计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用分析

李耀宗刘淑清

（1.七一一研究所，上海 201108；2.上海凯士比泵有限公司，上海 200245）

计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用分析

李耀宗1刘淑清2

（1.七一一研究所，上海 201108；2.上海凯士比泵有限公司，上海 200245）

目前情况来看，我国在当今的世界上是一个铸件产量大国，其总产量已经超过了1700万吨，居于世界首位。但并不是铸造技术强国。总体来说我国的铸造工艺水平还是相对落后。随着经济全球化的不断发展，我国为了可以更好的适应这个形势必须要对铸造行业进行有效的改革。本文就是对计算机仿真和试验设计技术的在铸造工艺设计上的应用进行分析，并且提出相关的意见和应用对策。

计算机仿真 试验设计技术 铸造工艺 应用

计算机仿真和试验设计技术的在铸造工艺设计上的应用已经成为了大势所趋，是铸造行业方面的前沿领域，是对传统的铸造行业进行改革的必经之路。在铸造工艺设计方面有效的进行计算机仿真和试验设计技术可以在很大程度上帮助相关工作人员在进行铸造工艺这一阶段对铸件中可能出现的各种缺陷进行校准。让铸造工艺设计方案得到最优化处理，从而有效的提升并确保铸件的质量，提高铸造行业经济效应。因此对计算机仿真和试验设计技术的在铸造工艺设计上的应用分析便尤为重要了。

1　国内外现状

1.1国外现状

随着信息化领域和计算机应用领域科技的不断发展，国际上在铸造工程方面的领域也在不断的进步当中。国内外对于铸造工艺仿真设计方面的应用以及研究也开始逐渐的关注和重视。在目前世界上比较发达的工业国当中，比如德国、日本以及美国等，近些年，这些国家已经将计算机仿真和试验设计技术开始应用到铸造工艺的实际科研以及生产实践当中，从而有效的降低了产品的研发实践，对产品的生产成本进行大幅度的降低，为该国家的企业听了显著的经济利益。

1.2国内现状

虽然我国在对待铸件方面的研究也是非常的重视，但是从目前的情况来看我国去没有从真正的意义上形成一家真正实现铸造工艺仿真设计的应用的公司。从而使得这项先进的技术没有还不能有效的满足于我国国内市场的要求。为了可以更好的满足于现在市场的要求，就必须有效的解决这种应用方面的之后性。

通过分析和调查，现阶段我国国内上拥有各种铸造模拟技术的软件用户超过300家，这里包括：Anycasting、Magma、ProCAST等，但是一些客户在购买软件后就没有长期的使用，据调查长期使用软件的客户不超过最初购买软件客户的32%，真正让软件体现出效益的客户不足50家，从而致使软件的效果得不到完全的体现。现阶段可以将这项应用进行广泛的应用并且形成显著经济效益的企业差不多还没有。

造成我国计算机仿真技术不能进行良好运用的主要原因：（1）生产环境的客观条件、铸件质量的问题和不同仿真软件的模块这几点的功能特性的认知度不足，从而导致客户出现软件购买不合理的现象。（2）单一软件的数据库中的数据不完整，有的数据库甚至是出现数据缺失的现象，从而导致软件的实际生产能力不能满足客户生产的需求。（3）产品设计人员在使用计算机仿真技术制作工艺方案时，缺乏一定的制作经验，不能完全掌握计算机仿真技术的优势和工作特点，加上技术人员缺乏专业的技术支持和一定的实践经验，最终导致工艺方案的实际设计水平较低。（4）在进行正式生产之前没有指定出相应的技术和生产管理方案和实体的文件，从而导致生产岗位的生产参数和铸造仿真工艺所设置的参数出现差异，并且还让仿真数据的最终参数出现错误，让其无法成为产品生产的支撑点。（5）所购买的仿真软件无法为企业带来可观的经济利益，多数客户认为这些仿真软件的价格过高。

2　现阶段计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用分析

目前计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用主要分为以下几种：砂型铸造验证工艺、消失模铸造验证工艺、压力铸造验证工艺、熔模铸造验证工艺、离心铸造验证工艺、金属型铸造验证工艺。下面我们就以砂型铸造工艺仿真设计为例进行有效的分析。

砂型铸造工艺仿真设计。在进行砂型铸造工艺仿真设计的时候使用ProCAST2015的时候有着以下几点优点：（1）在软件上有着有限元的网格划分，这就在一定程度上导致其不容易失真，模拟精确度较高，特别是在应力分析上面。（2）拥有的热动力数据库，这样就可以有效的根据材料的成分计算出其热物性以及应力模型。（3）ProCAST这个软件是唯一一个可以有效实现温度—流动—应力耦合的仿真软件。（4）后期处理操作十分的方便，对其变量进行有效的分析可以获得铸件上每一点的值。

缺陷：（1）在软件的使用上，网格操作的划分十分复杂，并且非常容易出错，需要和其他的软件进行合作使用。（2）在使用软件进行模拟的时候，模拟花费时间较长。（3）在材料数据库中由于材料使用了多个国家的编号，比如：美国、欧盟以及德国等，这就在一定程度上使得编号十分容易出现混乱。

3　现阶段计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的意见和对策

3.1优化铸造工艺形体的构架

铸造工艺形体构架主要是指系统冒口各系统单元组在空间位置的摆放与单元系统之间的组合方式，其形式可以分为两类，即：（1）浇筑系统；（2）冒口系统。浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道是建筑系统中最为主要的结构；冒口系统就包括了冒口和冷铁。

优化浇造工艺形体的构架通常情况下使用正交实验的设计方式，根据无缺陷实验指标的实际情况，选择浇筑系统、冒口系统中的单元组件作为实验的基础要素，设计实验的方案，最终得到最优化的工艺形体构架。

3.2系统工艺方法以及其余参数的设置优化

系统的工艺方以及技术的参数准确性的好坏将会直接影响到工艺仿真设计、工艺形体架构以及最终产品的质量，如果通过系统工艺或其他方式对其进行优化，那么将提系统各个方面的指标。

4　结语

本文就是将计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用进行有效的分析，分析我国计算机仿真和试验设计技术和国外计算机仿真和试验设计技术之间的差距，并且根据我国现阶段计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上存在的问题提出相应的解决措施。并且将传统的仿真技术工艺和计算机仿真和试验设计技术进行有效的研究和分析，提出计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上存在的优势。

［1］徐岳.基于CAD/CAE/CAM技术的砂型铸造工艺研发［D］.河北工程大学，2014.

［2］陈艳惠.基于HZCAE的熔模铸造工艺优化研究［D］.沈阳大学，2014.

［3］马玉乐.计算机仿真技术在消失模铸造工艺设计中的应用［D］.安徽工程大学，2012.