鑄造工藝設計精選(九篇)
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第1篇：鑄造工藝設計范文
中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）15-0162-02
引言
隨著我國鐵路現代化進程的加快，鐵路貨物運輸的提速重載將是主要的發展方向。提高軸重是世界各國重載運輸一致采用的一項重要舉措，長期的運行考核證明這項措施既提高了運輸收入，又降低了維修成本。作為車輛關鍵部件的車輪在列車運行中起著承載和制動的作用，直接關系到鐵路運輸的安全。因此，提速重載的不斷實施對車輪產品的制造質量和使用性能的要求也會更高。
1.鑄造工藝設計
1.1 鑄造工藝方案的確定
ZG310-570 材料化學成分（質量分數，% ）為0.50C，0.60Si，0.90Mn，該材料體收縮較大。法蘭部分厚 50mm，與下部筒體交接處形成熱節，易形成縮孔、縮松。因此必須采用順序凝固原則進行鑄造生產，并結合適當的冒口來消除縮孔、縮松。造型材料為水玻璃砂，澆注溫度 1520～1550℃。初始工藝方案模型如圖 1 所示。
1.2 冒口的設計
冒口應設在鑄件澆注位置時的最高部位，為確保鑄件凝固時有足夠的金屬液對其補縮，需在鑄件的上部設置冒口。根據模數法計算出鑄件模數：M件=V/A，鑄件體積V=6.012×10 6 mm 3，傳熱表面積A=3.347×10 5 mm 3，M件=1.80cm。 冒口模數M冒=1.2M 件，M冒=1.2×1.80=2.16 cm。根據鑄件結構和熱節位置決定采用2個冒口對鑄件進行補縮。 在法蘭上端設置2柱形冒口，查得冒口尺寸為準130mm×130 mm，冒口充滿鋼液質量13kg。 冒口結構模型見圖 1 。
2.優化工藝模擬結果及分析
2.1 優化工藝簡介
根據模擬結果可知， 初始工藝中鑄件實現了自下而上的順序凝固，兩柱形冒口也起到了補縮作用。只是由于冒口的補縮能力不足， 導致鑄件中部產生微量孤立液相區。在最后凝固階段，冒口根部和鑄件同時凝固，鑄件不能得到很好的補縮，形成縮孔、縮松缺陷。 該車輪鑄造工藝改進的要點是使凝固過程中鑄件內出現的孤立液相區延伸到冒口中， 通過增大冒口模數、添加冷鐵，使工藝系統能按照順序凝固方式，將缺陷留在冒口內。為保證獲得致密鑄件， 對初始工藝進行如下改進： ① 將冒口尺寸改為 準140mm×150mm ； ② 在兩冒口對稱的鑄件中部增設兩塊適當尺寸的冷鐵。 優化工藝模型如圖 2所示。
2.2 優化工藝的充型過程及分析
充型過程對鑄件的最終質量具有重要影響，澆不足、冷隔、氣孔、夾砂等缺陷都與鑄造的充型過程密切相關。優化工藝的充型過程見圖3。可以看出，澆注系統內的鋼液在流動過程中始終處于充滿狀態， 防止了氣體和夾雜物的卷入。 鋼液從鑄件底部側向引入型腔，由鑄件底部旋轉平穩地逐漸上升，沒有出現飛濺、噴射現象，見圖 3（a） 、 （b） ；隨著澆注過程的進行，液面不斷均勻穩定地上升，液面延伸到冒口底部，見圖3（c） ；冒口為最后填充部位，見圖 3（d） 。 可以看出，整個充型過程中，鋼液在型腔中的液面比較平穩，表明此澆注系統設計的比較合理。
3.3 優化工藝的凝固過程及分析
將優化工藝三維模型轉化為 STL 格式文件，導入 ViewCast 軟件， 對其進行網格剖分和參數設置，對鑄件的凝固過程再次進行模擬，結果見圖4 。 可以看出，當凝固進行到 t=426s 時，鑄件底部、澆注系統、以及增設冷鐵處，最先凝固；當 t=465s 時，鑄件內出現補縮瓶頸，即將產生孤立液相區；當 t=470s時，由于冷鐵的激冷作用，初始工藝中鑄件中部出現的微量孤立液相區已經消失， 鑄件內出現兩部分孤立液相區，由兩冒口分別進行補縮，孤立液相區不斷向冒口延伸；當 t=938s 時，鑄件已經結束凝固，孤立液相區出現在冒口根部區域。優化工藝模擬的缺陷預測如圖 5所示， 鑄件內部沒有發現縮孔、縮松缺陷，這些缺陷已經成功轉移到了冒口中。鑄件凝固過程中，冒口內鋼液的溫度始終處于鑄件的最高狀態，補縮通道暢通，冒口是最后凝固部位，實現了從鑄件到冒口的順序凝固，保證了鑄件質量。
3.結束語
優化工藝將冒口尺寸適當增大， 并添加相應尺寸的冷鐵，模擬結果顯示成功轉移了熱節位置。鑄件內無缺陷，縮孔、縮松轉移到冒口中，凝固順序符合設計要求，保證了鑄件質量。
參考文獻
[1] 米國發，何斌鋒.計算機模擬在鑄鋼后橋工藝優化中的應用[J].航天制造技術，2008，（2）：44-48.
