铸造工艺虚拟设计系统简介

       全流程虚拟制造系统在三维设计及仿真技术和产品全生命周期管理系统应用的基础上，建立一套工艺设计集成控制系统，以数据流驱动，重构铸造工艺设计流程，依托先进的铸造理论和实践，构建标准库、典型工艺库、典型问题库、基础资源库等核心知识库，形成包含虚拟设计、仿真分析、智能诊断、全流程质量管理的全流程虚拟制造体系，与智能生产单元、MES、ERP等充分集成，形成铸造行业全流程虚拟制造+智能生产+智能管理的全面解决方案。全流程虚拟制造系统包括以下7个方面：

1.参数对比

       将铸件产品需要满足的要求、标准转化为数字标准，并自动与系统内的内控标准、在制类似产品标准进行对比，帮助工艺设计人员快速、准确地识别新产品难点和关键控制点，可进一步指导方法策划。

2.方法策划

       通过综合分析现有不同成形方法的适用条件、适用范围以及优缺点，在系统后台设置相应的判断逻辑。依据参数对比的结果，从质量、成本、效率和可操作性4个方面自动给出最佳的工艺方法建议，在此基础上由工艺设计人员综合判断，形成最终结论，可指导产品询报价及后续方案策划。现有虚拟设计系统已覆盖木模、真空负压消失模、实型消失模、金属模、3D打印、射芯、离心浇注等七大类主要成形方法。

3.方案策划

       在方法策划的基础上进一步细化，形成可直接指导工艺设计的策划方案。系统基于产品类型、产品质量、产量、废品率等规则综合判断，可自动匹配类似的在制历史产品工艺、典型历史产品工艺以及典型问题等，为新产品方案策划提供参考，帮助工艺设计人员快速进行方案策划的同时，并有效地避免类似问题重复发生。

4.虚拟设计

       将铸造工艺设计划分为标准的6步，分别为：设计加工量、设计砂型砂芯、设计浇注系统、设计冒口、设计工装和核算成本。系统将工艺设计规范转化为系统后台参数库的形式，最大化减少人工录入和手动计算，通过输入少量关键参数，系统可自动计算形成整套的工艺设计参数。其中，每一项参数均在工艺设计规范的要求内进行自动判断，降低工艺设计出错的可能性，减少人为因素对工艺设计质量的影响。

5.虚拟检验

       将模拟判据转化为后台判断逻辑，通过在系统中直接出具模拟报告，指导工艺设计优化，并形成详细的模拟记录。实现基于三维模型的工艺仿真、模拟、检验流程的有效管控。

6.虚拟制造

       梳理现场生产的关键控制工序，从生产、质量、成本、设备、环保、人员等多个维度综合定义产品制造过程的关键控制参数，将工艺设计方案转化成为现场可执行的关键控制参数，并与MES系统、智能生产单元、移动终端应用等有效集成，严格控制工艺设计方案执行。

7.执行反馈

       利用移动终端应用（现场APP），建立关键控制参数实时反馈及闭环管控的应用模式，基于现场反馈的实际数据，对现场工艺执行进行实时监控，并与工艺设计参数建立有效的逻辑关联，从而指导工艺设计持续优化。同时，反馈数据将支撑知识库不断自更新、自优化。

浇注位置和分型面设定原则（见表-1）

表-1 浇注位置和分型面设定原则

（续）

铸造工艺设计相关原则（见表-2）

表-2铸造工艺设计相关原则

（续）

（续）

（续）

（续）

 铸造工艺参数

1.铸件尺寸公差

       铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的上下极限尺寸之差。代表铸件尺寸精度的公差级别要求越高，对制造过程影响因素的控制应越严格，但铸件的生产成本也要提高，因此确定铸件尺寸公差时，必须从实际出发，综合考虑各种因素，达到既保证铸件质量，又不过多增加生产成本的目的，小批量砂型铸件尺寸控制参见表-3。

表-3 铸件尺寸公差数值（摘自GB/T6414—2017，ISO8062）

注：壁厚铸件的尺寸采用粗一级公差。

2.机械加工余量

铸造工艺设计确定的机械加工余量分两种情况。

1）非粗加工表面加工余量（A）。即顾客不要求粗加工铸件表面的加工余量。

2）粗加工表面加工余量（B）。即顾客要求粗加工或需粗加工验证铸件表面的加工余量，该加工余量必须含有在粗加工的余量和提供给顾客的铸件表面加工余量（C）。机械加工余量可按表-4选取。

表-4砂型铸件机械加工余量要求

① 因制造难度大加工余量超过本表规定者必须在工艺设计图中明确说明并经工艺审批后有效。

② 顾客有要求者按顾客要求执行或与顾客协商确定。

3.铸件线收缩率

       铸件线收缩率又称铸造收缩率，它受铸件结构形状、尺寸大小、铸型退让性、材料类型及铸造工艺等诸多因素的影响，灰铸铁、球墨铸铁铸件线收缩率可按表-5选取。

表-5 铸件线收缩率选择

4.分型负数

       分型负数可留在上模样、下模样或上下模样各留一半，多箱造型时，每个分型面均应留分型负数，处在分型面上的砂芯间隙不能小于该面分型负数。模样的分型负数见表-6。

表-6模样的分型负数 （单位：mm）

5.起模斜度（见表-7）

表-7砂型铸件起模斜度 （单位：mm）

注：1.顾客提供技术质量要求有特殊规定时，起模斜度按顾客要求执行，或与顾客协商确定。

2.相互配合的两个零件，其非加工面上的起模斜度应使结合面外形一致。

3.当铸件尺寸要求很严时，起模斜度的选择应服从尺寸精度要求。

4.加工基准和定位基准的起模斜度按顾客要求确定。

6.反变形量（反挠度）

       由于铸件的壁厚不均匀或结构上的原因，造成铸件各部分凝固、冷却速度不同，收缩不一致，使得铸件产生挠曲变形。制造模具时按铸件可能产生的变形方向预先做出反变形量，以抵消铸件的变形，反变形量一般可按表-8选取。

表-8 铸件的反变形量选择

 

摘自现代铸铁技术