鑄件及鑄造工藝設(shè)計-鑄造工藝設(shè)計（1/2）
鑄造工藝虛擬設(shè)計系統(tǒng)簡介
全流程虛擬制造系統(tǒng)在三維設(shè)計及仿真技術(shù)和產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，建立一套工藝設(shè)計集成控制系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)流驅(qū)動，重構(gòu)鑄造工藝設(shè)計流程，依托先進的鑄造理論和實踐，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)庫、典型工藝庫、典型問題庫、基礎(chǔ)資源庫等核心知識庫，形成包含虛擬設(shè)計、仿真分析、智能診斷、全流程質(zhì)量管理的全流程虛擬制造體系，與智能生產(chǎn)單元、MES、ERP等充分集成，形成鑄造行業(yè)全流程虛擬制造+智能生產(chǎn)+智能管理的全面解決方案。全流程虛擬制造系統(tǒng)包括以下7個方面：1.參數(shù)對比
將鑄件產(chǎn)品需要滿足的要求、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，并自動與系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)、在制類似產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進行對比，幫助工藝設(shè)計人員快速、準(zhǔn)確地識別新產(chǎn)品難點和關(guān)鍵控制點，可進一步指導(dǎo)方法策劃。2.方法策劃
通過綜合分析現(xiàn)有不同成形方法的適用條件、適用范圍以及優(yōu)缺點，在系統(tǒng)后臺設(shè)置相應(yīng)的判斷邏輯。依據(jù)參數(shù)對比的結(jié)果，從質(zhì)量、成本、效率和可操作性4個方面自動給出最佳的工藝方法建議，在此基礎(chǔ)上由工藝設(shè)計人員綜合判斷，形成最終結(jié)論，可指導(dǎo)產(chǎn)品詢報價及后續(xù)方案策劃。現(xiàn)有虛擬設(shè)計系統(tǒng)已覆蓋木模、真空負壓消失模、實型消失模、金屬模、3D打印、射芯、離心澆注等七大類主要成形方法。3.方案策劃
在方法策劃的基礎(chǔ)上進一步細化，形成可直接指導(dǎo)工藝設(shè)計的策劃方案。系統(tǒng)基于產(chǎn)品類型、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、廢品率等規(guī)則綜合判斷，可自動匹配類似的在制歷史產(chǎn)品工藝、典型歷史產(chǎn)品工藝以及典型問題等，為新產(chǎn)品方案策劃提供參考，幫助工藝設(shè)計人員快速進行方案策劃的同時，并有效地避免類似問題重復(fù)發(fā)生。4.虛擬設(shè)計
將鑄造工藝設(shè)計劃分為標(biāo)準(zhǔn)的6步，分別為：設(shè)計加工量、設(shè)計砂型砂芯、設(shè)計澆注系統(tǒng)、設(shè)計冒口、設(shè)計工裝和核算成本。系統(tǒng)將工藝設(shè)計規(guī)范轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)后臺參數(shù)庫的形式，最大化減少人工錄入和手動計算，通過輸入少量關(guān)鍵參數(shù)，系統(tǒng)可自動計算形成整套的工藝設(shè)計參數(shù)。其中，每一項參數(shù)均在工藝設(shè)計規(guī)范的要求內(nèi)進行自動判斷，降低工藝設(shè)計出錯的可能性，減少人為因素對工藝設(shè)計質(zhì)量的影響。5.虛擬檢驗
將模擬判據(jù)轉(zhuǎn)化為后臺判斷邏輯，通過在系統(tǒng)中直接出具模擬報告，指導(dǎo)工藝設(shè)計優(yōu)化，并形成詳細的模擬記錄。實現(xiàn)基于三維模型的工藝仿真、模擬、檢驗流程的有效管控。6.虛擬制造