第2篇：鑄造工藝設計范文
1.1副車架結構特點如圖1所示，副車架外形尺寸為940mm×560mm×230mm，結構上左右對稱，兩端結構復雜，中間段結構相對簡單。鑄件正面有較多的半封閉內腔結構。鑄17件壁薄（平均壁厚約10mm），壁厚差大，最薄壁厚6mm，兩側安裝孔位置壁厚達到40mm。鑄件體積約5.6×10-3m3，總重約15kg。
1.2澆注系統設計澆道是合金液從沖頭壓室進入型腔的通道，澆注系統的設計，應該使金屬液以一定的速度，平穩而順序的充滿型腔。澆注系統與金屬液在型腔的流動，擠壓力的傳遞，凝固過程的熱平衡等密切相關。澆注系統設計的好壞直接影響到鑄件的成形質量[10-11]。沖頭壓室的直徑根據實際的擠壓壓力，金屬液的容量等信息確定，副車架擠壓鑄造試制過程中沖頭壓室直徑為Φ170mm。內澆道直接與型腔相連，其位置、形狀和大小決定了進入型腔的金屬液的流速和流向，影響產品的成形質量。由于副車架產品結構復雜，尺寸較大，設置多個內澆道有利于金屬液的充型，并減少澆不足、冷隔等風險。副車架是一個左右對稱的產品，因此內澆道在布置的時候也設計為左右對稱。內澆道的位置位于鑄件側壁的邊緣，方便澆注系統的去除。具體的澆注系統如圖2所示，左右各布置10個內澆道，各澆道橫截面積如表1所示，總面積為5778mm2。基于上述的澆注系統，清華大學使用其提出的熱-力耦合模擬方法對鑄件的凝固過程進行了計算，在模擬中考慮了熱收縮和相變收縮，界面傳熱與變形之間的相互作用，以及材料凝固和受力狀態下的力學行為，模擬結果如圖3、圖4所示。圖3清晰的表示了擠壓鑄造凝固過程中沖頭的位移。圖4描述的是鑄件凝固過程中液相的變化，其中深灰色的部分表示未凝固的部分。鑄件中間部分由于結構較簡單，壁厚較薄，凝固較快，而兩側結構相對復雜，凝固較慢。當t=17.5s時，鑄件的大部分已經凝固，但是仍然有較多的孤立熔池，這些最后凝固的部分往往因為得不到有效地補縮而容易產生收縮缺陷。為了減少縮孔縮松缺陷，根據模擬結果對擠壓鑄造工藝過程進行了優化，增大1#和7#內澆道的橫截面積（根據對稱性，鑄件右側的相應位置的內澆道橫截面積也增加），有利于擠壓力的傳遞，同時在A、C、B、D四個位置實施局部加壓，具體的做法是在金屬液充滿型腔但未完全凝固的時候，位于A、C、B、D四個位置的二次擠壓沖頭啟動，實施局部多點擠壓，局部加壓的比壓約為250MPa，在壓射終了延時3～5s后啟動。使得該位置的金屬液能夠保持在較高的壓力下凝固，從而減少收縮缺陷。
1.3擠壓鑄造副車架的研制擠壓鑄造副車架產品的工藝流程為：合金熔煉—精煉除氣—擠壓鑄造—T6熱處理—機械加工—性能檢測—表面處理。合金為A356鋁合金，合金成分見表2。熔煉過程中使用N2精煉，同時加入一定量Al-Ti-B和Al-Sr分別用于細化晶粒和改善共晶硅的形貌。由于產品尺寸大、結構復雜，副車架的試制在SCV-2500型立式擠壓鑄造機上完成，該設備提供2500t的鎖模力。擠壓鑄造過程中澆注溫度約700℃，模溫機設定的模具溫度為250℃，沖頭主壓射比壓約97MPa，保壓時間20s，在充型過程中，沖頭移動的速度為0.1m/min，充型末期，沖頭移動速度可達到0.2m/min。局部加壓的比壓約250MPa，在壓射終了延時3～5s后啟動。對擠壓鑄造件做X光檢測，觀測位置如圖5所示，由于結構的對稱性，圖中只在鑄件的左半部分標注觀測位置1-6。X光檢測結果如圖6-圖9所示，從圖6和圖7可以看出，在初始工藝條件下，鑄件在觀測位置1，2，4，5，6都有不同程度的縮孔縮松缺陷，而這些區域正是模擬計算中對應的最后凝固的部位（如圖3所示）。具體來看，參考GB/T9438－2013，鑄件的縮孔縮松按照缺陷的等效圓直徑可分為8級，1級最輕，8級最嚴重。關鍵區域位置1有不明顯的2級縮孔，位置3無缺陷，位置4有3級縮孔，而對于一般區域，位置2存在3級縮孔，位置5存在3級縮孔，位置6存在4級縮孔。工藝優化后，由于擴大了位置1和位置6附近的內澆道截面積，有利于擠壓力的傳遞，同時在位置4和位置6局部加壓，使得該區域的金屬液能保持在較高的壓力下凝固，從X光檢測結果來看，工藝優化后，位置4存在遠離安裝孔的1級縮孔，位置2存在1級縮孔，其他位置沒有缺陷。優化工藝顯著減少了副車架的縮孔縮松缺陷。
1.4擠壓鑄造副車架產品圖10為工藝優化后的擠壓鑄造副車架產品，可以看出，鑄件成形質量好，鑄件正面的半封閉腔狀結構以及其他筋板結構成形完整，沒有出現冷隔，澆不足等鑄造缺陷。表面光潔度高，除了一些必要的安裝孔位置外，并不需要額外的機加工工序。
2組織觀察與力學性能分析
將鑄件做整體熱處理，熱處理工藝為T6，具體的工藝參數為固溶溫度535℃，固溶時間4h，時效溫度155℃，時效時間5h。按照圖5所示的方案對副車架本體進行取樣以分析其微觀組織特征。金相試樣經過粗磨、精磨、機械拋光后根據工藝的不同采取不同的腐蝕方案。鑄態試樣采用電解腐蝕方案，腐蝕劑為高氯酸與無水乙醇混合液，二者按照1∶9的體積比混合，電解參數為電壓20V，電流0.5A，腐蝕時間約6s。熱處理態試樣采用苛性鈉腐蝕方案，腐蝕劑為質量分數1%的NaOH水溶液，腐蝕時間約20s。腐蝕完成的試樣經超聲振動清洗后用AXIO金相顯微系統進行組織觀察。圖11-圖12分別為鑄件鑄態和熱處理態不同取樣位置的微觀組織，圖13為鑄態和熱處理態的共晶硅形貌。根據Al-Si二元合金相圖，A356鋁合金屬于亞共晶合金，在凝固過程中先生成α-Al樹枝晶（如圖13a中的淺色部分），然后在枝晶間析出Al-Si共晶體[12-13]（如圖13a中的深色部分）。從圖11可以看出，不同位置的枝晶形貌相似，枝晶臂的大小和粗細基本一致，α-Al基體和共晶成分的比例也大致相當，說明鑄件不同位置的組織一致性較好。在共晶溫度下，Mg和Si在α-Al中的溶解度分別為1.17%和0.68%[14]，而Mg和Si在合金中的實際含量分別為0.35%和7.47%（見表2），因此，在固溶處理過程中，Mg基本上能溶入α-Al基體中，但是絕大部分的Si沒有溶入基體而是存留在枝晶間，如圖12中的深色部分，在固溶過程中，未溶解的共晶Si逐漸球化，由鑄態的纖維狀逐漸轉變為顆粒狀，如圖13所示。此外，一般認為在時效處理中，α-Al基體中的Mg和Si因為溶解度下降以Mg2Si相彌散析出。直接從鑄件本體取樣以分析材料的力學性能，結果表明，經過T6熱處理強化后，本體材料的抗拉強度可達到280MPa，屈服強度可達到225MPa，伸長率可達到8.1%，硬度為HB95。
