1、近十年來，鑄造業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展，企業(yè)逐步采用各種計算機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)來支持與提升其工藝設(shè)計與管理水平。計算機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)在鑄造業(yè)中應(yīng)用較重要的方面包括：支持鑄造工藝設(shè)計的二維鑄造工藝CAD、三維鑄造工藝CAD、鑄造CAE、鑄造KBE、鑄造ES等數(shù)字化系統(tǒng)，支持工藝管理與企業(yè)管理的鑄造PDM、鑄造ERP等數(shù)字化系統(tǒng)。隨著產(chǎn)品研發(fā)周期的不斷縮短及信息技術(shù)的革新，這些系統(tǒng)很難滿足現(xiàn)階段鑄造工藝設(shè)計、管理及一體化的需求。一方面，制造業(yè)上下游企業(yè)因保密

2、性與一致性的需要而采用二維、三維中性文件來傳遞零件圖紙，導(dǎo)致原有的鑄造工藝CAD等工藝設(shè)計工具不再適用；另一方面，工藝設(shè)計與管理數(shù)字化系統(tǒng)之間相互依存，原來自成體系的系統(tǒng)的單一性與局限性逐步突顯出來，工藝設(shè)計過程及數(shù)據(jù)沒有得到集成與管理，難以滿足階段鑄造工藝設(shè)計工藝信息全面性、工藝數(shù)字化工具集成性、工藝設(shè)計高效性的需求。因此，本文針對現(xiàn)階段鑄造工藝設(shè)計與工藝管理這兩個主題，突破現(xiàn)有數(shù)字化鑄造工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)的不足，探究建立數(shù)字化鑄造工

3、藝設(shè)計與鑄造工藝管理平臺，主要的研究工作和成果包括以下六個方面。
　　首先，構(gòu)建了數(shù)字化鑄造工藝設(shè)計與管理平臺，給出了該平臺的總體框架，該平臺以基于中性文件的二維鑄造工藝CAD、基于中性文件的三維鑄造工藝CAD為創(chuàng)新性數(shù)字化設(shè)計工具，以PDM數(shù)字化管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，以PDM平臺下基于知識的鑄造工藝設(shè)計、鑄造質(zhì)量控制專家系統(tǒng)、鑄造模擬數(shù)據(jù)挖掘為集成點。詳細(xì)論述了平臺的工藝設(shè)計工具的創(chuàng)新性、工藝信息的全面性、工藝數(shù)字化工具的集成性與

4、工藝設(shè)計的高效性這四大特性，并指出了平臺建立所涉及的關(guān)鍵技術(shù)。
　　其次，針對當(dāng)前二維鑄造工藝CAD的不足，突破傳統(tǒng)二維鑄造工藝CAD研究與應(yīng)用思路，首次提出了基于PDF與圖片格式的二維鑄造工藝CAD。詳細(xì)闡述了二維CAD底層開發(fā)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、PDF及圖片兼容顯示、二維繪圖交互、圖形識別、文件存儲、基于對象事件的回退、無參數(shù)化鑄造圖元繪制等關(guān)鍵技術(shù)，展示了分型面、澆注系統(tǒng)、冒口視圖、冒口補(bǔ)貼、加工余量、砂芯、冷鐵、工藝說明等典型的鑄

5、造工藝圖元繪制效果。
　　第三，創(chuàng)新性地提出了基于中性文件的三維鑄造工藝CAD，分析了OpenCASCADE幾何內(nèi)核的組成及特點，深入剖析了STEP中性文件的內(nèi)部格式，建立了STEP文件轉(zhuǎn)換到OpenCASCADE平臺的對象映射關(guān)系，給出了OpenCASCADE平臺下STEP中性文件解析的流程、算法及效果。基于OpenCASCADE幾何內(nèi)核，搭建了系統(tǒng)的各種實體造型類，以腰圓形暗冒口為例給出了鑄造工藝圖元三維CAD造型算法。

6、>　　第四，構(gòu)建了本研究的數(shù)字化鑄造工藝設(shè)計與管理平臺的PDM基礎(chǔ)平臺。從PDM總體的角度，提出了面向PDM的元數(shù)據(jù)模型所包含的基礎(chǔ)對象及其關(guān)系模型，給出了面向PDM的公共基礎(chǔ)屬性元數(shù)據(jù)集合。在充分考慮擴(kuò)展到平臺所包含的其它數(shù)字化工具與集成點的基礎(chǔ)上，對圖文檔管理、產(chǎn)品管理、工作流及生命周期管理、訪問控制管理這四大模塊進(jìn)行了系統(tǒng)研究，詳細(xì)分析了各大模塊作為數(shù)字化平臺的信息集成與應(yīng)用集成中心的需求、功能以及信息模型。
　　第五，對平

7、臺包含的三個集成點進(jìn)行了詳細(xì)研究。從不同角度對鑄造工藝知識進(jìn)行了分類，敘述了不同類型知識在PDM系統(tǒng)的知識庫構(gòu)建方式，給出了鑄造工藝輔助設(shè)計中的知識向?qū)问健＝缍髓T造質(zhì)量控制專家系統(tǒng)功能范圍，建立了基于產(chǎn)生式規(guī)則的缺陷專家推理機(jī)制。分析了鑄造模擬數(shù)據(jù)挖掘流程以及鑄造CAE產(chǎn)生的模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)鑄造模擬工程文件夾結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，建立了鑄造模擬數(shù)據(jù)挖掘模板，并給出了多種應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)文件的顯示與集成方式。
　　最后，在上述研究的基礎(chǔ)上

8、，成功研發(fā)了數(shù)字化鑄造工藝設(shè)計與管理平臺原型系統(tǒng)，結(jié)合鑄造企業(yè)的實際案例展示了系統(tǒng)的主要功能及應(yīng)用實例。對企業(yè)實際的三個鑄鋼件進(jìn)行了二維鑄造工藝CAD繪制，鑄造工藝設(shè)計效率大幅提升；對企業(yè)實際的調(diào)整環(huán)鑄件進(jìn)行了三維鑄造工藝CAD繪制，調(diào)用“華鑄CAE”系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，最后挖掘模擬數(shù)據(jù)到數(shù)字化平臺下統(tǒng)一管理。系統(tǒng)的成功應(yīng)用表明，在當(dāng)前制造業(yè)以中性文件交換數(shù)據(jù)的環(huán)境下，本研究的創(chuàng)新性工藝設(shè)計工具能有效解決難以在中性文件上進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計這