供气管道下端的个喷嘴喷出流体。

图设计方案四在设计方案四中，采用了个喷嘴均匀分布的结构，并且设置喷嘴间间距均为，其它尺寸设置如图所示，通过软件建模，并且使用软件分析得到设计方案四中流体在管道中流动的速度分布云图和从喷嘴口喷出流体的流速图，如图和图所示。

图设计方案四中流体在管道中流动速度分布云图图设计方案四中从喷嘴口喷出流体的流速通过软件计算分析，得到从个喷嘴口喷出流体的平均速度数据表，如表所示。

表方案设计四中从喷嘴口喷出流体的平均流速表喷嘴编号出口流速喷嘴编号出口流速.根据表数据做出从个喷嘴口喷出的流体的平均速度曲线图，如图所示。

图设计方案四喷嘴喷出流体的平均流速曲线图根据趋势曲线所示，曲线近似抛物线。

为了使趋势曲线更加近似抛物线，可以调节管道间距和喷嘴间距来调节曲线。

相比方案设计方案设计二方案设计三，工作量减小，节省了时间。

喷嘴方案的制定.气雾冷却系统结构对模具钢冷却均匀性的影响因素气雾冷却系统是采用气雾方式冷却薄的模具钢板，其中，气雾喷嘴是气雾冷却装置中的关键部件，它的功用就是将管道输送来的气水在其腔内结构中混合，喷射出均匀的小液滴到钢板表面上。

理想状态的气雾喷射是在钢板的横向断面方向上除最边部外各点喷水量样，但是由于整个断面布置几十个喷嘴，是很难达到均匀分布的。

喷嘴管道结构，气雾喷射由进水，进气两个管道组成，也就是说每个喷嘴的来水，来气的速度矢量分布均匀，才能保证整个喷雾组横向上单个喷嘴冷却强度相等，所以必须对管道结构进行优化设计。

由于每个喷嘴在气水管道结构的位置不同，气水流动速度不同，不可能做到完全样，因而要先根据喷嘴进气进水管道结构的气水量分布特性进行分析，通过优化结构设计，使每个喷嘴的出口速度矢量接近相等。

喷嘴喷射的雾滴颗粒均匀，流动稳定性接近，才能保证钢板冷却均匀，板形平直。

.气雾冷却系统模型的建立模型的建立喷嘴的分布采用进行建模，用进行迭代求解。

建模前对实际物体进行简化，方便建模，使工程量减少。

由于，喷嘴分布未知，通过假设喷嘴分布，以及使用多次模拟，得到相应得假设的流量曲线，从中选择到最佳方案，这也要求我们需要对模型进行简化处理。

模型的简化由于通入汽的作用主要是将水雾化，不会影响出水口水的流量分布。

所以，可以用出水口水的流量曲线代表气雾冷却设备的气雾流量曲线。

同时，用对水管道和汽管道同建立模型，属于处理二相问题，模型计算过程也会较复杂。

综上所述，本课题的模型用水管道代替。

由于气雾冷却上喷系统和下喷系统喷嘴分布致，为了简化计算，可以只考虑下喷系统的喷嘴分布。

喷嘴的结构复杂，在中建立它的模型不方便，采用矩形来代替它的结构，为使喷嘴等效更佳合理化，需要保持实际进出口的水量之比和模型进出口的水量之比为定值。

所以设置等效为喷嘴的矩形的宽为。

气雾冷却系统结构气雾冷却系统模型建立根据气雾冷却设备的特点，建立了简化的气雾冷却系统模型，如图所示，为了方便和简化计算，采用了二维模型。

本节所要做的是设计气雾冷却系统的结构，并且通过调节喷嘴的间距使得喷出的流体曲线呈现中凸曲线，所做的是定性分析，虽然二维模型与三位模型比较，存在较大误差，但是同样呈现喷嘴喷出流体的曲线特性，所以选择二维建模。

图气雾冷却模型边界条件设置对于气雾冷却设备中的流动情况，我们可以划分它的边界条件为进口边界出口边界壁面边界。

对于进口边界条件的设置，由于水流经过较长管道的运动，可以认为它的流速和压力是均匀的。

所以进口边界条件设为.。

设置喷嘴的出口边界时，由于喷嘴的流速是未知的，而它的压力是常数即外界大气压，设.。

管道壁面边界条件为壁面，壁面。

气雾冷却系统的喷嘴方案设计气雾冷却设备的喷嘴共个，并且按顺序对喷嘴进行编号号，通过多次假设喷嘴间距，进行多次模拟分析，对每组实验得出的不同的结果，并且对每组结果进行作图分析，观察哪组数据的图形的趋势线最接近中凸曲线图形，从而确定最佳方案。

根据方案设计四的分析，为了使号喷嘴喷出的流量最大，将号喷嘴间距减小，第组喷嘴方案如表所示。

表第组气雾冷却系统喷嘴方案设计从至间距从至间距对第组喷嘴方案进行建模，将喷嘴位置网格相对其他位置网格细化，如图所示。

图喷嘴设计方案的模型将模型导入软件中，检查网格质量，如下所示.，，.气雾冷却设备的设计摘要冷却，设备，装备，设计，毕业设计，全套，图纸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本课题中的控冷设备针对厚度为宽度为长度为的模具钢进行冷却，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。