3結束語
第3篇：鑄造工藝設計范文
鑄造是材料成型與控制專業的一個重要的方向之一，也是促進本科生就業的一個重要的方向，《鑄造工藝與設備》是鑄造專業方向的主干課程，該課程講授鑄造工程師必備的工藝理論和基礎知識。目前《鑄造工藝與設備》課程缺乏和理論課程相配套的實驗，面臨這個現實，將計算機模擬仿真技術應用于鑄造專業課程的教學是一個很好的教學方法。應用計算機模擬技術及其仿真軟件對砂型鑄造過程進行工藝參數及砂模結構進行優化是一門前沿新技術。采用模擬仿真進行鑄造工藝課程教學，既解決了實踐環節缺少的矛盾，又能直觀逼真地模仿鑄造工藝過程，使學生較快掌握所學專業知識及并優化工藝和模具，直觀生動地展現鑄造過程各種物理場的細節變化，科學準確地傳遞大量有價值的數據，可提高教學質量，起到事半功倍的作用。
案例：鑄造工藝冒口設置對鑄件質量的影響，此零件為直齒輪，鑄件材質為鑄鋼，零件凈重為22.68kg，鑄型重量23.98kg，鑄件輪廓尺寸為83.88×Φ358.72，屬于回轉體中小型零件，大量生產。技術要求：鑄造圓角R3-R5；齒部面淬火HRC40-45.鑄件的最小壁厚為12mm，超過了可鑄壁厚6-10mm的上限，不易產生澆不到的現象。考慮到鑄件80mm處為整個鑄型的最高處，則在此處要考慮排氣問題，避免產生氣孔缺陷。
兩種冒口設計方案（見圖1）：方案1、齒輪中央放置一個冒口；方案2、在齒輪中央放置一個冒口、邊緣放置一個冒口。
第4篇：鑄造工藝設計范文
關鍵詞:夯土；建造工藝；建筑設計
泥土作為我國一種歷史悠久的建筑材料，自國就有傳統的夯筑工藝，并且在我國的建筑歷史上也取得過輝煌的成就，但這種建筑工藝由于長期沒有得到有效的創新改善，隨著現代先進技術的發展，這種傳統的建筑技術逐漸被淘汰，甚至采用這種建筑工藝的地區成為了貧窮落后的一種標志［1］。但近年來在綠色建筑與建筑可持續發展的理念下，夯土建造工藝逐漸逐漸受到了人們的關注，在現代建筑設計中，如果能夠良好的應用夯土建造工藝，不僅能夠為建筑業的可持續發展提供助力，同時也能夠為現代建筑的設計增添性的建筑作品。因此針對現代夯土的建造工藝進行分析，將現代夯土建造工藝應用于建筑設計中，對建筑行業的發展有很重要的意義。
1現代夯土建造工藝
1．1現代夯土建造工藝設備
在現代夯土建造過程中，模板時夯土建造中最重要的設備，模板必須要滿足整體的穩定性與夯土墻體的光潔度，因此模板需要根據具體的需求采用鋼、鋁以及木板進行組合使用，現代夯土建造工藝中的模板包括了板材系統與側壓力的加強系統，目前現代夯土的模板根據需要主要分為現代橫向連續模板、現代豎向獨立模板以及現代整體獨立模板。不同的建筑結構對夯土建造的模板結構也不同，隨著需求的提升，在現代夯土建造中還有異形模板以及自主研發的模板［2］。針對不同的需求，模板系統需要與建筑設計緊密相連，同時模板系統的逐漸成熟為現代夯土建筑的設計提供了保障，而隨著夯土建筑設計的不斷發展，也促使夯土建造的模板系統跟著不斷研發。除了各種不斷被研發的夯土建造模板外，在現代夯土建造工藝中還有其它的建造設備，比如現代氣動夯錘、沖擊夯、碾壓機等，這些現代夯土建造設備能夠產生很好的壓實效果，同時采用現代化先進的施工設備也能夠提升現代夯土建造的夯筑效率。
1．2原料處理
原理處理是夯土建造過程中的第一步，但對整體的建造效果影響非常大。在對夯土建造中的原料進行處理的過程中，主要是控制好含水率以及土壤的粉碎度，因為材料中的含水率與粉碎度對建造的效果質量會產生直接的影響。一般在含水率的控制過程中，主要是先將材料中的水分去除，可以通過晾曬、風干等方式進行，材料中的水分去除后能夠降低在材料混合過程中的水分控制難度［3］。另外如果土壤比較潮濕，在去除水分之后一般都會凝結成又大又硬的土塊，這種狀態并不適合與其它材料混合，因此需要采用破碎機進行粉碎，將處理后的土壤進行防潮隔離處理。原料處理后則需根據建造建筑設計的標準，將土、沙子以及石子等按照相應的比例進行配比，接著進行混合料的發酵，發酵過程中要控制好周邊的環境，做好防潮處理，最后根據要求完成混合料的添加。
1．3墻體夯筑
墻體夯筑是夯土建造過程中的主要工藝，一般包括模板架設、夯筑施工、模板拆除等相關步驟。其中模板的架設對整體的施工質量與施工安全至關重要，在架設過程中需要插入木楔等措施來調整板面的豎直與基面的水平，保障夯筑墻體的均勻豎直，一般采用“T型”模板進行夯筑能夠加強墻體的整體性與穩定性。在夯筑施工過程中，主要包括“倒”、“平”、“量”、“踏”、“夯”、“補”六個環節，在每一層夯筑的過程中需做好每一個環節［4］。最后在模板拆除的過程中，需要主要不要損傷的墻面，因為新夯筑完成的墻面還沒有完全干燥，因此強度還沒有達到相應的標準，一般需要根據模板的大小由幾人合力配合一起拆卸。
2現代夯土建造工藝在建筑設計中的應用
2．1現代夯土建造工藝在建筑構造設計中的應用
針對現代夯土建筑設計而言，夯土墻體必須要要具備良好的力學性能，，夯土建造的墻體必須要穩定的墻體來克服墻體的沉降以及墻體底部的堿侵蝕，同時在設計過程中還需要削弱水分對夯土墻體的影響，增強其防潮能力。針對現代夯土建筑的性能要求，在現代夯土建造過程中，夯土墻體的基礎非常重要，一般可以采用磚基礎、混凝土基礎以及石材基礎等。在防潮處理過程中，主要是阻斷地下傳遞上來的水分，需要阻斷墻體下的毛細現象，一般可以采用砂漿防潮手法以及油氈防潮的方法進行處理，也可以直接抬高墻體底部的標高。墻體是建筑的主要組成部分，墻體的結構性能是建筑設計中的重要部分。在現代夯土建筑中，夯土建造為了滿足建筑設計的要求，在夯筑墻體時一般是采用橫向連接與豎向承載兩種方式。其中橫向連接是指墻體與墻體、柱子、門窗以及圈梁等之間的連接。在墻體與墻體之間的連接中一般是采用橫向夯筑與豎向夯筑兩種形式，這樣不僅可以提升施工的效率，同時還可以保證墻體的干縮率最小化。墻體與柱子之間連接是，一般講柱子分為構造柱與框架柱，通常構造柱與墻體的關系更緊密，通過設置構造柱能夠加強墻體的延展性，在結合圈梁就能夠進一步提升墻體的穩定性，具體需要根據設計的要求來設置構造柱。在墻體與門窗進行連接時需要設置預埋件，如果直接安裝門窗套的話，不利于墻體的穩定性，通過設置預埋件與門窗套連接起來就不會對墻體產生影響。最后是墻體與圈梁之間的連接，一般這個時候的連接主要是采用豎向加固與橫向連接，豎向連接能夠加強墻體與圈梁的上下緊密性，而橫向連接則能夠加強墻體與墻體之間的整體性。
