大型铸钢件铸造工艺CAD系统的开发与应用5010.docx

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1、大型铸钢钢件铸造造工艺CCAD系系统的开开发与应应用发表时间间：20010-10-8 朱朱炳文廖廖敦明陈陈立亮林林平粱向向方 来来源：ee-woorkss关键字：参数化化设计铸铸造工艺艺CADD系统大大型铸钢钢件信息化调调查找茬茬投稿收藏藏评论好文文推荐打打印社区区分享基于AuutoCCAD220066平台，以以ObjjecttARXX20006与VVC+NEET为开开发工具具，结合合ODBBC技术术，并利利用参数数化设计计方法开开发适用用于大型型铸钢件件的铸造造工艺CCAD系系统。系系统功能能主要包包括冒口口系统设设计、浇浇注系统统设计、冷冷铁系统统设计、砂砂芯系统统设计及及铸造工工艺参数数

2、设计，并并根据工工厂实际际生产情情况设计计相应的的辅助功功能系统统。 大型铸铸钢件广广泛用于于电站、石石油化工工、冶金金、船舶舶等装备备，如核核电设备备中的不不锈钢主主泵泵体体、汽轮轮机缸体体，水电电机组的的转轮、叶叶片、上上冠、下下环，火火电机组组中的汽汽缸体，大大型冶金金设备中中的轧机机机架、轧轧辊、大大型轴承承座等。这这些大型型铸钢件件的制造造直接关关系到国国家重点点工程项项目的质质量、安安全及进进度，对对于国计计民生具具有重要要的意义义。 本文以以AuttoCAAD20006为为平台，VVC+NEET为开开发环境境，结合合AUTTODEESK公公司推出出的ObbjecctAARX220

3、066二次开开发工具具，根据据中国第第二重型型机械集集团铸造造分厂的的大型铸铸钢件铸铸造工艺艺要求，采采用参数数化设计计的方法法，进行行针对大大型铸钢钢件的铸铸造工艺艺CADD系统的的开发。此此工艺CCAD系系统在实实际运用用中，改改变了 人工纸纸板绘制制工艺和和手工查查阅铸造造手册的的状况，加加快了新新产品的的开发速速度，提提高了其其市场竞竞争力。工工艺人员员通过计计算机辅辅助设计计绘图，并并运用此此工艺CCAD系系统进行行铸造工工艺设计计，减轻轻了劳动动强度，提提高了工工艺设计计效率。1 大型型铸钢件件铸造工工艺CAAD系统统的设计计 大型铸铸钢件铸铸造工艺艺CADD系统是是一个基基于Au

4、utoCCAD的的二次开开发系统统，对大大型铸钢钢件的铸铸造工艺艺CADD系统应应施行模模块化设设计。首首先，要要规划好好系统的的结构。本本文把铸铸造工艺艺CADD系统大大致上分分为六大大模块：浇注系系统、冒冒口系统统、冷铁铁系统、砂砂芯系统统、辅助助系统、工工艺参数数系统。整整个系统统的结构构如图11。每个个系统模模块完成成所对应应的大型型铸钢件件铸造工工艺过程程，整个个铸造工工艺CAAD系统统涵盖大大型铸钢钢件铸造造工艺设设计的全全部流程程。图1 铸铸造工艺艺CADD系统结结构图FFig.l Strructturee skketcch oof ccasttingg prroceess CA

5、DD syysteem2 开发发工具与与开发环环境 一个CCAD系系统所支支持的各各种程序序设计语语言统称称语言开开发环境境。语言言开发环环境是CCAD系系统开放放式结构构的一个个重要组组成部分分，它可可以将高高级语言言的运算算、判断断及字符符处理功功能和CCAD系系统的图图形处理理功能有有机地结结合起来来，从而而为CAAD系统统的二次次开发提提供强大大的工具具。 基于AAutooCADD20006平台台，以OObjeectAARX220066为开发发工具，开开发环境境为VCC +. NNET220022。Obbjecct-AARX的的最大特特点是引引入了面面向对象象的编程程思想，提提供了大大

6、量的类类库，而而且ObbjecctARRX生成成的是动动态链接接库，共共享程序序地址空空间，相相比之前前通过IIPC(进程间间通信)进行交交互， Objj ecctARRX开发发的系统统效率更更高，有有更好的的控制能能力。OObjeectAARX支支持与MMicrrosooft的的基础类类库(MMFC)的混合合编程，使使得开发发者能够够创建基基于MFFC的用用户界面面，其外外观和内内建与AAutooCADD的用户户界面完完全相同同，与其其它应用用程序如如ADSS和Liisp相相比，OObjeectAARX充充分利用用了Wiindoows的的现有资资源，可可以方便便、高效效和可靠靠地设计计出具有

