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標(biāo)題: 鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù) [打印本頁]
作者: 云松 時(shí)間: 2011-11-19 22:43
標(biāo)題: 鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)
鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)1 鑄造工藝CAD
在鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中,有許多繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算和大量的查表選擇等工作,僅憑工藝設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和手工操作,不但要花費(fèi)很多時(shí)間,而且設(shè)計(jì)結(jié)果往往因人而異,很難保證鑄件質(zhì)量,60年代以來,特別是進(jìn)入80年代后,隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在工業(yè)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用,也為鑄造工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)化、精確化提供了良好的工具,成為鑄造技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。
典型的鑄造工藝CAD系統(tǒng)工作過程是:3 I2 V: p# p+ Q* A9 H& Z" c
1)接收用戶送給的鑄件圖紙,在以工程圖方式接收時(shí)可自行進(jìn)行三維造型;% @% S0 [, p' ~" s# Q: G( a
2)工藝分析和報(bào)價(jià);按需要從任一角度或?qū)﹁T件任一部分結(jié)構(gòu)加以觀察,根據(jù)三維實(shí)體計(jì)算鑄件重量和不同部位的模數(shù),計(jì)算澆冒口等工藝數(shù)據(jù),進(jìn)行鑄件的初步設(shè)計(jì),估算成本并提出報(bào)價(jià)。: H$ n0 l) J) m- b# B
3)進(jìn)行鑄件的詳細(xì)設(shè)計(jì);從建立的鑄件三維實(shí)體抽取數(shù)據(jù)進(jìn)行三維凝固模擬并修改鑄件設(shè)計(jì),然后自動(dòng)生成相應(yīng)的鑄型、芯盒或模具圖。' e# F0 B) a* H( N
4)鑄型、芯盒和模具經(jīng)數(shù)控加工成形,進(jìn)行澆鑄和檢驗(yàn),收集生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)供質(zhì)量跟蹤和知道以后的鑄件設(shè)計(jì)。
目前鑄造工藝CAD的軟件功能一般是單一的,分為鑄件設(shè)計(jì)、凝固模擬和模樣加工等相對獨(dú)立的系統(tǒng)。
2 鑄造工藝CAD的特點(diǎn)
首先將零件圖通過數(shù)字化儀或其他圖形輸入設(shè)備輸入計(jì)算機(jī)內(nèi),然后根據(jù)要求標(biāo)出澆注位置和分型面的位置,進(jìn)一步繪出加工余量及不鑄孔、槽的符號,以及撥模斜度,并標(biāo)出尺寸,形成鑄件圖;以此為依據(jù)進(jìn)行鑄件模數(shù)和重量計(jì)算、進(jìn)行補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì);將設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果以圖形方式加到鑄件圖上,再繪出砂芯形狀,算出芯頭間隙、芯頭壓緊環(huán)、防壓環(huán)、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等,從而形成一個(gè)完整的工藝圖;最后繪制出鑄造工藝卡片。將圖形由繪圖儀輸出,完全取代了手工繪制工藝圖和描圖、曬圖等繁瑣工序,而且修改、存檔方便,大大提高了設(shè)計(jì)效率。
! F8 B& A7 F* I. u0 b 與傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)方法相比,用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)鑄造工藝有如下特點(diǎn):
8 B$ i6 C0 ]/ N* t$ s 1)計(jì)算準(zhǔn)確、迅速、消除了人為的計(jì)算誤差。5 \6 p' j% u: s* z: p( a' {
2)可同時(shí)對幾個(gè)不同的方案進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和比較,從而找出較好的方案。
/ P+ B/ F9 `& F 3)能夠儲(chǔ)存并系統(tǒng)利用鑄造工作者的經(jīng)驗(yàn),使得使用者不論其經(jīng)驗(yàn)豐富與否都能設(shè)計(jì)出較合理的鑄造工藝。
, G* a$ D' y- q; W 4)計(jì)算結(jié)果能自動(dòng)打印記錄,并能繪制鑄造工藝圖等技術(shù)文件。2 w. P& i8 q+ ]. `0 g2 [
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅使計(jì)算機(jī)代替了人工設(shè)計(jì)鑄造工藝和繪制工藝圖,而且還能優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),提高工藝出品率。
鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序的功能主要表現(xiàn)在以下幾方面:
6 }9 a( X* I2 Q& g9 O8 b" w 1)鑄件的幾何、物理量計(jì)算,包括鑄件體積、表面積、重量及熱模數(shù)的計(jì)算。
* r2 ~& i' ^) { 2)補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,包括冒口的設(shè)計(jì)和計(jì)算、冷鐵設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)計(jì)合理的補(bǔ)縮通道。
$ u7 z% T5 @% A/ D 3)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,包括選擇澆注系統(tǒng)的類型和各部分截面積計(jì)算。
+ `& j, N9 G8 V5 n' q 4)繪圖,包括鑄件圖、鑄造工藝圖、鑄造工藝卡等圖形的繪制和輸出。
3 圖形處理的軟件系統(tǒng)
近年來,國內(nèi)外在鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面已作了較多的研究和開發(fā),相繼出現(xiàn)了一批較實(shí)用的軟件,如美國鑄協(xié)(AFS)的AFS-oftware軟件,可用于鑄鋼鑄鐵的澆冒口設(shè)計(jì);英國Foseco公司的FEEDERCALC軟件可計(jì)算鑄鋼件的澆冒口尺寸,補(bǔ)縮距離及選擇保溫冒口套等;丹麥DISA公司的DISAMATIC軟件專用垂直分型生產(chǎn)線的澆冒口設(shè)計(jì);清華大學(xué)研制開發(fā)的FTCAD軟件適用于球鐵澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì);鑄造工藝輔助設(shè)計(jì)集成軟件——CASTCAD適用于鋁合金、鑄件和鑄鋼生產(chǎn);華北工學(xué)院開發(fā)的鑄鋼件集成軟件提出了改進(jìn)RUDDLE三次方法設(shè)計(jì)冒口且實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)。此外,還有許多這方面的軟件都已在鑄造生產(chǎn)中得到較好的應(yīng)用,產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。' W: v3 o9 `8 l2 D8 ]$ S
鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中,微機(jī)上較多的是采用AutoCAD軟件(2D)作為圖形處理的支撐軟件,國內(nèi)已有很多再其基礎(chǔ)上二次開發(fā)的軟件,完成鑄件圖、鑄造工藝卡等圖形處理功能。但目前,3D軟件發(fā)展很快,既有大型軟件,如UG、Pro/E、CATIA,也有中檔軟件,如Solid Edge、Solid Work、MDT等以及低檔的一些軟件。對工作站,基本上是大型軟件。
3.1 Auto CAD軟件包及基本功能3 R/ S* }1 z- F; ]9 \
AutoCAD是美國Autodesk公司為PC機(jī)開發(fā)的一個(gè)交互式圖形軟件包,它主要是一個(gè)二維圖形軟件包,具有很強(qiáng)的二維作圖編輯功能,也具有簡單的三維作圖功能,它是目前我國微型計(jì)算機(jī)上應(yīng)用最廣泛的軟件包。AutoCAD自1982年在美國首次推出AutoCAD1.00版本后,版本不斷升級,目前已有AutoCAD2000版本。它的繪圖命令得到了很大改進(jìn),產(chǎn)生圖形的速度和編輯圖形的速度都比以前的版本提高了許多,繪圖和編輯功能也都大大增強(qiáng)了。$ L% ~+ w' v: T6 o" R
AutoLisp和ARX語言是一種嵌入在AutoCAD內(nèi)部的開發(fā)語言。它可以讓用戶和AutoCAD開發(fā)者以非常強(qiáng)大的高級語言編寫出宏語言程序和函數(shù),非常適合于圖形的應(yīng)用。它為用戶提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)的工具,用戶就可以利用AutoLisp編制AutoCAD新的命令,從而實(shí)現(xiàn)鑄造工藝CAD中對鑄件圖、鑄造工藝圖等圖形的處理功能。有關(guān)AutoLisp語言的實(shí)用程序設(shè)計(jì)方法請讀者參閱有關(guān)專著。
3.2 Pro/Engineer軟件包及基本功能
7 p" i' z2 u( e2 {& C" J' L Pro/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化3D軟件,是新一代的基于特征的產(chǎn)品造型系統(tǒng)。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng),即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn),其中包括:筋(Ribs)、槽(Slots)、倒角(Chamfers)和抽空(Shells)等,采用這種手段來建立形體,對于工程師來說是更自然,更直觀,無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。造型不僅可以在屏幕上顯示,還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件。