2．2現代夯土建造工藝在建筑空間形體設計中的應用
現代夯土建筑的空間形體設計中，主要分為外部空間與內部空間，在外部空間中，主要包含線、面、體三種元素。其中線元素屬于一個二維元素，線性元素在設計中主要以方向性為主。在現代夯土建造中受建造工藝的影響，能夠產生水平向的均勻肌理，從而使得建筑具備了天然的線性元素，也就是方向導向性。現代夯土墻體在建筑設計中的面元素也有獨特的魅力，夯土建造與其他材料的建筑不同，不像混凝土、磚筑體那樣的冰冷與嚴肅，給人帶來更多的是親切與溫暖，夯土墻面僅靠自身肌理與顏色便能夠吸引人們的目光［5］。夯土建筑中的體元素主要依靠根植的場地，建筑如同從當地的土地中直接生長出來，與周邊環境的融合度非常高，材料的色彩與肌理能夠非常接近周邊的環境，符合現代建筑設計中的地域設計特點。針對建筑設計中的內部空間設計，通過夯土建造工藝所塑造的內部空間更具純粹性，新型的夯土墻體具有獨特的魅力，同時與其他材料所構造的建筑內部空間相比，夯土建造的內部空間能夠增添建筑設計中的親切性，與冰冷的混凝土相比，夯土墻體符合了人們對土地的親切感，增添了人們對建筑空間的歸屬感。
3總結
通過本次的研究分析可以了解到，新型的現代夯土建造工藝相比與傳統的夯筑工藝，其耐久性與力學性能更強，能夠達到現代建筑設計的相關標準要求，且夯土建筑能夠給現代建筑帶來新的設計元素，增加建筑的親切感與歸屬感，并且對于現代建筑的可持續發展有很重要的意義。
參考文獻
［1］陸磊磊，穆鈞，王帥．黃土高原地區傳統民居夯筑工藝調查研究［J］．建筑與文化，2014(08):55－56．
［2］尚建麗．傳統夯土民居生態建筑材料體系的優化研究［D］．西安建筑科技大學，2015．
［3］彭道強．夯土房屋墻體試驗與結構性能改良技術研究［D］．西安建筑科技大學，2012．
［4］張波．生土建筑墻體改性材料探討［J］．攀枝花學院學報．2013(03):95－96．
第5篇：鑄造工藝設計范文
【關鍵詞】建筑；設計；層高；鋼筋；選型
一般的民用建筑物由基礎、墻體、柱、梁、板、樓梯、屋蓋、門窗等基本構件組成。在設計中若能精心設計每一構件，在多個可行的方案中進行經濟比較，使各個構件的造價降下來，則整個工程造價就會降下來。
按我國現行的建筑工程造價構成分析，盡管設計費在建設工程全過程費用中比例不大，一般只占建安成本的1.5%-2%，但對工程造價的影響可達75%以上，由此可見，設計質量的好差直接影響建設費用的多少和建設工期的長短，直接決定人力、物力和財力投入的多少。合理科學的設計，可降低工程造價10%.但在工程設計中不少設計人員重技術、輕經濟，任意提高安全系數或設計標準，而對經濟上的合理性考慮得較少，從根本上影響了項目成本的有效控制。特別是設計階段對項目經濟的影響 達70%-95%。下面對民用建筑設計中降低工程造價的途徑談幾點看法:
1 地基處理方案的選擇
目前，建筑物逐步走向多層、高層、甚至超高層。對地基的要求越來越高，天然地基已無法滿足工程需要，地基處理方案也越來越多。就樁基而言就有好多種，如現澆鋼筋砼灌注樁、預制鋼筋砼樁、雙灰樁、碎石樁、高壓噴射水泥樁、粉噴水泥樁、粉噴石灰樁等。事實上，各方案造價往往有較大差距，選擇經濟好的方案能大大降低造價。
2 鋼筋種類的選擇
現在市場上鋼筋種類很多，如Ⅰ級鋼筋、Ⅱ級鋼筋、Ⅲ級鋼筋、新Ⅲ級鋼筋、冷軋帶肋鋼筋，冷軋扭鋼筋等。大多數設計人員一般把設計的重點放在配筋計算上，忽視了鋼筋種類的選擇。在滿足結構設計的前提下，選擇造價低的鋼筋方案，可以達到降低工程造價的目的。如在一些大跨度無梁板設計中，過去常采用φ10-φ12Ⅰ級鋼筋，若采用φ12Ⅱ級鋼筋，可減少30%的鋼筋用量。按我省現行材料價格信息Ⅰ級鋼筋和Ⅱ級鋼筋價格基本相等。顯然，使用Ⅱ級鋼筋要經濟得多。新Ⅲ級鋼筋、冷軋帶肋鋼筋是近年來推廣使用的新型鋼筋。新Ⅲ級鋼筋是專門為建筑結構應用開發的新型鋼筋，比普通Ⅱ級鋼強度提高近20%，而每噸價格卻增加不超過10%。選用新Ⅲ級鋼筋，不僅可以節省用鋼量，同時可增加建筑物安全儲備和砼結構強度，對高層和重要建筑作用尤其顯著。冷軋帶肋鋼筋是以普通低碳鋼或低合金鋼熱扎園盤條為母材，經冷軋減徑后在其表面冷軋成具有三面或二面月牙形橫肋的鋼筋。在現澆板中大多數用φ6-φ12熱軋Ⅰ級鋼，強度值210Mpa。若用冷軋帶肋550級代替，其強度值340Mpa。用等強代換計算，可節省用鋼量(1-210÷340)×100%=38%。且它們與砼的粘結強度相當于光面鋼筋的三倍以上。冷軋扭鋼筋，是將低碳鋼熱軋園盤條經專用鋼筋冷軋扭機調直，冷軋并冷扭一次成型，具有規定截面形狀和節距的連續螺旋狀鋼筋。由于其截面形式的變化，使其強度提高近一倍，連續螺旋狀與砼的握裹力提高近80%。不僅節約鋼筋用量35%左右，且提高鋼筋與砼的協調工作能力。
3 框架結構的非承重墻體種類選擇
在目前高層建筑中非承重墻對工程造價有著較大的影響。傳統的做法是粘土空心磚，自重大，保溫性能也差。現在有許多輕質、隔音、隔熱且價格較經濟的新型建材可供選用。如加氣砼、砼空心砌塊、水泥玻璃纖維板、石膏條板、膨脹珍珠巖空心條板等。
4 控制層高
在滿足建筑功能的前提下，適當降低層高，會使工程造價降低。有資料表明:層高每下降10厘米，工程造價降低1%左右，墻體材料可節約10%左右。
5 樓梯選型
在一些工程中，我們經常看到3米乃至4米寬的樓梯仍有用板式的。實際上，當樓板長大于3米時，就應該設計成梁式樓梯。如某工程樓梯間跨度為3.6米。采用板式時板厚130毫米，砼用量為1.5米3、鋼筋用量50公斤；而采用梁式樓梯時、板厚40毫米，砼用量為1.3米3，鋼筋用量為26公斤，顯然梁式樓梯要節約資金。
6 采用"隔震"技術
"隔震"在多層中可采用，其主導思想是將建筑物的基礎與主體之間用一種特殊的橡膠墊即所謂的"隔震墊"隔開，使基礎和主體之間的剛性連接變成柔性連結。這樣一旦發生地震，可大大減輕地震力對上部主體結構的影響。因此，整個結構受力構件的配筋及截面尺寸都可以減小，從而降低工程造價。
7 各專業設計協調配合
在實際中經常發生鑿洞拆墻現象，造成人力財力的浪費。各專業應相互配合，及時協調各有關問題，把隱患消滅在設計中。
8 采用合同措施，有效控制造價
針對目前設計人迥經濟觀念淡薄，設計變更隨心所欲。筆者認為應在設計合同經濟條款上，增加設計變更及修改的費用額度限制條款，如設計變更費超出施工合同價的某一比例（如5%）時，則扣罰一定比例的設計費（設計質保金）。采取一定的約束力是對設計規范、設計標準、工程量與概預算指標等各方面控制的一種舉措。
