铸造工艺集成cad研究发展

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1、铸造工艺集成CAD的研究发展铸造工艺集成CAD的研究发展　　【摘要】随着我国经济的不断向前发展，我们工作和生活中对于铸造工艺也越来越重视，而作为铸造工艺中重要一环的集成CAD的研究发展工作早已成为我们工作中的重点及难点。因此本文笔者根据个人多年来的相关工作经验，并结合我国铸造工艺集成CAD的现状，先对铸造工艺集成CAD系统的概念分析着手，继而对产品设计模型到铸件模型的转换进行探讨，最终对工装设计也进行了一系列的分析，希望可以起到抛砖引玉的作用，并推动我国铸造工艺集成CAD系统的不断向前发展。　　【关键词】铸造工艺；集成CAD；现状；转换；工装设计　　前言　　随着科学技术的不断

2、进步，在铸造中已经广泛采用了计算机技术，并且几乎每一个铸造的环节中都可以发现计算机的使用。自从上个世界八十年代以来，计算机技术得到了长足的进步，继而也被广泛的应用到各行各业中来，其中就有铸造生产，它通过集合所有生产过程中的信息，使之形成一个CIM“孤岛”。并且随着新的工艺设计、合理产品理念的提出，已经将制造过程与设计过程通过CAM、CAE、CAD等软件进行了紧密的联系，使产品设计与产品制造有了一个共同的、合理的平衡点，不仅考虑了可制造性，也考虑了可使用性。所以我们就要从集成CAD系统开始着手，从产品设计结束后即开展对制造工艺参数等的设计，其中包括收缩率、拔模斜度、加工余量以及

3、分型面等。下面是本文作者的一些不成熟的想法，如有不正之处，希望大家予以批评指正，本人在此不胜感激。　　1　铸造工艺集成CAD系统的概念　　集成CAD系统中主要有三个部分，包含了从设计阶段到生产阶段的所有工艺设计环节，其中的三个方面都是：　　（1）模板和摸样的设计以及数控加工部分　　（2）铸造工艺CAD以及凝固过程的模拟部分　　（3）产品模型到铸造模型的转变　　由于随着产品的体积的不断缩小，功能的不断增多，产品内部越来越复杂，只有通过计算机设计和辅助工具才可以完成对质量的更高要求。我们在实际工作中很难在人工设计中保证尺寸误差，所以凝固过程模拟以及铸造工艺CAD系统已经广泛的在科

4、研机构以及大中专院校中得到了研究，而且已经取得了很多的优秀成果。　　2　模型转换的主要过程　　随着制造工艺的不断发展，实体造型技术也得到了广泛的应用，我们已经可以通过CAD的三维模型对加工余量、拔模斜度以及分型面进行设计，摆脱了传统蓝图的诸多困扰，下面笔者就对这三个方面的设计进行简单的探讨。　　2.1　加工余量　　产品模型到铸件模型的转换中没有对加工面的加工余量进行分析，这是现行的转换模型中存在的一个大问题。加工面的识别有许多研究报导，但由于其造型特征是基于冷加工的，识别到的特性也是与冷加工有关的槽、凹槽、孔。现在有人提出采用基于特征的造型技术，在进行计算机辅助工艺规划时采用

5、这些特征确定加工工艺。计算机辅助工艺规划时首先要计算毛坯的尺寸，其原理如同增加加工余量，因而可以利用特征来识别加工面，然后根据浇注位置等确定加工余量的大小。另外需要把不铸的孔去掉，所有的角都应是铸造圆角。　　2.2　拔模斜度　　为了拔模方便，且不破坏铸型，铸件中平行于拔模方向的平面必须附加一定的拔模斜度。在理论上，只要修改平面的法线方向，即旋转一个拔模角度即可。相关文献中提出采用变量造型来进行设计比较方便，并且假设其分型面法向平行于X、Y、Z　三个坐标轴中的一个。　　拔模斜度的增加，意味着几何的重新构造，因而在很大程度上依赖实体造型系统的功能。用目前先进的造型技术如参数化设计

6、、特征造型等来实现比较方便，但需要很多的人工干预。最可行的方法是自动识别需加拔模斜度的面，然后加上拔模斜度。这是因为设计方案经过凝固模拟之后可能需要重新确定分型面，那么拔模斜度也需要重新设计。而且造型部分是采用产品设计部门的结果，铸造工艺设计中需考虑的因素不可能涉及到。　　2.3　分型面设计　　现在的分型面基本上是采用交互的方式来确定，计算机给出一定的分析结果，供使用者参考。现在还不能做到自动加入分型线。对分型线的分析基本上采用一定的规则。分型线从最小尺寸中心经过，这样上、下型中的铸件尺寸最小，便于取模，并且拔模斜度也最小，模型也最接近所要求的产品尺寸，但没有考虑是否可以把整

7、个模型放到一个型中（上或下）。模型这样放有两个优点：　其一是可以减少毛边和飞刺缺陷，其二是可减少错型带来的废品率的增加。而如果考虑产品的生产批量较大，为提高出品率，最好采用一型多件；如果浇注合金需要较大的补缩压头，以保证补缩。从计算几何的角度分析计算了分型方向，即拔模方向，从而减少芯子的数量，为优化分型面的设计提供了一个可行的计算方法。　　3　工装设计的主要内容　　工装设计的主要内容有三个方面，分别是芯盒、模板以及模样的设计。　　芯盒设计的工作与芯子的设计工作联系非常紧密，在确定分型面的选择之后，在决定