7、有典型WWinddowss风格的的AuttoCAAD应用用程序。3 系统统的开发发与实现现 大型铸铸钢件铸铸造工艺艺CADD系统的的二次开开发过程程中，冒冒口系统统、冷铁铁系统、砂砂芯系统统及辅助助系统中中的吊把把和铁芯芯头、铁铁芯座、都都采用参参数化设设计方法法进行设设计。参参数化设设计方法法就是指指在保持持图形结结构的拓拓扑关系系不变的的情况下下，通过过设置相相应的参参数来控控制图形形的几何何尺寸大大小，部部分参数数值的改改变可以以导致设设计图形形的自动动修改。这这种设计计方式显显著地改改善了图图形设计计的重构构能力和和设计柔柔性。 3.11 大型型铸钢件件窗口系系统设计计 普普通铸钢钢件

8、的冒冒口尺寸寸设计一一般采用用普通模模数法计计算，取取冒口模模数Mrr=(11.11.22)Mcc(铸件件模数)，并由由补缩效效率=14%200%来验验证。为为了确保保大型铸铸钢件的的质量，MMr往往往要取上上限，但但这样可可能会造造成相当当大的浪浪费。故故在二次次开发中中对于大大型铸钢钢件采用用动态模模数法：在冒口口一铸件件凝固体体系中，冒冒口不断断地向铸铸件补缩缩，使得得Mr和和Mc处处于动态态变化状状态。当当铸件凝凝固结束束时，铸铸件的实实际体积积增加到到Vc+Vcc,冒口口的残余余体积减减少到VVc-Vc。因因此，这这时它们们的确切切模数分分别为： 从理论论上讲，当当时，冒冒口与铸铸件

9、凝固固时间相相等，而而在凝固固结束以以前Mrr均大于于Mc，铸铸件可得得到充分分补缩。按按此原则则制定冒冒口尺寸寸是最经经济、合合理的。 大型铸铸钢件多多为单批批或小批批生产，且且制作冒冒口需花花费大量量的木材材和工时时。所以以二重铸铸造厂将将冒口尺尺寸进行行标准化化和系列列化，这这样就可可以充分分的发挥挥冒口模模型的使使用价值值，节省省大量的的人力，物物力。在在用铸造造工艺CCAD系系统绘制制冒口时时，我们们根据大大型铸钢钢件的结结构和工工艺流程程，确定定冒口的的尺寸和和类型，点点击所需需类型的的冒口图图标，以以圆形明明冒口为为例，在在编辑框框中输入入冒口的的尺寸参参数、视视图类型型及冒口口

10、线型，并并根据需需要计算算出冒口口重量和和冒口模模数。参参数设置置完毕后后，点击击“开始始绘制冒冒口”按按钮，进进入冒口口绘制阶阶段，此此时，工工艺人员员用鼠标标选取冒冒口放置置平面及及方向，系系统自动动生成冒冒口的33种视图图，并自自动标注注尺寸。圆圆形明冒冒口设计计界面如如图2所所示。图2 圆圆形明冒冒口设计计界面FFig.2 Intterffacee off rooundd-exxterrnall riiserr syysteem ddesiign本文为作作者授权权转载文文章，任任何人未未经原作作者同意意，不得得复制、转转载、摘摘编等任任何方式式进行使使用，ee-woorkss不承担担由

11、此而而产生的的任何法法律责任任! 如如有异议议请及时时告之，以以便进行行及时处处理。联联系方式式：edditooree-woorkss.neet.ccn ttel：0277-87759222199/200/211。3.2 大型铸铸钢件浇浇注系统统设计 大型型铸钢件件几乎都都是采用用漏包浇浇注，设设计步骤骤为：首首先计算算浇注时时间和平平均压力力头，并并运用流流体力学学公式计计算阻流流截面积积，然后后选择截截面比计计算各单单元截面面积，并并结合浇浇道结构构和截面面参数设设计各个个浇道。 根据二二重铸造造厂大型型铸钢件件的铸造造工艺要要求，浇浇注系统统分为33部分：单层浇浇注系统统、多层层浇注系系

12、统和冒冒口补浇浇多向浇浇注系统统，其中中每个部部分又分分为俯视视和侧视视两种视视图方式式。以单单层浇注注系统为为例，首首先计算算出直浇浇道、横横浇道和和内浇道道的截面面尺寸和和道数，然然后在绘绘制俯视视图时，鼠鼠标点击击各浇道道的放置置位置，程程序自动动生成各各个浇道道并进行行标注。绘绘制侧视视图时，在在编辑框框中输人人浇道尺尺寸参数数，点击击“开始始绘制”按按钮，自自动生成成侧视图图，再用用鼠标点点击确定定放置位位置。浇浇注系统统单层侧侧视图设设计界面面如3所所示。图3 浇浇注系统统单层侧侧视图设设计界面面Figg. 33 Innterrfacce oof ssinggle-strratuu

