数字化铸造工艺设计与管理平台的研究

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1、分类号学号D201077152学校代码10487密级博士学位论文数字化铸造工艺设计与管理平台的研究学位申请人：唐红涛学科专业：材料加工工程指导教师：周建新教授廖敦明教授答辩日期:2013年12月29万方数据万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofEngineeringResearchonthePlatformofDigitalCastingProcessDesignandManagementCandidate：TangHongtaoMajor：

2、MaterialsProcessingEngineeringSupervisor：Prof.ZhouJianxinProf.LiaoDunmingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember2013万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，

3、本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据万方数据华中科技大学博士学位论文摘要近十年来，铸造业经历了快

4、速发展，企业逐步采用各种计算机数字化系统来支持与提升其工艺设计与管理水平。计算机数字化系统在铸造业中应用较重要的方面包括：支持铸造工艺设计的二维铸造工艺CAD、三维铸造工艺CAD、铸造CAE、铸造KBE、铸造ES等数字化系统，支持工艺管理与企业管理的铸造PDM、铸造ERP等数字化系统。随着产品研发周期的不断缩短及信息技术的革新，这些系统很难满足现阶段铸造工艺设计、管理及一体化的需求。一方面，制造业上下游企业因保密性与一致性的需要而采用二维、三维中性文件来传递零件图纸，导致原有的铸造工艺CAD等工艺设计工具不再适用；另一方面，工艺设计与管理数字化系统之间相互依存

5、，原来自成体系的系统的单一性与局限性逐步突显出来，工艺设计过程及数据没有得到集成与管理，难以满足阶段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。因此，本文针对现阶段铸造工艺设计与工艺管理这两个主题，突破现有数字化铸造工艺设计与管理系统的不足，探究建立数字化铸造工艺设计与铸造工艺管理平台，主要的研究工作和成果包括以下六个方面。首先，构建了数字化铸造工艺设计与管理平台，给出了该平台的总体框架，该平台以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为创新性数字化设计工具，以PDM数字化管理系统为基础平台，以PDM平台下

6、基于知识的铸造工艺设计、铸造质量控制专家系统、铸造模拟数据挖掘为集成点。详细论述了平台的工艺设计工具的创新性、工艺信息的全面性、工艺数字化工具的集成性与工艺设计的高效性这四大特性，并指出了平台建立所涉及的关键技术。其次，针对当前二维铸造工艺CAD的不足，突破传统二维铸造工艺CAD研究与应用思路，首次提出了基于PDF与图片格式的二维铸造工艺CAD。详细阐述了二维CAD底层开发、坐标转换、PDF及图片兼容显示、二维绘图交互、图形识别、文件存储、基于对象事件的回退、无参数化铸造图元绘制等关键技术，展示了分型面、浇注系统、冒口视图、冒口补贴、加工余量、砂芯、冷铁、工艺

7、说明等典型的铸造I万方数据华中科技大学博士学位论文工艺图元绘制效果。第三，创新性地提出了基于中性文件的三维铸造工艺CAD，分析了OpenCASCADE几何内核的组成及特点，深入剖析了STEP中性文件的内部格式，建立了STEP文件转换到OpenCASCADE平台的对象映射关系，给出了OpenCASCADE平台下STEP中性文件解析的流程、算法及效果。基于OpenCASCADE几何内核，搭建了系统的各种实体造型类，以腰圆形暗冒口为例给出了铸造工艺图元三维CAD造型算法。第四，构建了本研究的数字化铸造工艺设计与管理平台的PDM基础平台。从PDM总体的角度，提出了面向

8、PDM的元数据模型所包含的基础对象及其