只要加強設計階段管理，使設計部門和設計人員嚴格遵守"經濟、適用、合理"的原則，精心設計，選擇合理的設計方案，應用現代科技成果，就可以實現降低工程造價取得經濟效果的目的。
參考文獻
[1]龔維麗. 工程造價的確定與控制[M].北京：中國計劃出版社
[2]杜紅艷. 如何加強建設項目的工程造價管理[J].山西建筑
第6篇：鑄造工藝設計范文
關鍵詞：建筑識圖與構造;工學一體;專業基礎課
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2015）02-0096-03
收稿日期：2015-01-12
作者簡介：費 騰（1987-），廣州市建筑工程職業學校助理講師，建筑學學士。研究方向：建筑工程。（廣東 廣州/510403）
基金項目：本文系廣州市教育局2014年廣州市中等職業學校市級立項建設精品課程《建筑識圖與構造》成果材料。課程建設單位：廣州市建筑工程職業學校;立項編號：穗教職成【2014】26號;課題負責人：陳若山。
《建筑識圖與構造》是一門專業基礎課。該課程主要通過介紹工業與民用建筑的基本構造原理、構造組成和分類、構造方法等，讓學生掌握建筑構造的相關知識，識讀建筑構造的施工圖紙，并能夠運用構造知識解決實際問題，具有很強的技術性和綜合性。因此這門課也是建筑工程施工、工程造價、工程監理等專業的主干課程之一。
《建筑識圖與構造》的教學面臨著諸多的問題。首先，該課程知識面廣、綜合性強，牽涉到很多其他課程的相關知識，例如《建筑力學》、《建筑材料》等。而中職學校的學生在諸如《建筑力學》等課程上的學習能力十分有限，往往不能夠取得較好的學習效果，從而影響了《建筑識圖與構造》的課程學習效果。第二，《建筑識圖與構造》涉及的概念分類多、技術規范多、圖集圖樣多。中職學生面對這樣的課程，普遍具有畏難心理。再者，《建筑識圖與構造》所使用的教材在內容上重理論而輕實操，強調傳統而忽視新工藝和新型材料的應用，行業相關規范、標準沒有與時俱進，教材內容上與實際工程有一定距離，知識更新緩慢，跟不上建筑構造新工藝和新型材料應用的發展。
要改變這種情況，提高《建筑識圖與構造》等專業基礎課的教學質量，就要打破既有的“重理論輕實操”的局面，改變目前的教學模式，提高學生的學習主動性。在職業教育工學結合的主流背景下，探索專業基礎課與實際工作任務相結合，強調工作過程與學習過程的同步，即工學一體化，是專業基礎課進行轉變的切實可行的方向。
工學一體化教學模式是近年來國家職業教育部門大力提倡的一種新的教學模式，其目的是提高被教育者（技能應用型人才）的綜合素質，采用理論與實踐相結合的教學方法，將工作與學習融為同一個教學體系。
在我校申報并立項的特色課型研究課題《中職建設類專業課程工學一體課型實踐研究》中，我們對“工學一體”的定義是：“以工學結合教材為文本，以典型工作任務為載體，通過完成學習任務來學習理論和訓練技能。做到在工作中學習，在學習中學會工作。”在此基礎上，筆者通過對《建筑識圖與構造》課程的教學進行工學一體課型的實踐研究，以課程的教學設計為載體，探索土建類專業基礎課工學一體化教學的轉變方式。
一、課程的內容
《建筑識圖與構造》課程的核心內容和任務是：建筑制圖識圖基礎、民用建筑構造組成、原理及其運用、施工圖識讀初步。它們之間的關系是：以建筑制圖識圖相關理論知識為基礎，利用所學的理論知識與原理重點掌握民用建筑的構造及其組成原理，并在學習的過程中結合建筑制圖識圖的知識進行實踐的訓練，在實踐過程中培養學生的動手操作能力、對建筑構造的識別和應用能力，最終逐步形成建筑工程圖紙的識讀能力。
二、設計思路
打破傳統的學科理論型教學模式，以職業活動的典型工作任務為依據，緊緊圍繞完成工作任務的需要來選擇課程教學的內容;以學習任務作為學生學習和能力訓練的載體;以工學一體化為基本模式，在教學活動中的具體表現“教、學、做”一體化;用任務的完成程度來考核學生的知識與技能的掌握程度，突出工學結合與職業能力、職業素質的培養，滿足學生職業發展的需要。
在《建筑識圖與構造》的教學設計思路中，具體應當主要體現在以下幾個方面：
（一）突出實踐的主體地位
工學一體課型模式下的教學，必然要體現出行業知識和技能實踐在課程教學中的重要性。目前，很多學校都在重視專業課程的實踐部分，但在具體的實施環節中，主要體現在單純地增加實訓課時。實踐性在職教專業課程教學中的主體地位，不能夠僅僅靠實訓課時的多與少來體現，更重要的是在課程的教學內容安排上真正做到“以行業中的典型工作任務來引領理論知識”。
（二）以典型工作任務引領學習任務，進行教學的組織
1.將實際工作崗位上的完整而真實的工作項目，作為課程教學內容選擇的基礎。現實工作情況中有很多任務，其中只有一部分任務是有教學價值的，先將它們描述出來，再進行優化，選出若干個典型工作任務。
2.按照實際工作中生產的組織方式來組織教學內容。
3.結合《建筑識圖與構造》課程教學內容特點和教學目標要求，將課程內容與實際的工作任務聯系起來，轉變為學習任務;對學習任務進行排序，按照專業知識和專業技能在實際工作任務中的組織流程來進行教學內容的組織和安排;學習任務的選擇和排序要注意理論知識和實踐技能容量均勻，不能頭重腳輕。
（三）重視學生“舉一反三”的能力
中職學生在學校進行專業知識和技能的學習，其最重要的學習目標，是提高他們解決實際問題的能力，而非知識的掌握。對于我們的教學工作而言，專業理論知識只是學生學習的內容，學生的應用能力才是培養目標的核心。要讓學生通過行動解決實際問題，并伴隨著這個過程掌握理論知識，再把所學知識反過來投入到實踐中加以運用。
三、學習任務的確定
按照“打破傳統的學科理論型教學模式，以職業活動的典型工作任務為依據”的設計思路，我們需要把《建筑識圖與構造》的課程內容以“描述工作任務―優化工作任務―設計學習任務”的方式重新進行整合。新的教學方案應當把學習的內容融入到課程的學習任務中，利用完整的任務實施過程來貫穿學生的整個學習過程，同時在學習任務中分解出若干個子任務，通過任務的完成實現每一個基本教學目標的達成。
下面以《建筑識圖與構造》中的第九章《屋頂構造》的學習內容為例，通過企業工作情境，提煉出學生在崗位上所需體現出的職業能力，再與課程的知識進行融合，確定工學一體課型模式下的學習任務和學習內容，如表1所示：
