开发铸造CAE技术公共服务平台

　　铸造CAE技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造工艺的新方法，它以可视化方式模拟了铸造凝固过程，比较准确地反映铸造缺陷产生的状况和分布规律。它对降低产品成本、提高铸造企业竞争力有着不可替代的作用。铸造CAE软件为铸造业改善铸件品质、制程条件、降低成本、增加竞争力提供了最优选择，技术人员可以借助此类软件优化铸造工艺、提高铸件质量。但是，软件昂贵的购置费用与较高的人才需求使得企业使用CAE技术的成本很高，需要付出极大的人力、物力、财力。因此铸造CAE技术在各类企业，尤其是中小型铸造企业中并没有得到广泛的应用。

　　1平台逻辑结构

　　平台逻辑体系采用多层结构的B/S模式，见图1。平台逻辑结构共分为表示层、逻辑层、应用层及数据层。其中表示层用于用户与平台之间的数据交换，通常以浏览器的形式显示。逻辑层连接表示层和应用层，一方面，它通过表示层将用户上传的铸件模型及相关要求等传送给应用层;另一方面，铸件计算机辅助工作完成以后，逻辑层将从应用层读取工程运算结果与技术修改文档并传送回表示层。应用层根据逻辑层提交的计算任务进行铸造过程的数值模拟计算，所有计算被集中至MAGMAsoft软件服务器端，平台根据用户提供的相关参数进行充型、凝同过程模拟，通过模拟结果，提出合理的铸造工艺方案，并且将其与模拟结果一并通过逻辑层返回用户，同时将相关的数据保存在数据层，以便今后调用。数据层用于储存各类重要信息，分为注册用户数据库和铸件材料数据库两部分。

　　图1平台逻辑体系结构

　　2平台实现原理及实例运行

　　2.1平台的工作原理与实现

　　用户与平台的交流完全通过表示层的GUI实现，界面采用Dreamweaver+ASP.NET制作，这是一种建立在公共语言运行库上的编程框架，可用于在服务器上生成功能强大的Web应用程序。用户可通过ASP.NET的动态界面，利用数据访问接口ADO.NET技术直接访问位于数据层的数据库服务器。ADO.NET提供了到所有OLE DB数据源的接口，为存取任何类型的数据均提供了一个框架。因此，平台采用ADO.NET可以使用户在.NET应用程序中连接不同类型数据源，并对数据进行检索、处理和变更等操作。

　　2.2实例运行

　　在用户注册并登录后，双方的大量数据信息均通过数据库服务器实现交互。用户远程传送的原始铸件参数，通过图2a、图2b所示的“新建工程项目”界面，以表单形式提交至逻辑层的Web服务器，后者将该界面所包含的项目基本信息、工艺参数设定、选用材料定义以及选择设置模拟内容四部分信息，分别以数据表的形式保存于数据层的注册用户数据库与铸件材料数据库中，图2c所示为工艺参数设定表。

　　图2数据信息交互界面

　　2.2.1 应用层服务器软件MAGMAsoft的工艺模拟

　　图3a为某厂远程传送的铸件模型。该铸件为高温平板闸阀，是炼油催化裂化装置上的重要设备之一，工作于高温、较高压的石油烟气中。此零件结构复杂，在实际生产中常出现渗漏现象，更为严重的是常发生泄漏，造成生产事故。为了更好的解决当前所存在的问题，采用先进的铸造模拟仿真分析软MAGMAsoft拟解决以上的问题，结合生产实践，对铸造工艺进行改进，预测铸件缩松、缩孔及热节出现的位置，从而防止铸造缺陷的产生，实现安全可靠的生产指标。

　　图3实体模型

　　图3b是用户提供的原始铸造工艺三维实体模型。浇注系统采用底注式，开设一个直浇道，三个内浇道，横浇道分别引到铸件的两端法兰和大圆端底部，然后从横浇道末端引三个内浇道到两端法兰和大圆处。铸件两端法兰和左右两个圆加上顶明胃口，中间顶部加上暗冒口，防止铸件可能产生的缩松和缩孔缺陷。

　　根据用户的要求，输入模拟过程所需的相关参数，见图4。所得模拟结果见图5。

　　图4材料参数的输入

　　图5判据结果

　　由模拟结果可以得出原铸造工艺基本符合金属凝固原理，冒口起到了一定的补缩作用，但是铸件法兰端面和大圆端面上出现了少量缩孔.从而会影响到铸件的质量。

　　针对实例中使用原始工艺将会出现的问题，需做的改进有：①添加冷铁，拟在铸件丽端法兰和大圆端面处添加冷铁，以起激冷作用，提高冷却速度，从而防止该部位热节产生，减少铸造缺陷，添加冷铁后设定铸件.冷铁换热系数为10000，砂型-冷铁换热系数为7000;②把四个冒口在原有的工艺基础上均加大10%，将中间的暗冒口改为明冒口，保证补缩距离。模拟结果如图6所示。添加外冷铁部位，有效地使铸件散热和凝固，从而保证铸件顺序凝同，使铸件补缩充分。同时，铸件的缩孔和疏松问题也得到解决。最后，该铸件的缺陷通过平台技术服务得到解决。

　　图6改进工艺后的判据结果

　　2.2.2逻辑层web服务器反馈结果

　　平台全部计算任务由应用层服务器承担，因此计算所得模拟结果与改进后的铸造工艺技术修改文档由应用层上传至数据库服务器。用户在表示层的GUI发出项目查询请求，通过逻辑层web服务器提交至数据库，经与应用层上传的数据比对后，将查询结果通过表示层呈现于客户端，见图7a。若项目已经结束，用户还可将模拟结果等文件下载至本地计算机，如图7b所示。因此，通过网络服务，平台的企业用户可方便、快捷地发现实际铸造工艺中的问题，并得到解决方案，避免铸件缺陷的存在，提高铸件产出率。

　　图7平台反馈结果

　　3结束语

　　基于B/S多层结构的铸造CAE技术公共服务平台工作原理，成功地将获取CAE技术服务所需的购买软件与人才培养费用通过平台分摊至各个用户，大幅降低了企业的使用成本，从而极大地提高了铸造CAE技术普及;此外，通过服务平台能够为企业高效、快捷地解决铸造工艺中的实际问题.从而及时预测铸件缺陷.改进铸造工艺，确保铸件质量，加速产品更新换代，提高企业经济效益。