鑄造CAE技術(shù)是利用計算機(jī)技術(shù)來改造和提升傳統(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。它對降低產(chǎn)品成本、提高鑄造企業(yè)競爭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、增加競爭力提供了最優(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)中并沒有得到廣泛的應(yīng)用。

　　1平臺邏輯結(jié)構(gòu)

　　平臺邏輯體系采用多層結(jié)構(gòu)的B/S模式，見圖1。平臺邏輯結(jié)構(gòu)共分為表示層、邏輯層、應(yīng)用層及數(shù)據(jù)層。其中表示層用于用戶與平臺之間的數(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)邏輯層提交的計算任務(wù)進(jìn)行鑄造過程的數(shù)值模擬計算，所有計算被集中至MAGMAsoft軟件服務(wù)器端，平臺根據(jù)用戶提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行充型、凝同過程模擬，通過模擬結(jié)果，提出合理的鑄造工藝方案，并且將其與模擬結(jié)果一并通過邏輯層返回用戶，同時將相關(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)層用于儲存各類重要信息，分為注冊用戶數(shù)據(jù)庫和鑄件材料數(shù)據(jù)庫兩部分。

　　圖1平臺邏輯體系結(jié)構(gòu)

　　2平臺實(shí)現(xiàn)原理及實(shí)例運(yùn)行

　　2.1平臺的工作原理與實(shí)現(xiàn)

　　用戶與平臺的交流完全通過表示層的GUI實(shí)現(xiàn)，界面采用Dreamweaver+ASP.NET制作，這是一種建立在公共語言運(yùn)行庫上的編程框架，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ASP.NET的動態(tài)界面，利用數(shù)據(jù)訪問接口ADO.NET技術(shù)直接訪問位于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫服務(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)均提供了一個框架。因此，平臺采用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

　　在用戶注冊并登錄后，雙方的大量數(shù)據(jù)信息均通過數(shù)據(jù)庫服務(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)層的注冊用戶數(shù)據(jù)庫與鑄件材料數(shù)據(jù)庫中，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)前所存在的問題，采用先進(jìn)的鑄造模擬仿真分析軟MAGMAsoft擬解決以上的問題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)測鑄件縮松、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，開設(shè)一個直澆道，三個內(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內(nèi)澆道到兩端法蘭和大圓處。鑄件兩端法蘭和左右兩個圓加上頂明胃口，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，輸入模擬過程所需的相關(guān)參數(shù)，見圖4。所得模擬結(jié)果見圖5。

　　圖4材料參數(shù)的輸入

　　圖5判據(jù)結(jié)果

　　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.從而會影響到鑄件的質(zhì)量。

　　針對實(shí)例中使用原始工藝將會出現(xiàn)的問題，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，鑄件的縮孔和疏松問題也得到解決。最后，該鑄件的缺陷通過平臺技術(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

　　平臺全部計算任務(wù)由應(yīng)用層服務(wù)器承擔(dān)，因此計算所得模擬結(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)庫服務(wù)器。用戶在表示層的GUI發(fā)出項(xiàng)目查詢請求，通過邏輯層web服務(wù)器提交至數(shù)據(jù)庫，經(jīng)與應(yīng)用層上傳的數(shù)據(jù)比對后，將查詢結(jié)果通過表示層呈現(xiàn)于客戶端，見圖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算機(jī)，如圖7b所示。因此，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，平臺的企業(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平臺反饋結(jié)果

　　3結(jié)束語

　　基于B/S多層結(jié)構(gòu)的鑄造CAE技術(shù)公共服務(wù)平臺工作原理，成功地將獲取CAE技術(shù)服務(wù)所需的購買軟件與人才培養(yǎng)費(fèi)用通過平臺分?jǐn)傊粮鱾€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，通過服務(wù)平臺能夠?yàn)槠髽I(yè)高效、快捷地解決鑄造工藝中的實(shí)際問題.從而及時預(yù)測鑄件缺陷.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。