鑄造CAE技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)改造和提升傳統(tǒng)鑄造工藝的新方法，它以可視化方式模擬了鑄造凝固過(guò)程，比較準(zhǔn)確地反映鑄造缺陷產(chǎn)生的狀況和分布規(guī)律。它對(duì)降低產(chǎn)品成本、提高鑄造企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有著不可替代的作用。鑄造CAE軟件為鑄造業(yè)改善鑄件品質(zhì)、制程條件、降低成本、增加競(jìng)爭(zhēng)力提供了最優(yōu)選擇，技術(shù)人員可以借助此類軟件優(yōu)化鑄造工藝、提高鑄件質(zhì)量。但是，軟件昂貴的購(gòu)置費(fèi)用與較高的人才需求使得企業(yè)使用CAE技術(shù)的成本很高，需要付出極大的人力、物力、財(cái)力。因此鑄造CAE技術(shù)在各類企業(yè)，尤其是中小型鑄造企業(yè)中并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

　　1平臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)

　　平臺(tái)邏輯結(jié)構(gòu)共分為表示層、邏輯層、應(yīng)用層及數(shù)據(jù)層，見(jiàn)圖一。其中表示層用于用戶與平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換，通常以瀏覽器的形式顯示。邏輯層連接表示層和應(yīng)用層，一方面，它通過(guò)表示層將用戶上傳的鑄件模型及相關(guān)要求等傳送給應(yīng)用層;另一方面，鑄件計(jì)算機(jī)輔助工作完成以后，邏輯層將從應(yīng)用層讀取工程運(yùn)算結(jié)果與技術(shù)修改文檔并傳送回表示層。應(yīng)用層根據(jù)邏輯層提交的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行鑄造過(guò)程的數(shù)值模擬計(jì)算，所有計(jì)算被集中至MAGMAsoft軟件服務(wù)器端，平臺(tái)根據(jù)用戶提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行充型、凝同過(guò)程模擬，通過(guò)模擬結(jié)果，提出合理的鑄造工藝方案，并且將其與模擬結(jié)果一并通過(guò)邏輯層返回用戶，同時(shí)將相關(guān)的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)層，以便今后調(diào)用。數(shù)據(jù)層用于儲(chǔ)存各類重要信息，分為注冊(cè)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)和鑄件材料數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。

　　圖1平臺(tái)邏輯體系結(jié)構(gòu)

　　2平臺(tái)實(shí)現(xiàn)原理及實(shí)例運(yùn)行

　　2.1平臺(tái)的工作原理與實(shí)現(xiàn)

　　用戶與平臺(tái)的交流完全通過(guò)表示層的GUI實(shí)現(xiàn)，界面采用Dreamweaver+ASP.NET制作，這是一種建立在公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)上的編程框架，可用于在服務(wù)器上生成功能強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序。用戶可通過(guò)ASP.NET的動(dòng)態(tài)界面，利用數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口ADO.NET技術(shù)直接訪問(wèn)位于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。ADO.NET提供了到所有OLE DB數(shù)據(jù)源的接口，為存取任何類型的數(shù)據(jù)均提供了一個(gè)框架。因此，平臺(tái)采用ADO.NET可以使用戶在.NET應(yīng)用程序中連接不同類型數(shù)據(jù)源，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、處理和變更等操作。

　　2.2實(shí)例運(yùn)行

　　在用戶注冊(cè)并登錄后，雙方的大量數(shù)據(jù)信息均通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互。用戶遠(yuǎn)程傳送的原始鑄件參數(shù)，通過(guò)圖2a、圖2b所示的“新建工程項(xiàng)目”界面，以表單形式提交至邏輯層的Web服務(wù)器，后者將該界面所包含的項(xiàng)目基本信息、工藝參數(shù)設(shè)定、選用材料定義以及選擇設(shè)置模擬內(nèi)容四部分信息，分別以數(shù)據(jù)表的形式保存于數(shù)據(jù)層的注冊(cè)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)與鑄件材料數(shù)據(jù)庫(kù)中，圖2c所示為工藝參數(shù)設(shè)定表。

　　圖2數(shù)據(jù)信息交互界面

　　2.2.1 應(yīng)用層服務(wù)器軟件MAGMAsoft的工藝模擬

　　圖3a為某廠遠(yuǎn)程傳送的鑄件模型。該鑄件為高溫平板閘閥，是煉油催化裂化裝置上的重要設(shè)備之一，工作于高溫、較高壓的石油煙氣中。此零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)中常出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的是常發(fā)生泄漏，造成生產(chǎn)事故。為了更好的解決當(dāng)前所存在的問(wèn)題，采用先進(jìn)的鑄造模擬仿真分析軟MAGMAsoft擬解決以上的問(wèn)題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)測(cè)鑄件縮松、縮孔及熱節(jié)出現(xiàn)的位置，從而防止鑄造缺陷的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)安全可靠的生產(chǎn)指標(biāo)。