梳理現(xiàn)場生產(chǎn)的關(guān)鍵控制工序，從生產(chǎn)、質(zhì)量、成本、設(shè)備、環(huán)保、人員等多個維度綜合定義產(chǎn)品制造過程的關(guān)鍵控制參數(shù)，將工藝設(shè)計方案轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)場可執(zhí)行的關(guān)鍵控制參數(shù)，并與MES系統(tǒng)、智能生產(chǎn)單元、移動終端應(yīng)用等有效集成，嚴(yán)格控制工藝設(shè)計方案執(zhí)行。7.執(zhí)行反饋
利用移動終端應(yīng)用（現(xiàn)場APP），建立關(guān)鍵控制參數(shù)實時反饋及閉環(huán)管控的應(yīng)用模式，基于現(xiàn)場反饋的實際數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場工藝執(zhí)行進行實時監(jiān)控，并與工藝設(shè)計參數(shù)建立有效的邏輯關(guān)聯(lián)，從而指導(dǎo)工藝設(shè)計持續(xù)優(yōu)化。同時，反饋數(shù)據(jù)將支撐知識庫不斷自更新、自優(yōu)化。澆注位置和分型面設(shè)定原則（見表-1）
表-1 澆注位置和分型面設(shè)定原則
（續(xù)）
鑄造工藝設(shè)計相關(guān)原則（見表-2）
表-2鑄造工藝設(shè)計相關(guān)原則
（續(xù)）
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（續(xù)）
鑄造工藝參數(shù)
1.鑄件尺寸公差
鑄件尺寸公差是指鑄件公稱尺寸的上下極限尺寸之差。代表鑄件尺寸精度的公差級別要求越高，對制造過程影響因素的控制應(yīng)越嚴(yán)格，但鑄件的生產(chǎn)成本也要提高，因此確定鑄件尺寸公差時，必須從實際出發(fā)，綜合考慮各種因素，達到既保證鑄件質(zhì)量，又不過多增加生產(chǎn)成本的目的，小批量砂型鑄件尺寸控制參見表-3。表-3 鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414—2017，ISO8062）
注：壁厚鑄件的尺寸采用粗一級公差。
2.機械加工余量
鑄造工藝設(shè)計確定的機械加工余量分兩種情況。1）非粗加工表面加工余量（A）。即顧客不要求粗加工鑄件表面的加工余量。
2）粗加工表面加工余量（B）。即顧客要求粗加工或需粗加工驗證鑄件表面的加工余量，該加工余量必須含有在粗加工的余量和提供給顧客的鑄件表面加工余量（C）。機械加工余量可按表-4選取。
表-4砂型鑄件機械加工余量要求
① 因制造難度大加工余量超過本表規(guī)定者必須在工藝設(shè)計圖中明確說明并經(jīng)工藝審批后有效。
② 顧客有要求者按顧客要求執(zhí)行或與顧客協(xié)商確定。
3.鑄件線收縮率
鑄件線收縮率又稱鑄造收縮率，它受鑄件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、鑄型退讓性、材料類型及鑄造工藝等諸多因素的影響，灰鑄鐵、球墨鑄鐵鑄件線收縮率可按表-5選取。表-5 鑄件線收縮率選擇
4.分型負數(shù)
分型負數(shù)可留在上模樣、下模樣或上下模樣各留一半，多箱造型時，每個分型面均應(yīng)留分型負數(shù)，處在分型面上的砂芯間隙不能小于該面分型負數(shù)。模樣的分型負數(shù)見表-6。表-6模樣的分型負數(shù) （單位：mm）
5.起模斜度（見表-7）
表-7砂型鑄件起模斜度 （單位：mm）
注：1.顧客提供技術(shù)質(zhì)量要求有特殊規(guī)定時，起模斜度按顧客要求執(zhí)行，或與顧客協(xié)商確定。
2.相互配合的兩個零件，其非加工面上的起模斜度應(yīng)使結(jié)合面外形一致。
3.當(dāng)鑄件尺寸要求很嚴(yán)時，起模斜度的選擇應(yīng)服從尺寸精度要求。
4.加工基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的起模斜度按顧客要求確定。
6.反變形量（反撓度）
由于鑄件的壁厚不均勻或結(jié)構(gòu)上的原因，造成鑄件各部分凝固、冷卻速度不同，收縮不一致，使得鑄件產(chǎn)生撓曲變形。制造模具時按鑄件可能產(chǎn)生的變形方向預(yù)先做出反變形量，以抵消鑄件的變形，反變形量一般可按表-8選取。表-8 鑄件的反變形量選擇
摘自現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)