四、任務實施
《建筑識圖與構造》采用工學一體課型的模式進行教學，最根本的著力點就落在對每個學習任務的實施過程。任務實施過程可以由教師根據學習任務和學習內容的特點，有針對性地進行具體、靈活的設計，其形式簡單清晰即可。
筆者以《建筑識圖與構造》課程的第七章《門與窗構造》中的“門的構造”的內容為例，進行學習任務實施過程的設計，實施過程設計如表2所示：
在進行任務實施過程的設計時，有以下幾點：
（1）將以往教師主動而學生被動的知識傳授方式，盡可能轉變為學生主動而教師被動的方式，增加學生的主觀能動性的發揮空間。教師把課堂作為學生施展學習活動和表現學習行為的空間，把自身變為集引導、咨詢、總結、提煉、答疑于一身的幫助者。
（2）各個任務的實施過程可以有多種形式，不拘一格，例如個人學習和小組學習的權重分配、任務的實施步驟、任務的完成方式等。總體的原則是讓任務的布置最有利于學生實施任務并獲得解決問題的能力。
（3）一個任務的實施過程可以具體分為多個部分，如表2中模仿學生玩游戲的形式，以設關卡的形式進行，讓學生在任務的實施過程中通過層層過關來建立個人的自信心，同時獲得成就感。
五、考核評價
通過完成表2中“門的構造”學習任務實施過程，其考核評價表可以如表3所示：
在對學生的任務評價中，需要體現出兩個方面：
（1）過程性評價要大于終結性評價，重點關注學生在任務實施過程中的參與程度，以此來評價學生通過完成任務使得自己的解決問題的能力得到提高。
（2）考核評價體系包括自評、他評、教師評價。其中學生互評的形式可以不采用小組評價的方式，改為隨機挑選兩名學生對某個學生在任務實施過程中的課堂表現，以及完成的練習等成果等方面進行評價。他評的兩名學生可以是同小組討論的同學，也可以是其他小組的學生。由兩名其他同學進行他評的方式，相比于小組評價的方式更為靈活。
在工學一體的模式下，探索《建筑識圖與構造》課程的新的教學方式，其目的是為了降低課程的學習難度，讓學生在親自參與任務實施的同時體驗學習過程，在完成具體任務的同時學習專業理論知識，有效地提高了學生對專業理論和工作實踐的有機融合。另外還能夠提高學生的溝通能力、協調能力、學習能力和自我管理能力。最終使學生獲得解決實際問題的應用能力。今后我們還需要進一步深化工學一體課型的教學實踐，從而促進土建類專業基礎課程的教學模式的轉變與發展。
參考文獻：
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第7篇：鑄造工藝設計范文
關鍵詞: 建筑工程造價; C/S模式; B/S模式; 混合模式
1 引 言
近年來，隨著我國經濟的發展，城市化建設事業得到了突飛猛進的發展，在建筑工程建設中, 對工程造價進行系統管理越來越受到重視。原有的建筑工程造價系統在通用性及造價實時計算等方面已不能滿足當前的應用需要。迫切需要開發新的適應時展的建筑工程管理信息平臺。
2 建筑工程造價系統主要功能
建筑工程造價管理信息系統設計開發的主要目標是: 建立一套全過程全方位的工程造價管理系統，將各種信息匯集起來進行集中處理，包括包括數據錄入、動態管理、預算管理、工程管理、造價分析、定額項管理、權限管理等。將這些子系統通過網絡聯系起來，達到信息共享、相互聯系、相互制約的目的，組建一個有機的建筑工程造價系統，并使造價分析溶于系統之中，從而進一步提高建筑工程造價決策和設計階段的合理性、準確性、科學性。建筑工程造價管理信息系統是一個較為復雜的系統，一般來說應具有如下功能:
(1)建立一套工程造價管理系統，包括數據錄入、動態管理、預算管理、工程管理、造價分析、定額項管理、權限管理等多個子系統;
(2)施工前和施工過程中實現工程造價的有效控制，工程結算時實現造價的合理核實確定;
全過程控制：項目投資決策階段、項目設計階段、項目發包階段、項目施工階段、項目竣工驗收階段
(3)實現工程造價分析，從多個角度對工程造價進行分析。
①工程造價分析應是全面的，應包括建設投資包括的各種費用。
②工程造價分析應該分出層次，至少應分析到單位工程。
③進行指標計算和分析，通過生產能力、建筑物結構形式、建筑面積等特征，對材料用量、單位造價等指標進行綜合計算和分析。
④工程造價要分析主要人工、主要機械、主要材料、主要實物的數量及相應造價。
⑤建立造價數學參考模型，全面、動態地對工程造價進行分析，通過對相關參數的調整，能夠對不同地點、不同時期、不同規模的工程造價進行預測和分析。
(4)數據集中管理，功能分散處理，共享信息資源。考慮到現行管理機構的需要，材料管理、設備管理等由相關的職能部門來管理;
3 建筑工程造價系統統設計
3.1 系統體系結構的選擇
目前構建建筑工程造價管理系統的體系結構主要有兩種：C/S模式和B/S模式。我們通過對系統的功能需求進行分析，比較二者優缺點。
（1）C/S模式
C/S模式的優點：
1）交互性強：由于C/S模式在客戶端有較為完整的應用程序，事務處理能力強，能夠解決復雜的問題 適合進行大量的數據錄入工作。
2）安全性高：基于C/S結構的系統一般運行在局域網內，采用安全性較好的網絡協議，而訪問系統使用專用的客戶軟件，能提供更為安全的數據存取模式。
3）數據處理能力強： C/S 模式采用的是雙層結構，網絡數據傳輸速度快，處理大容量信息能力強。
C/S 模式缺點：客戶端維護成本高，工作量大，軟件升級復雜。
（2）B/S模式
B/S 模式的優點：
1）開放性高：基于B/S結構的系統是一種開放系統，在客戶端只要安裝了標準的瀏覽器軟件便可以與服務器進行交互，它滿足了開放式信息共享的要求，對建筑工程造價管理系統而言，適合對建筑工程造價數據庫中數據進行檢索、查詢。
2）維護簡單：客戶端維護工作簡單，實現了“瘦”客戶機、“胖”服務器。在B/S結構中，管理和維護集中在服務器端。
3）能夠跨越異質異構網絡互聯。
B/S 模式的缺點：由于采用國際互聯網的開放性協議，對系統所必須的安全還缺乏足夠的保障措施，防火墻技術并不能完全屏蔽網絡黑客和內部人員對系統的惡意侵襲。另外，由于應用服務器運行數據負荷較重，響應速度較慢，不利于處理海量數據。
（3）C/S模式與B/S模式的結合
