基于光固化原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统研制

摘要

随着CAD技术的广泛应用，利用三维绘图软件对产品进行辅助设计成为工业发展的需要。目前国内的CAD厂家较少，其对应的二次开发技术又严重滞后。因此，本文主要针对某发动机类零部件，结合光固化成型技术(SLA)，开发了基于光固化原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统。
　　本文分析了国内外铸造工艺CAD/CAE的研究现状及发展趋势，对工厂的铸造工艺设计流程和实际生产条件进行了调研，了解了用户需求。基于这些需求，系统利用Pro/E4.0作为开发平台，以VC++2005、Microsoft Access2003以及Pro/E自带的函数库Pro/Toolkit为开发工具，运用接口、ADO、菜单、参数化设计、尺寸驱动等关键技术进行了功能模块的开发。
　　本文主要针对以下四个部分进行了研究:铸件CAD模型设计模块、冒口系统设计模块、浇注系统设计模块以及利用CAE子系统ProCAST进行数值模拟从而对设计结果验证，其中针对灰铸铁、铝合金两种材料的铸造工艺CAD系统分别作了开发。铸件CAD模型的设计包括系统初始化、分型面设置、材料添加、工艺参数添加、特征参数修改等功能，其中针对光固化技术的特点，对拔模斜度、线收缩率进行了修正，并建立工艺参数数据库进行管理，所研究的特征参数修改功能可以帮助用户在工作界面直接修改尺寸。浇注系统设计模块包括分析计算、造型、UDF创建安装等功能，分析计算部分引入新的公式来计算浇道各组元的截面积和浇注时间;造型部分建立各组元截面积的关联尺寸数据库，并完成浇道各组元的造型;UDF创建安装部分是在浇道各组元的造型过程中调用UDF命令完成特征创建，并在Part模式下，直接完成浇道各组元的安装。冒口系统设计模块的构成与浇注系统类似，分析计算部分针对两种材料分别采用收缩模数法和简化模数法来确定冒口模数;造型部分建立了冒口模数的关联尺寸数据库，并完成其造型;UDF创建安装部分也是通过对UDF命令的调用来完成的。最后在铸造CAE软件中，调用设计好的铸件及其浇冒口系统，模拟铸件的充型凝固过程，观察分析结果判断铸件是否存在缩孔、缩松等缺陷，并以此验证系统的准确性。
　　本文研究的基于光固化原型的快速砂型铸造工艺CAD/CAE系统，满足了工艺设计需要，与用户交互方便，提高了设计效率和准确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的来源和意义

1．2 CAD／CAE技术在国内外的研究现状及发展趋势

1．2．1 国外CAD／CAE技术的研究现状

1．2．2 国内CAD／CAE技术的研究现状

1．2．3 CAD技术的发展趋势

1．3 铸造工艺CAD技术的发展现状及趋势

1．3．1 铸造工艺GAD技术的发展现状

1．3．2 铸造工艺GAD技术的发展趋势

1．4 光固化成型技术在铸造工艺GAD中的应用

1．5 课题研究的主要内容和技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2 系统的开发工具和总体设计

2．1 开发平台的选用

2．2 编程语言的选用

2．3 开发环境

2．3．1 Pro／Toolkit开发工具简介

2．3．2 VC++的开发环境设置

2．4 系统设计

2．5 小结

3 系统开发的关键技术

3．1 Pro／E与MFC接口技术

3．2 基本DLL理论

3．3 数据库设计和ADO技术

3．3．1 Access数据库

3．3．2 ADO技术

3．3．3 数据库的开发过程

3．4 菜单技术

3．4．1 菜单条的添加

3．4．2 资源文件的编写

3．5 参数化建模技术

3．6 关于尺寸驱动技术的研究

3．7 小结

4 铸造工艺CAE及仿真模拟软件ProCAST介绍

4．1 数值模拟的任务

4．2 数值计算方法

4．2．1 充型过程数值模拟的常用方法

4．2．2 凝固过程数值模拟的常用方法

4．3 ProCAST软件的功能介绍

5 铸造工艺CAD／CAE系统的开发

5．1 系统总体结构

5．2 铸件CAD模型的设计

5．2．1 系统初始化

5．2．2 分型面的设置

5．2．3 材料的设置

5．2．4 工艺参数

5．2．5 特征参数修改

5．3 浇注系统的设计

5．3．1 浇注系统概述

5．3．2 浇注系统结构设计

5．3．3 灰铸铁浇注系统分析计算模块设计

5．3．4 铝合金浇注系统分析计算模块设计

5．3．5 浇注系统造型模块设计

5．3．6 浇注系统UDF创建与添加

5．4 冒口系统的设计

5．4．1 冒口概述

5．4．2 冒口系统结构设计

5．4．3 灰铸铁冒口系统分析计算模块设计

5．4．4 铝合金冒口系统分析计算模块设计

5．4．5 冒口系统造型模块设计

5．4．6 冒口UDF的创建与添加

5．5 子系统之间的通信接口

5．6 小结

6 铸造工艺CAD／CAE系统应用与发动机进气管分析

6．1 系统应用与实例分析

6．1．1 铸件CAD模型设计的应用

6．1．2 浇注系统设计的应用

6．1．3 冒口系统设计的应用

6．1．4 进气管铸造工艺CAD系统设计实例

6．1．5 CAE子系统模拟验证

6．2 小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果