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定的参考价值。

关键词模具钢，控制冷却，气雾冷却摘要课题综述.课题背景及研究意义课题背景研究意义.模具钢概述模具钢发展塑料模具钢预硬型塑料模具钢.控冷简介控制冷却的机理和作用控制冷却的方式气雾冷却设备控制冷却在板带材中的应用控制冷却存在的问题提高控制冷却均匀性的措施流体概述.流体运动研究方法.流体相关性质.软件求解气雾冷却设备的设计.气雾冷却设备方案模型的建立和参数设置气雾冷却设备方案设计喷嘴方案的制定.气雾冷却系统结构对模具钢冷却均匀性的影响因素.气雾冷却系统模型的建立模型的建立气雾冷却系统结构气雾冷却系统的喷嘴方案设计计算等效流速结论参考文献附录附录附录文献翻译在学取得成果致谢引言本课题来源于以下背景我国当前的控冷技术还不够完善。

我校也曾为大连特钢设计了套控冷设备，在实际生产中，仍存在些缺陷。

本文研究的内容主要有以下部分对国内外模具钢控冷技术的研究现状对比，以及对气雾冷却设备进行方案设计，同时，使用软件确定该方案的喷嘴布置，从而使得气雾冷却设备能够满足对模具钢控冷性能的要求，可以实现在线控冷，以及实现控冷工艺的在线自动化。

从而可以提高产品生产率和产品质量。

该课题的研究过程和方法首先通过对气雾冷却设备的相关知识进行充分了解的基础上，对气雾冷却设备的方案进行设计和实验，完成对气雾冷却设备外形尺寸的设计。

通过文献学习，找到理论计算方法。

并且采用理论研究与数值模拟相结合的方法，通过进行数值模拟分析，确定合理的喷嘴分布参数。

课题综述.课题背景及研究意义课题背景目前，我国的控冷技术仍然不够完善。

并且，我校为大连特铁设计的套控冷设备在实际的生产应用中，也存在些问题。

研究意义本课题对气雾冷却设备进行设计和理论计算，使得设备能够满足对模具钢控冷性能的要求，可以实现在线控冷，以及实现控冷工艺的在线自动化。

从而提高了产品生产率和产品质量。

.模具钢概述模具钢发展随着对模具的要求如模具向精密多型腔高寿命等越来越高，我国引进了不少效果比较好的模具钢。

例如冷作模具钢塑料模具钢热作模具钢等。

最近些年，我国的模具工业的发展十分迅速。

国内现有模具生产厂点有近个，从业人员超过万人。

模具材料是制造生产模具的基础，随着我国模具工业的发展和国际化的进程，我国模具钢的产量生产工艺装备质量性能品种规格等方面均取得了长足的进步。

近几年，年以来，我国国产模具产值每年平均递增，但国产模具的自配率不足，其中中低档模具供过于求，而高档模具近靠进口，尤其是大型精密复杂长寿命的模具缺口更大。

中国是模具进口大国，年进口金额相当于国产模具产值的。

随着全球制造业向中国和东南亚转移，预计到年中国将成为世界制造强国和制造业中心，制造业的发展向模具钢提出了更多的要求，必须提高国产模具钢的质量以生产出高质量的模具，摆脱长期依赖于进口的不利局面，为制造业的发展打下坚实基础。

根据文献资料得到年年我国模具钢产量。

表我国模具钢的产量年份产量万同时，中国模具钢制造水平取得了长足的进步。

以汽车覆盖件为代表的大型复杂冲模，英寸大屏幕彩电和英寸背投式电视机的塑壳模具，.大容量洗衣机全套板等塑料模具，自动扶梯整体踏板及汽车后桥齿轮箱的大型精密复杂压做模等，我们自己都能生产。

如模具技术已广泛应用，并开发出有自主知识产权的模具软件电加工数控加工技术在模具制造上普遍采用些骨干模具生产企业开始使用高速加工技术，这都为国产模具钢提供了个潜在的大市场，国产模具钢要尽快适应模具市场的变化趋势，模具工业的快速发展，带动了国内模具钢的产量品种规格及品质水平的提高。

目前，深圳周边及珠江三角洲地区已经成为中国模具工业最为发达科技含量最高的区域。

今后几年，随着全球制造业重心加快向我国转移，这地区有可能在年内发展成为世界模具生产中心。

塑料模具钢年，世界塑料的总产量仅仅万，到年已达万。

年我国塑料制品就超过万，仅次于美国，居世界第二位。

模具可以分为金属成形模和非金属成形模两类，而塑料模具是非金属成形模具中主要模具类型之。

随着石油化学等工业的迅速发展，塑料成为了工业生产中的种主要原料，导致塑料制品成形模具用钢已发展成为个独立部分。

按照塑料成形模具损坏的原因以及加工性能对模具钢要求，塑料模具钢应具有良好的耐热性能机械强度耐磨性耐腐蚀性切削加工性镜面加工性花纹图案光蚀性能等。

塑料模具钢可分为低碳低合金钢，碳素结构钢，合金结构钢，合金工具钢，析出硬化钢和马氏休时效钢等六种。

根据成型方式不同，塑料模具钢有不同的用途。

注射成型用于热塑性热固性树脂花纹图案透明件光学玻璃和镜片透明塑料件