1 鑄造工藝CAD

　　在鑄造工藝設(shè)計過程中铆糙，有許多繁瑣的數(shù)學(xué)計算和大量的查表選擇等工作焕蹄，僅憑工藝設(shè)計人員的個人經(jīng)驗(yàn)和手工操作疫蔓，不但要花費(fèi)很多時間，而且設(shè)計結(jié)果往往因人而異结借，很難保證鑄件質(zhì)量筐摘，60年代以來，特別是進(jìn)入80年代后船老，隨著電子計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展咖熟，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(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)計的科學(xué)化柳畔、精確化提供了良好的工具馍管，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：

　　1）  接收用戶送給的鑄件圖紙薪韩，在以工程圖方式接收時可自行進(jìn)行三維造型确沸；

　　2）  工藝分析和報價；

　　按需要從任一角度或?qū)﹁T件任一部分結(jié)構(gòu)加以觀察俘陷，根據(jù)三維實(shí)體計算鑄件重量和不同部位的模數(shù)境愕，計算澆冒口等工藝數(shù)據(jù)，進(jìn)行鑄件的初步設(shè)計颁膊，估算成本并提出報價值膝。

　　3）  進(jìn)行鑄件的詳細(xì)設(shè)計；

　　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)計艰吏，然后自動生成相應(yīng)的鑄型欺垛、芯盒或模具圖。

　　4）鑄型涣累、芯盒和模具經(jīng)數(shù)控加工成形隆鹤，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)計蹦争。

　　目前鑄造工藝CAD的軟件功能一般是單一的汪请，分為鑄件設(shè)計、凝固模擬和模樣加工等相對獨(dú)立的系統(tǒng)瑞捂。

　　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)備輸入計算機(jī)內(nèi)贸左，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酷麦、槽的符號矿卑，以及撥模斜度，并標(biāo)出尺寸沃饶，形成鑄件圖母廷；以此為依據(jù)進(jìn)行鑄件模數(shù)和重量計算、進(jìn)行補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)設(shè)計糊肤；將設(shè)計計算的結(jié)果以圖形方式加到鑄件圖上琴昆，再繪出砂芯形狀氓鄙，算出芯頭間隙、芯頭壓緊環(huán)业舍、防壓環(huán)抖拦、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等，從而形成一個完整的工藝圖舷暮；最后繪制出鑄造工藝卡片蟋座。將圖形由繪圖儀輸出，完全取代了手工繪制工藝圖和描圖脚牍、曬圖等繁瑣工序向臀，而且修改、存檔方便碗品，大大提高了設(shè)計效率隆文。

　　與傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計方法相比，用計算機(jī)設(shè)計鑄造工藝有如下特點(diǎn)：

　　1）計算準(zhǔn)確芽嗓、迅速韧践、消除了人為的計算誤差。

　　2）可同時對幾個不同的方案進(jìn)行工藝設(shè)計和比較班卖，從而找出較好的方案随象。

　　3）能夠儲存并系統(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)計出較合理的鑄造工藝呆纤。

　　4）計算結(jié)果能自動打印記錄聪蔬，并能繪制鑄造工藝圖等技術(shù)文件。

　　計算機(jī)輔助設(shè)計不僅使計算機(jī)代替了人工設(shè)計鑄造工藝和繪制工藝圖屯片，而且還能優(yōu)化工藝設(shè)計无价，提高工藝出品率。

　　鑄造工藝計算機(jī)輔助設(shè)計程序的功能主要表現(xiàn)在以下幾方面：

　　1）鑄件的幾何床重、物理量計算琳柱，包括鑄件體積、表面積拙徽、重量及熱模數(shù)的計算刨沦。

　　2）補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計計算，包括冒口的設(shè)計和計算膘怕、冷鐵設(shè)計計算和設(shè)計合理的補(bǔ)縮通道想诅。

　　3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計計算，包括選擇澆注系統(tǒng)的類型和各部分截面積計算淳蔼。

　　4）繪圖侧蘸，包括鑄件圖、鑄造工藝圖鹉梨、鑄造工藝卡等圖形的繪制和輸出讳癌。

　　3 圖形處理的軟件系統(tǒng)

　　近年來，國內(nèi)外在鑄造工藝計算機(jī)輔助設(shè)計方面已作了較多的研究和開發(fā)存皂，相繼出現(xiàn)了一批較實(shí)用的軟件晌坤，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)計旦袋；英國Foseco公司的FEEDERCALC軟件可計算鑄鋼件的澆冒口尺寸骤菠，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)計物轮；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)計刃傻；鑄造工藝輔助設(shè)計集成軟件--CASTCAD適用于鋁合金、鑄件和鑄鋼生產(chǎn)怖征；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)計冒口且實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計鸣谒。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)用视以，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效果沟奸。

　　鑄造工藝計算機(jī)輔助設(shè)計中，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购哺，國內(nèi)已有很多再其基礎(chǔ)上二次開發(fā)的軟件扶取，完成鑄件圖、鑄造工藝卡等圖形處理功能人狞。但目前,3D軟件發(fā)展很快,既有大型軟件,如UG芜田、Pro/E、CATIA欢礼，也有中檔軟件腺首，如Solid Edge、Solid Work黔攒、MDT等以及低檔的一些軟件趁啸。對工作站，基本上是大型軟件督惰。

