铸造技术数字化平台的研究

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1、铸造技术数字化平台的研究模具卓越131袁钦205130336摘要：随着计算机技术的发展，计算机在铸造中的应用越来越广泛，它也推动着铸造业的发展。在铸造工艺设计中利用计算机系统对要设计的铸件进行最佳设计，促使铸造技术从大部分依靠经验走向标准化科学生产，充分利用了计算机数据库技术和计算机图形技术，方便、快捷地进行铸造生产。尽管计算机数字化系统已在较为重要的方面有了一定应用，如铸造CAD的开发、铸造CAE、支持工艺管理与企业管理的铸造PDM和铸造ERP等数字化系统，但随着计算机的迅速发展和更新换代，这些系统很难满足现阶段铸造工艺

2、设计、管理及一体化的需求，催生了对数字化铸造工艺设计与管理平台的研究，用数字化智能化铸造技术解决铸造的工艺设计和生产管理问题。因此，本文针对当下铸造工艺设计与管理这两个主题，探究建立数字化铸造工艺设计与管理平台。该研究的开发与应用，有助于促进铸造工艺的科学管理，运营效率的提高。关键词：数字化；铸造工艺管理；铸造技术；CAD1引言铸造是毛坯零件成形的主要方法之一，铸造生产历史悠久，而且至今仍然在国民经济中占有很重要的地位。在我国的铸造行业蓬勃发展的过程中，基于计算机与数字化的先进制造技术起到了重要的推动作用。数字化软件系统在

3、铸造领域中的应用可以分为设计和管理两个方面：（1）在铸造工艺设计方面较重要的应用包括：支持工艺设计的二维、三维铸造工艺CAD系统、铸造模拟仿真CAE系统。在铸造工艺设计CAD方面，研究与应用的热点主要基于商业二维、三维CAD软件进行的二次开发,2010年，华中科技大学的廖敦明等人在AutoCAD2006平台下开发了二维铸造工艺CAD系统[1]，该系统提供绘制分型面、分模线、分型负数、不铸孔、加工余量、工艺补正量、拔摸斜度、补贴、冒口系统、浇注系统、冷铁系统、砂芯及砂芯符号、工艺要求、工艺卡、图框设计及其他辅助设计功能该类型

4、的系统，让工艺员从繁琐的设计计算和查表中解脱出来。此外，由于铸造工艺设计的复杂性与实践性，涉及的设计点与工艺知识诸多，铸造专家系统、铸造KBE系统也得到了部分的研究与应用，如铸造方法选择、铸造合金选择、铸造缺陷等方面的专家系统以及基于KBE的铸造工艺设计系统，这些铸造工艺设计理念与方法超出了CAD、CAE功能性范畴，从知识的角度去引导铸造工艺设计，是数字化铸造工艺设计需要大力研究与发展的方向之一。(2)在管理信息化方面较重要的应用包括：支持企业管理的ERP系统与支持企业产品数据与技术文档管理的PDM系统。铸造企业在做大做强

5、的道路上，必须会由以生产为主导转变为以技术为主导，加强和突显企业自身的核心竞争力，以产品为核心的产品数据管理PDM系统将会是重点应用方面。在铸件产品的生命周期各阶段中，各种数字化系统都发挥出自身的作用[2]，有的数字化系统服务于工艺设计阶段，有的数字化系统服务于整个生命周期过程，并且每种系统的侧重点不同。根据各数字化系统的作用以及服务的范围，本文将这些数字化系统有机整合为数字化铸造平台和数字化铸造工艺平台这两个概念，数字化铸造平台是以铸造全过程为目标，它全面包含铸件订单投产、工艺设计、计划生产、产品交付等生命周期各阶段所涉

6、及的各种数字化系统，而数字化铸造工艺平台则是以工艺设计阶段为主要目标，它包含铸造工艺设计与工艺管理这两个方面所涉及的数字化系统，数字化铸造工艺平台也称为数字化铸造工艺设计与管理平台。2数字化铸造工艺设计与管理平台总体框架2.1平台总体框架铸造数字化平台分为两个主题，一方面是数字化铸造工艺设计，它由若干设计工具来支持，另一方面是数字化铸造工艺管理，它由铸造PDM来支持。本研究在华铸课题组已有华铸CAE、华铸CAD2D(AutoCAD)、华铸CAD3D(UG)、华铸ERP、华铸PDM等技术的基础上，以铸件生命周期中工艺设计阶段

7、为研究对象，针对现有数字化系统的不足，改造与集成这些数字化系统，构建数字化铸造工艺设计与管理平台，以达到铸造工艺设计工艺信息全面性、工艺数字化工具集成性、工艺设计高效性的需求。针对工艺设计与工艺管理这两个主题，本研究的数字化铸造工艺设计与管理平台总体结构如图1所示，它包含基于中性文件的二维铸造工艺CAD、基于中性文件的三维铸造工艺CAD这两个数字化铸造工艺设计工具，包含铸造PDM这一个数字化铸造工艺管理工具，涉及到PDM平台下基于知识的铸造工艺辅助设计、铸造质量控制专家系统、PDM平台下铸造模拟数据挖掘这三个平台集成点。首

8、先，平台以基于中性文件的二维、三维铸造工艺CAD系统为创新性设计工具，以满足新的数据交换方式下的铸造工艺CAD设计的需求。其次，平台以PDM为基础平台，它包含基本的图文档管理、工作流与生命周期管理、权限管理、产品管理等模块；它贯串整个数字化平台，它以产品管理为核心，集成铸造工艺CAD、基于知识的铸造工艺