3 F: W% X6 g2 y% M* f Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng),工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,如腔、殼、倒角及圓角,可以隨意勾畫草圖,輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。
3.3 Unigraphics(UG)工業(yè)設(shè)計(jì)軟件包& C& E( Q S9 M& A
UG包括一個(gè)靈活的復(fù)合建模模塊以及功能強(qiáng)大的逼真照相的渲染,動(dòng)畫和快速的原型工具,復(fù)合建模讓用戶可在下例建模方法中選擇:實(shí)體建模(Solid)、曲面建模(Surface)、線框建模(Wireframe)及其于特征的參數(shù)化建模。0 F4 K8 F/ q# f; _
UG的特征和功能有許多獨(dú)到之處:* y+ ~* y5 |9 K+ w3 N
1)功能強(qiáng)大的編程框架,使客戶和軟件供應(yīng)商能夠開發(fā)與UG很好集成和完全相關(guān)的應(yīng)用程序。4 R7 Q% ]% }3 J. d- s" q
2)在客戶的擴(kuò)展企業(yè)的意義上的數(shù)據(jù)相互可操作性,甚至包括對那此有問題的輸入數(shù)據(jù)的高成功率。包括培訓(xùn),直接技術(shù)支持,項(xiàng)目實(shí)施,系統(tǒng)集成,數(shù)據(jù)交換和工程應(yīng)用的完整服務(wù)。
k7 |) o. T5 G; V 3)虛擬產(chǎn)品開發(fā)評估,它用圖表表示一個(gè)公司采用制造業(yè)認(rèn)可的最佳實(shí)踐的程度。 ^& @# T; _5 }1 S1 J& ]
4)完整的可升級的產(chǎn)品線,為各層次用戶優(yōu)化的產(chǎn)品線,因而,一個(gè)公司可以在需要時(shí)以最合適的價(jià)格購置或租用僅僅是它需要的那些模塊。
在美國航天航空工業(yè)已安裝有10000多套UG,我們目前也遍及到機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、電子、高技術(shù)和消費(fèi)品工業(yè)。& h6 P* I: U9 z
基于以上介紹的各部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法,編制計(jì)算機(jī)程序,即可得到比較系統(tǒng)和完整的鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。
8 ]; i: {+ H' E- o( |" X 首先將零件圖通過數(shù)字化儀或其他圖形輸入設(shè)備輸入計(jì)算機(jī)內(nèi),然后根據(jù)要求標(biāo)出澆注位置和分型面的位置,進(jìn)一步繪出加工余量及不鑄孔、槽的符號,以及撥模斜度,并標(biāo)出尺寸,形成鑄件圖;以此為依據(jù)進(jìn)行鑄件模數(shù)和重量計(jì)算、進(jìn)行補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì);將設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果以圖形方式加到鑄件圖上,再繪出砂芯形狀,算出芯頭間隙、芯頭壓緊環(huán)、防壓環(huán)、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等,從而形成一個(gè)完整的工藝圖;最后繪制出鑄造工藝卡片。將圖形由繪圖儀輸出,完全取代了手工繪制工藝圖和描圖、曬圖等繁瑣工序,而且修改、存檔方便,大大提高了設(shè)計(jì)效率。
4 鑄造機(jī)械及鑄造工程CAD
鑄造機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝性強(qiáng),設(shè)備種類多,計(jì)算和繪圖量大,利用CAD技術(shù)可提高效率并優(yōu)化設(shè)計(jì)。9 j! n/ v& Q z- _
國外的鑄造設(shè)備廠家如德國的BMD已采用了CAD技術(shù);國內(nèi)也開發(fā)了一些鑄造機(jī)械設(shè)計(jì)軟件,如清華大學(xué)的拋丸機(jī)CAD系統(tǒng)(SBMCAD)、氣沖造型線平面布置系統(tǒng)(MLCAD),機(jī)械工業(yè)鑄機(jī)科技信息網(wǎng)CAD開發(fā)部的鑄造及機(jī)械化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)(ZJCAD),江蘇理工大學(xué)的S568水玻璃砂再生系統(tǒng)(FSCAD)等。+ f% L; a1 y/ e8 t2 B4 [9 w
這些系統(tǒng)大多以微機(jī)為硬件環(huán)境,以AutoCAD為支撐軟件,但所用的開發(fā)工具不盡相同。系統(tǒng)都采用結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和編程。將系統(tǒng)分為不同模塊,模塊的設(shè)計(jì)遵循通用原則,每一模塊能實(shí)現(xiàn)某種功能的通用實(shí)際和圖形繪出,便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。
作者: 可樂加冰 時(shí)間: 2012-3-12 22:52
又普及了一下基礎(chǔ),謝謝樓主
作者: 龍南精密鑄造 時(shí)間: 2012-3-13 10:50
謝謝!
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