通過以上分析可以看出，在建筑工程造價管理系統中單獨采用C/S模式或B/S模式都存在一定的缺陷，不能很好地滿足需要。本系統采用一種基于Internet的C/S和B/S的混合體系結構，用戶可以通過瀏覽器進行網上注冊，輸入造價資料，查詢分析造價資料，瀏覽造價信息。同時考慮到瀏覽器交互能力弱的特點，很難通過瀏覽器將大量數據直接導入系統數據庫，所以，對于系統歷史數據的導入仍然采用采用C/S結構，對系統運行所需基本資料和造價資料進行維護和導入。從而使本系統操作界面簡單實用，并符合系統需要和用戶的使用要求。
3.2 系統總體結構設計
根據系統需求分析，設計了系統的整體框架，它包括7個子模塊：數據錄入模塊、動態管理模塊、預算管理模塊、工程管理模塊、造價分析模塊、定額項管理模塊、權限管理模塊。
其主要功能模塊如圖1所示：
（1） 數據錄入模塊
這個模塊提供了系統的輸入功能，通過手工輸入或者已存在數據的轉換導入，將造價文件數據錄入到系統的數據庫中，并放置在相應的數據庫表中。
（2） 動態管理模塊
動態管理模塊提供了對建設準備、建設施工、竣工等階段的管理，這些階段為工程造價的實際發生階段，必須對其進行動態管理，及時發現造價的不正常情況，進行動態的調整，對不合理發生的費用及時進行干預，避免再次的發生。確保工程造價控制在合理的范圍。及時發現節省造價的施工方法并進行推廣。
（3） 預算管理模塊
預算人員通過此模塊來管理預算項信息，包括預算項的添加、修改、刪除等。
（4） 工程管理模塊
該模塊包括工程合同管理模塊和工程進度管理模塊。工程合同管理模塊以項目方式對合
同進行管理,可對每個合同進行評審、合同借閱、資質管理、質保金、合同付款、合同獎勵、合同結算的跟進工作。工程進度管理模塊：提供的比較直觀的工程進度管理方式，用戶可以對每個項目劃分成不同的計劃表，同時還可以對每個計劃表定義不同的工作內容及分項工程等。不同工程的用戶根據不同的權限，填報工程計劃，包括施工、停工、竣工狀態等。
（5） 造價分析模塊
提供了工程投資成本分析造價縱向分析造價橫向分析造價指數、造價預測、造價文件
審核等造價分析功能，是系統功能的主要部分。
（6） 定額管理模塊
定額管理模塊主要提供了對定額的查詢和補充定額的錄入，以便能夠對定額進行系統的管理。
（7） 權限管理模塊
系統維護模塊主要提供的是系統的用戶管理、權限管理、修改密碼、重新登陸、重新連接、工具條、退出系統等功能。
4 總結
第8篇：鑄造工藝設計范文
CAD/CAE一體化技術在鑄造過程的應用已成為鑄造技術發展的一個顯著特點。鑄造工藝CAD的開發基本上涉及所有的CAD軟件，包括各種材料，各種鑄造類型、數據庫等，可以說是全方位立體式發展。目前國內基于三維CAD軟件的鑄造工藝CAD的研究還很不成熟，有待進一步的發展。
一、CAD/CAE技術在球墨鑄鐵件工藝設計中的應用
CAE技術被應用在鑄鋼件，擁有大量準確的判據，可以判定鑄造凝固過程階段的縮孔和縮松等缺陷，但由于球墨鑄鐵其特殊的糊狀凝固，限制了球墨鑄鐵鑄造過程CAE技術應用。
針對球墨鑄鐵的特殊性開發了專用模塊解決球墨鑄鐵CAE技術的準確性問題，模擬球墨鑄鐵凝固過程中的收縮與石墨化膨脹的禍合作用結果上己經達到了應用程度。針對球墨鑄鐵件在工藝設計過程中的困難，提出將CAD/CAE技術應用到工藝的設計過程中，并開發專用的球墨鑄鐵設計系統，以滿足CAE模擬和CAD設計時的需要，提高設計成功率，減少設計周期。
二、鑄造CAE數值模擬理論和CAD參數化造型技術
熔融的金屬充型與凝固過程為高溫流體于復雜幾何型腔內作有阻礙和帶有自由表明的流動及向鑄型和空氣，的傳熱過程。該物理過程遵循質量守恒、動量守恒和能量守恒定律。
鐵合金鑄件的性能易受冶金方法和工藝條件的影響。鑄件的顯微組織和機械性能不僅取決于熱流動，還取決于以下參數：合金成分、基本金屬處理、微量元素和雜質的數量、孕育處理方式、孕育材料的數量和種類、孕育方法、沉積相的生長動力和冷卻條件決定實際的微觀組織。因此必須研究凝固，疏松的形成和固態轉變，這些共同影響鑄鐵零件機械性能的因素。
Pro/Engineer是目前世界上最流行的三維機械CAD軟件之一，本文選擇其做為CAD平臺，完成鑄件的三維實體建模，以及二次開發其族表功能，實現墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統中澆冒補縮系統的三維模型的自動建立。
三、球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統
CAE技術作為球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統和CAD工藝設計的參數依據。鑄造工藝集成化工藝設計，是在整個工藝設計過程中，利用CAE技術確定鑄造缺陷的位置、類型等，再進行有針對性的工藝設計，減少了傳統方法中對鑄造經驗的依賴。利用球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統提供設計參數和進行澆冒補縮系統建模模型，同時應用CAD造型技術實現設計的三維造型。
利用CAD技術對鑄件進行三維實體造型，并進行分型面設定、最小鑄出孔、拔模斜度等必要的工藝處理。設定澆注溫度，澆注時間等工藝參數。在整個系統中，CAE平臺是為設計工藝提供判斷依據，為球墨鑄鐵鑄造工藝CAD/CAE系統提供部分參數。球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統就是CAD與CAE之間的紐帶，為兩者提供參數和模型。
球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE整個系統是由五個模塊和一套依靠Pro/E二次開發的CAD造型系統構成的，包括澆注系統設計模塊，補縮系統設計模塊，球磨鑄鐵數據庫，鑄造材料數據庫和鑄造工藝數據庫。
四、球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統應用
隨著計算機技術在鑄造行業得到迅速的發展，借助鑄造CAE軟件可對鑄造的充型、凝固過程在計算機上進行模擬，鑄造工業中采用計算機模擬技術可以縮短產品試制周期，降低生產成本及提高材料利用率。筆者利用鑄造工藝CAE技術，應用球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE輔助系統，集成鑄造CAD技術，設計并優化工藝。
