行业背景

铸件结构工艺设计是设计到制造的重要环节，对提高铸造质量至关重要，主要任务包括： 工艺结构修改、热节分析、铸型设计、砂箱或模具设计、工艺出图等一系列工艺设计任务。目前，工艺结构参数主要通过手 工计算或经验类比方法获得，效率较低；根据工艺结构参数，使用通用三维CAD软件创建铸造模型、模具及浇注系统时，由 于缺乏专业建模工具，建模效率较低；利用国外CAE模流分析软件，对设计的铸型进行铸造工艺分析时， 需要反复修改结构参数。这个过程设计任务量较大，周期长。个性化定制铸造结构工艺系统将大幅提升工艺设计效率。

存在问题

南车集团下属某铸造企业，曾经使用通用三维CAD进行工艺设计， 但通用CAD软件没有专业的工艺结构参数计算和设计工具，只能依赖手工计算或经验类比，计算时间长，而且需要反复 的分析校核，设计效率很低；通用三维CAD没有专业的铸型设计、浇注设计等相关工具，从铸件到铸型以及模具的设计 需要大量的时间。目前，已经开始采用某国外三维CAD系统的铸件工艺设计模块进行过铸件工艺设计，虽然能依靠该三 维CAD软件辅助完成部分铸件工艺结构设计，但由于不铸孔检索、模样放大、热节分析、型芯设计等方面不满足设计要 求，所以效率仍不高。

定制开发
      该企业在充分了解华天软件SINOVATION铸造工艺模块的功能后， 选择在具有完全自主知识产权的国产三维CAD系统铸造工艺模块基础上进行定制开发，主要定制的内容包括：

（1）加强冷铁设计系统功能：提供在铸件附近设计创建随型实体的功能，可根据热节分析快速创建冷铁。

图 冷铁创建示意

（2）铸型设计：通过选定铸件、冒口、冷铁、浇注系统，设置砂箱材料，计算列出几何尺寸并线框显示，尺寸规整设置， 自动创建铸型模型并在分型面分离上下铸型，自动减除包含模型。

（3）增加热节分析模块，进行模数计算，并预测缩孔，大大提高了铸型设计效率。
• 采用三维有限差分网格模型专利技术；
• 不受铸件几何形状和金属材质的限制；
• 计算结果准确可靠、效率高。

（4）型芯端头设计：创建铸件型芯与砂箱结合部的结构创建，实现对零件型腔和开口面的识别和填充。

（5） 增强浇注系统设计功能
• 自动计算铸件的实际体积、浇注重量、轮廓体积和平均壁厚。
• 浇注方式有：转包浇注、塞杆包浇注。
• 浇注系统设计方法：
• 转包浇注时浇注系统设计；
• 塞杆包浇注时钢液上升速度法、浇注重量速度计算法。

（6）模面厚度设计：解决铸件毛坯的快速创建问题。通过设置型面厚度，自动处理型面相交面，并自动缝合， 自动创建等距模型可与铸件结合或分离，实现增加铸件型面的等距余量。

（7）不铸孔检索及填补,检索不铸的孔，并自动填补。

应用效果及用户反馈
1、专业化的铸造工艺设计解决方案，积累了企业特有的专业化设计知识经验。
2、友好的人机对话操作，专业的设计计算与建模向导，将参数化三维CAD设计与铸造工艺知识相融合，实现铸件工艺模型的高效创建。
3、功能完整，支持全过程设计。主要功能包括：孔检查和填充、模样放大、加工余量设置 、拔模斜度设置、模数计算、热节分析和浇冒系统设计等。
4、热节分析、冒口尺寸、浇注系统计算结果准确，经实际应用验证满足铸造工艺要求。 

应用效果及用户反馈
1、专业化的铸造工艺设计解决方案，积累了企业特有的专业化设计知识经验。
2、友好的人机对话操作，专业的设计计算与建模向导，将参数化三维CAD设计与铸造工艺知识相融合，实现铸件工艺模型的高效创建。
3、功能完整，支持全过程设计。主要功能包括：孔检查和填充、模样放大、加工余量设置 、拔模斜度设置、模数计算、热节分析和浇冒系统设计等。
4、热节分析、冒口尺寸、浇注系统计算结果准确，经实际应用验证满足铸造工艺要求。