　　圖3實(shí)體模型

　　圖3b是用戶提供的原始鑄造工藝三維實(shí)體模型。澆注系統(tǒng)采用底注式，開(kāi)設(shè)一個(gè)直澆道，三個(gè)內(nèi)澆道，橫澆道分別引到鑄件的兩端法蘭和大圓端底部，然后從橫澆道末端引三個(gè)內(nèi)澆道到兩端法蘭和大圓處。鑄件兩端法蘭和左右兩個(gè)圓加上頂明胃口，中間頂部加上暗冒口，防止鑄件可能產(chǎn)生的縮松和縮孔缺陷。

　　根據(jù)用戶的要求，輸入模擬過(guò)程所需的相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)圖4。所得模擬結(jié)果見(jiàn)圖5。

　　圖4材料參數(shù)的輸入

　　由模擬結(jié)果可以得出原鑄造工藝基本符合金屬凝固原理，冒口起到了一定的補(bǔ)縮作用，但是鑄件法蘭端面和大圓端面上出現(xiàn)了少量縮孔.從而會(huì)影響到鑄件的質(zhì)量。

　　針對(duì)實(shí)例中使用原始工藝將會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，需做的改進(jìn)有：①添加冷鐵，擬在鑄件麗端法蘭和大圓端面處添加冷鐵，以起激冷作用，提高冷卻速度，從而防止該部位熱節(jié)產(chǎn)生，減少鑄造缺陷，添加冷鐵后設(shè)定鑄件.冷鐵換熱系數(shù)為10000，砂型-冷鐵換熱系數(shù)為7000;②把四個(gè)冒口在原有的工藝基礎(chǔ)上均加大10%，將中間的暗冒口改為明冒口，保證補(bǔ)縮距離。模擬結(jié)果如圖6所示。添加外冷鐵部位，有效地使鑄件散熱和凝固，從而保證鑄件順序凝同，使鑄件補(bǔ)縮充分。同時(shí)，鑄件的縮孔和疏松問(wèn)題也得到解決。最后，該鑄件的缺陷通過(guò)平臺(tái)技術(shù)服務(wù)得到解決。

　　圖6改進(jìn)工藝后的判據(jù)結(jié)果

　　2.2.2邏輯層web服務(wù)器反饋結(jié)果

　　平臺(tái)全部計(jì)算任務(wù)由應(yīng)用層服務(wù)器承擔(dān)，因此計(jì)算所得模擬結(jié)果與改進(jìn)后的鑄造工藝技術(shù)修改文檔由應(yīng)用層上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。用戶在表示層的GUI發(fā)出項(xiàng)目查詢請(qǐng)求，通過(guò)邏輯層web服務(wù)器提交至數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)與應(yīng)用層上傳的數(shù)據(jù)比對(duì)后，將查詢結(jié)果通過(guò)表示層呈現(xiàn)于客戶端，見(jiàn)圖7a。若項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)束，用戶還可將模擬結(jié)果等文件下載至本地計(jì)算機(jī)，如圖7b所示。因此，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，平臺(tái)的企業(yè)用戶可方便、快捷地發(fā)現(xiàn)實(shí)際鑄造工藝中的問(wèn)題，并得到解決方案，避免鑄件缺陷的存在，提高鑄件產(chǎn)出率。

　　圖7平臺(tái)反饋結(jié)果

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　基于B/S多層結(jié)構(gòu)的鑄造CAE技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)工作原理，成功地將獲取CAE技術(shù)服務(wù)所需的購(gòu)買軟件與人才培養(yǎng)費(fèi)用通過(guò)平臺(tái)分?jǐn)傊粮鱾€(gè)用戶，大幅降低了企業(yè)的使用成本，從而極大地提高了鑄造CAE技術(shù)普及;此外，通過(guò)服務(wù)平臺(tái)能夠?yàn)槠髽I(yè)高效、快捷地解決鑄造工藝中的實(shí)際問(wèn)題.從而及時(shí)預(yù)測(cè)鑄件缺陷.改進(jìn)鑄造工藝，確保鑄件質(zhì)量，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

　　圖5判據(jù)結(jié)果