　　1.Auto CAD軟件包及基本功能

　　AutoCAD是美國Autodesk公司為PC機(jī)開發(fā)的一個交互式圖形軟件包不傅，它主要是一個二維圖形軟件包，具有很強(qiáng)的二維作圖編輯功能赏胚，也具有簡單的三維作圖功能访娶，它是目前我國微型計算機(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版本后觉阅，版本不斷升級崖疤，目前已有AutoCAD2000版本。它的繪圖命令得到了很大改進(jìn)典勇，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劫哼，繪圖和編輯功能也都大大增強(qiáng)了叮趴。

　　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)权烧，非常適合于圖形的應(yīng)用丰躺。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新的命令励邓，從而實(shí)現(xiàn)鑄造工藝CAD中對鑄件圖肄琉、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)計方法請讀者參閱有關(guān)專著窟礼。

　　(暫不可見)/Engineer軟件包及基本功能

　　Pro/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機(jī)械自動化3D軟件洋训，是新一代的基于特征的產(chǎn)品造型系統(tǒng)。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)绰尖，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實(shí)現(xiàn)妙散，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）庆葱、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等组救，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然胚高，更直觀辰车，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。造型不僅可以在屏幕上顯示抛虏，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)博其。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件。

　　Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計的迂猴、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)慕淡，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔沸毁、殼峰髓、倒角及圓角，可以隨意勾畫草圖息尺，輕易改變模型携兵。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。

　　3. Unigraphics（UG）工業(yè)設(shè)計軟件包

　　UG包括一個靈活的復(fù)合建模模塊以及功能強(qiáng)大的逼真照相的渲染搂誉，動畫和快速的原型工具徐紧，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)炭懊、線框建模(Wireframe)及其于特征的參數(shù)化建模并级。

　　UG的特征和功能有許多獨(dú)到之處：

　　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。

　　2）在客戶的擴(kuò)展企業(yè)的意義上的數(shù)據(jù)相互可操作性迈窗，甚至包括對那此有問題的輸入數(shù)據(jù)的高成功率夭蒜。包括培訓(xùn)，直接技術(shù)支持女践，項(xiàng)目實(shí)施周矢，系統(tǒng)集成锣石，數(shù)據(jù)交換和工程應(yīng)用的完整服務(wù)盹斟。

　　3）虛擬產(chǎn)品開發(fā)評估，它用圖表表示一個公司采用制造業(yè)認(rèn)可的最佳實(shí)踐的程度浆酝。

　　4）完整的可升級的產(chǎn)品線焰垄，為各層次用戶優(yōu)化的產(chǎn)品線，因而和爽，一個公司可以在需要時以最合適的價格購置或租用僅僅是它需要的那些模塊藐檀。

　　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)備儡簿、電子晨墓、高技術(shù)和消費(fèi)品工業(yè)。

　　基于以上介紹的各部分內(nèi)容的設(shè)計原理和設(shè)計方法侍瑟，編制計算機(jī)程序唐片，即可得到比較系統(tǒng)和完整的鑄造工藝計算機(jī)輔助設(shè)計軟件。

　　首先將零件圖通過數(shù)字化儀或其他圖形輸入設(shè)備輸入計算機(jī)內(nèi)涨颜，然后根據(jù)要求標(biāo)出澆注位置和分型面的位置费韭，進(jìn)一步繪出加工余量及不鑄孔、槽的符號庭瑰，以及撥模斜度星持，并標(biāo)出尺寸，形成鑄件圖弹灭；以此為依據(jù)進(jìn)行鑄件模數(shù)和重量計算督暂、進(jìn)行補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)設(shè)計；將設(shè)計計算的結(jié)果以圖形方式加到鑄件圖上穷吮，再繪出砂芯形狀逻翁，算出芯頭間隙、芯頭壓緊環(huán)酒来、防壓環(huán)卢未、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等，從而形成一個完整的工藝圖详鲜；最后繪制出鑄造工藝卡片躏宗。將圖形由繪圖儀輸出，完全取代了手工繪制工藝圖和描圖丹蛀、曬圖等繁瑣工序根爆，而且修改幕封、存檔方便，大大提高了設(shè)計效率英鸵。

　　4 鑄造機(jī)械及鑄造工程CAD

　　鑄造機(jī)械設(shè)計的工藝性強(qiáng)铁磕，設(shè)備種類多，計算和繪圖量大酿边，利用CAD技術(shù)可提高效率并優(yōu)化設(shè)計剖宪。

　　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)計軟件恶恨，如清華大學(xué)的拋丸機(jī)CAD系統(tǒng)（SBMCAD）雨晃、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)計軟件系統(tǒng)（ZJCAD）痴猖，江蘇理工大學(xué)的S568水玻璃砂再生系統(tǒng)（FSCAD）等躺刷。

　　這些系統(tǒng)大多以微機(jī)為硬件環(huán)境，以AutoCAD為支撐軟件狞洋，但所用的開發(fā)工具不盡相同弯淘。系統(tǒng)都采用結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行分析、設(shè)計和編程吉懊。將系統(tǒng)分為不同模塊庐橙，模塊的設(shè)計遵循通用原則，每一模塊能實(shí)現(xiàn)某種功能的通用實(shí)際和圖形繪出惕它，便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展怕午。

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