13、m gattingg syysteem ddesiign 3.33 大型型铸钢件件冷铁系系统设计计 大型铸铸钢件壁壁厚较大大，凝固固时的液液态收缩缩与凝固固收缩值值也较大大，单靠靠冒口往往往不能能充分补补缩铸件件，所以以普遍使使用冷铁铁。冷铁铁按在铸铸型中所所处的位位置可分分为内外外两种：外冷铁铁设置在在砂型表表面；内内冷铁设设置在相相当铸件件热节部部位的型型腔之中中。在实实际的冷冷铁设计计中，应应根据生生产设计计经验调调整冷铁铁尺寸参参数和布布置方式式，以更更有效地地满足工工艺要求求。 根据二二重铸造造厂大型型铸钢件件的铸造造工艺要要求，将将冷铁系系统分为为规则外外冷铁、不不规则外外冷铁和和

14、内冷铁铁3种。以以规则外外冷铁为为例，先先依据激激冷区的的铸钢件件的结构构，计算算出所需需的外冷冷铁的尺尺寸、块块数和摆摆放位置置，然后后再在对对话框中中设置外外冷铁尺尺寸参数数、块数数、线型型和绘制制方式。点点击“开开始绘制制”按钮钮，用鼠鼠标选取取放置外外冷铁的的矩形区区域，系系统自动动按要求求完成外外冷铁的的绘制并并自动标标注。规规则外冷冷铁设计计界面如如图4所所示。图4 规规则外冷冷铁设计计界面FFig.4 Intterffacee off reegullar surrfacce cchillledd irron dessignn 3.44 大型型铸钢件件其他ss艺CAAD系统统的设计

15、计 其其他的一一些常用用的铸造造工艺，如如绘制分分型线、分分模线和和分型负负数等功功能都包包括在铸铸造工艺艺CADD系统中中，工艺艺人员可可以很方方便地运运用鼠标标来指定定位置，系系统自动动生成相相应的工工艺符号号与参数数。在工工艺卡的的绘制中中，系统统采用OODBCC(开放放数据库库互连)技术，将将工艺卡卡中的信信息储存存在数据据库中，工工艺人员员依据不不同铸钢钢件的工工艺要求求，方便便地改写写工艺卡卡，自由由拖动技技术能使使工艺员员拖动工工艺卡放放置在任任何合适适的位置置上，工工艺卡的的设计界界面如图图5所示示。以上上功能的的具体实实现，限限于篇幅幅，本文文不再详详述。图5 工工艺卡设设计

16、界面面Figg.5 Intterffacee off prroceess carrd ddesiign4 应用用实例 以二二重铸造造厂设计计的上支支撑轴承承座为例例。该铸铸钢件的的最大外外轮廓尺尺寸为11 2666 mmm XX 6110 mmm XX 1 1722 mmm，重33 2552 kkg，属属于中等等复杂程程度的较较大型铸铸钢件，且且其铸造造工艺较较典型。设设计步骤骤如下。 根据铸铸钢件结结构特点点和技术术要求，确确定浇注注位置，利利用浇注注系统设设计模块块，计算算出直浇浇道、横横浇道和和内浇道道的直径径，在主主视图和和侧视图图上完成成浇道的的绘制。在在轴承座座长边侧侧面进行行分型

17、，绘绘制分型型线并标标出上下下型。 通过特特殊加工工量与分分型负数数模块，确确定工艺艺参数值值，在铸铸件图上上选择绘绘制位置置，完成成绘制，并并将需铸铸死的位位置绘制制铸死符符号。根根据轴承承座中空空位置的的尺寸大大小确定定砂芯的的尺寸与与间隙，并并绘制砂砂芯引气气和砂芯芯固定符符号。根根据铸钢钢件热节节的大小小和位置置及最后后凝固部部位的体体积和表表面积，计计算出铸铸钢件的的模数，由由此确定定冒口的的模数，然然后根据据铸造工工艺要求求选择圆圆形保温温明冒口口，选择择冒口放放置位置置并完成成绘制。在在轴承座座外壁较较厚部位位上放置置外冷铁铁，然后后将绘制制好的铸铸造工艺艺图和工工艺卡打打印输出

18、出。工艺艺设计最最终结果果如图66所示。图6 上上支撑轴轴承座铸铸造工艺艺图Fiig.66 Caastiing proocesss ddiaggramm off upp-suuppoort beaarinng hhoussingg5 结论论 以以AuttoCAAD20006为为平台，VVC+.NEET20002和和Objjectt20006为二二次开发发工具，针针对大型型铸钢件件的铸造造工艺要要求开发发了铸造造工艺CCAD系系统。此此系统的的功能包包括了大大型铸钢钢件铸造造工艺设设计的全全部流程程，并以以工厂实实际需要要建立了了冒口、铁铁芯头铁铁芯座和和工艺卡卡等数据据库。通通过尺寸寸驱动方方式，工工艺人员员经过简简单的操操作可快快速准确确地进行行铸造工工艺设计计，减轻轻了其工工作强度度，提高高了工作作效率。本文为作作者授权权转载文文章，任任何人未未经原作作者同意意，不得得复制、转转载、摘摘编等任任何方式式进行使使用，ee-woorkss不承担担由此而而产生的的任何法法律责任任! 如如有异议议请及时时告之，以以便进行行及时处处理。联联系方式式：edditooree-woorkss.neet.ccn ttel：0277-87759222199/200/211。