借助鑄造CAE技術對鑄造工藝進行重新設計。對未添加任何澆冒系統的鑄件進行簡單的凝固模擬，以獲得凝固缺陷的狀態。球墨鑄鐵鑄造工藝CAD/CAE系統的計算功能能滿足不同材質，不同類型材料澆注和補縮系統的計算，參數準確。數據庫的數據滿足設計需要。Pro/E二次開發的族表大大提高了造型速度，并將參數標準化。系統與CAE和CAD結合緊密，能完全滿足為CAE和CAD提供參數的要求。
五、結束語
筆者在本文中以球墨鑄鐵件的鑄造工藝為研究對象進行開發研究。以Pro/E作為CAD造型和二次開發的平臺，應用Pro/E的參數化設計功能和族表開發工具，開發出球墨鑄鐵件鑄造工藝CAD/CAE系統。系統能為不同類型的CAE和CAD平臺提供參數，可移植性強。系統針對球墨鑄鐵開發，將成套的CAD/CAE集成式的設計方法引入到球墨鑄鐵的工藝設計中。
第9篇：鑄造工藝設計范文
【關鍵詞】鑄造工藝；集成CAD；現狀；轉換；工裝設計
前言
隨著科學技術的不斷進步，在鑄造中已經廣泛采用了計算機技術，并且幾乎每一個鑄造的環節中都可以發現計算機的使用。自從上個世界八十年代以來，計算機技術得到了長足的進步，繼而也被廣泛的應用到各行各業中來，其中就有鑄造生產，它通過集合所有生產過程中的信息，使之形成一個CIM“孤島”。并且隨著新的工藝設計、合理產品理念的提出，已經將制造過程與設計過程通過CAM、CAE、CAD等軟件進行了緊密的聯系，使產品設計與產品制造有了一個共同的、合理的平衡點，不僅考慮了可制造性，也考慮了可使用性。所以我們就要從集成CAD系統開始著手，從產品設計結束后即開展對制造工藝參數等的設計，其中包括收縮率、拔模斜度、加工余量以及分型面等。下面是本文作者的一些不成熟的想法，如有不正之處，希望大家予以批評指正，本人在此不勝感激。
1 鑄造工藝集成CAD系統的概念
集成CAD系統中主要有三個部分，包含了從設計階段到生產階段的所有工藝設計環節，其中的三個方面都是：
（1）模板和摸樣的設計以及數控加工部分
（2）鑄造工藝CAD以及凝固過程的模擬部分
（3）產品模型到鑄造模型的轉變
由于隨著產品的體積的不斷縮小，功能的不斷增多，產品內部越來越復雜，只有通過計算機設計和輔助工具才可以完成對質量的更高要求。我們在實際工作中很難在人工設計中保證尺寸誤差，所以凝固過程模擬以及鑄造工藝CAD系統已經廣泛的在科研機構以及大中專院校中得到了研究，而且已經取得了很多的優秀成果。
2 模型轉換的主要過程
隨著制造工藝的不斷發展，實體造型技術也得到了廣泛的應用，我們已經可以通過CAD的三維模型對加工余量、拔模斜度以及分型面進行設計，擺脫了傳統藍圖的諸多困擾，下面筆者就對這三個方面的設計進行簡單的探討。
2.1 加工余量
產品模型到鑄件模型的轉換中沒有對加工面的加工余量進行分析，這是現行的轉換模型中存在的一個大問題。加工面的識別有許多研究報導，但由于其造型特征是基于冷加工的，識別到的特性也是與冷加工有關的槽、凹槽、孔。現在有人提出采用基于特征的造型技術，在進行計算機輔助工藝規劃時采用這些特征確定加工工藝。計算機輔助工藝規劃時首先要計算毛坯的尺寸，其原理如同增加加工余量，因而可以利用特征來識別加工面，然后根據澆注位置等確定加工余量的大小。另外需要把不鑄的孔去掉，所有的角都應是鑄造圓角。
2.2 拔模斜度
為了拔模方便，且不破壞鑄型，鑄件中平行于拔模方向的平面必須附加一定的拔模斜度。在理論上，只要修改平面的法線方向，即旋轉一個拔模角度即可。相關文獻中提出采用變量造型來進行設計比較方便，并且假設其分型面法向平行于X、Y、Z 三個坐標軸中的一個。
拔模斜度的增加，意味著幾何的重新構造，因而在很大程度上依賴實體造型系統的功能。用目前先進的造型技術如參數化設計、特征造型等來實現比較方便，但需要很多的人工干預。最可行的方法是自動識別需加拔模斜度的面，然后加上拔模斜度。這是因為設計方案經過凝固模擬之后可能需要重新確定分型面，那么拔模斜度也需要重新設計。而且造型部分是采用產品設計部門的結果，鑄造工藝設計中需考慮的因素不可能涉及到。
2.3 分型面設計
現在的分型面基本上是采用交互的方式來確定，計算機給出一定的分析結果，供使用者參考。現在還不能做到自動加入分型線。對分型線的分析基本上采用一定的規則。分型線從最小尺寸中心經過，這樣上、下型中的鑄件尺寸最小，便于取模，并且拔模斜度也最小，模型也最接近所要求的產品尺寸，但沒有考慮是否可以把整個模型放到一個型中（上或下）。模型這樣放有兩個優點： 其一是可以減少毛邊和飛刺缺陷，其二是可減少錯型帶來的廢品率的增加。而如果考慮產品的生產批量較大，為提高出品率，最好采用一型多件；如果澆注合金需要較大的補縮壓頭，以保證補縮。從計算幾何的角度分析計算了分型方向，即拔模方向，從而減少芯子的數量，為優化分型面的設計提供了一個可行的計算方法。
3 工裝設計的主要內容
工裝設計的主要內容有三個方面，分別是芯盒、模板以及模樣的設計。
芯盒設計的工作與芯子的設計工作聯系非常緊密，在確定分型面的選擇之后，在決定用芯子鑄造的分型面，在模樣中通過實體形式來體現出需要芯子的部位。相關文獻中也將芯子根據布置位置的不同分為了三種形式，分別是邊角空、多面孔以及內部封閉孔，并且通過數學原理用關聯矩陣將芯子的所有特性表示出來，繼而通過矩陣將芯子取出，形成了需要的模樣外形。
在凝固模擬分析后要想確保工藝的合理性，就只能通過模板設計來實現，通過將澆注系統與模樣有機的結合，形成了一個合理的設計模板。通過制作一個圖庫將澆冒口系統融合在其中，根據系統自動生成的所需要的澆冒口來進行型板的設計。
將芯子與芯頭都加裝在鑄件模型上，并且將初見由于凝固時收縮的現象用修正尺寸的方法來補償叫做模樣設計。但是現階段由于技術水平的限制，我們只能通過計算機輔助系統來對一些腐蝕？很復雜的規則面來進行處理，而且還要假設內部存在質心？同時是線性收縮率，只有這樣假設條件比較便捷的形狀才能應用計算機輔助設計軟件。
4 結束語
綜上所述，我們先對鑄造集成CAD系統進行了一番了解，發現了其中的問題，雖然計算機技術得到了長足的發展，也在我們的鑄造工藝中體現了相當大的作用，但是我們一定要注意到我們技術中存在的不足。根據實際情況，發現其中的難點，通過不斷的努力，來解決問題，同時趕上我們與西方發達國家在該領域之間的差距，只有正確的認識自己，才能夠迎頭趕上，繼而推動我國鑄造工藝集成CAD系統的不斷向前發展，最終為我國經濟的飛速發展增添新的動力。
參考文獻：
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作者簡介：
