将计算机技术引入铸造领域

mysuncool0315 · 发表于 2006-9-23 16:56:13

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传统的铸造设计、生产方法已不能适应市场经济和社会进步的要求，为了赢得竞争、占有市场、可持续发展，铸造生产厂必须变革传统的生产方法，引进新技术、新思维。将计算机技术引入铸造领域正是这一趋势的迫切要求。
         以下就计算机在铸造领域应用的一些重要方面，包括计算机辅助设计与分析、计算机检测与控制、专家系统、信息处理系统、铸造工装的计算机应用以及Internet与铸造产业等进行阐述。
            1)计算机辅助设计与分析
            (1)计算机辅助设计
          计算机辅助设计(Computer Aided  Design,简称CAD)是以计算机为主要手段，辅助设计者完成某项设计工作的建立、修改、分析和优化，输出信息全过程的综合性技术。与传统铸造工艺设计方法相比，用计算机设计铸造工艺可以显著提高设计效率、缩短设计周期;能够实现设计与分析的统一;可以存贮并利用铸造工作者的经验,较容易设计出合理的铸造工艺。
            (2)计算机辅助分析
          计算机辅助分析又称计算机辅助工程(Computer Aided  Engineering,简称CAE),是计算机应用的一个重要领域。一般说来,它是通过建立能够准确描述研究对象某一过程的数学模型,采用合适可行的求解方法,使得在计算机上模拟仿真出研究对象的特定过程,分析有关影响因素,预测这一特定过程的可能趋势与结果。铸造过程数值模拟技术便属于典型的CAE技术。经过几十年的发展,铸造CAE所涉及的范围已相当广泛。

         上述模拟技术已从最初的普通重力砂型铸造扩展到压铸、低压铸造、熔模铸造、电磁铸造、双辊连铸、电渣熔铸等众多铸造方法。目前，铸造数值模拟技术尤其是三维温度场模拟、流动场模拟及弹塑性状态应力场模拟已逐步进入实用阶段，国内外一些商品化软件系统先后推向市场，对实际铸件生产起着越来越重要的作用。
            2)计算机检测与控制

         利用计算机实现对生产设备或生产过程进行检测与控制是计算机在铸造生产中应用的重要内容。近些年来，已经出现了很多利用微机来测试各种参数、监视生产状况、控制生产过程的设备及装置，从而有效地提高了铸件质量及生产效率，降低铸造成本。铸造过程采用微电子及计算机技术进行检测与控制是生产高质量铸件的必备条件，也是现代铸造生产的一个重要标志。微机检测与控制系统通常由计算机硬件与软件、I/O接口、模数转换器(A/D)、数模转换器(D/A)、传感器及执行机械等部分组成。
            目前在铸造生产中运用的微机检测与控制系统主要有如下几个方面：
            ①型砂性能及砂处理过程微机检测与控制。
            主要功能有紧实率、抗压强度、抗拉强度、有效粘土含量、透气性测定及水分控制。
            ②冲天炉熔炼的微机检测与控制。
            主要功能有配料的自动控制、风量调节、冷却水量控制、湿度及温度控制。
            ③金属液质量的炉前快速检测及微机处理。
            主要功能有各元素成分测定、金属液温度、共晶度、孕育效果、抗拉强度、硬度的测定。
            ④铸件成形过程的微机检测与控制。
            主要功能有金属液流动性检测、铸型性能检测、造型线主辅机工作状态的监控。
            ⑤铸件成品质量的微机检测。
            主要功能有检测铸件内部空洞的大小、检测铸件表面的粗糙度。

         此外还有低压及压铸生产过程微机控制系统、料库监控系统及生产组织协调监控系统等。随着科技的发展，铸造行业计算机检测与控制系统将越来越强调在线监控，强调集成化与智能化。
            3)专家系统
            专家系统(Expert  System)是近几十年来人工智能领域研究开发的计算机系统,它是人类长期以来对智能科学的探索成果和实际问题求解需要相结合的必然产物。

         专家系统是一种基于知识的智能系统,以求解那些人类专家才能解决的高难度问题为特征。一般包括知识库、数据库、推理机、知识获取机制、解释机制及用户接口等部分。

         铸造生产是一个复杂的过程,产品质量受诸多影响因素的制约。而这些因素一般是随机的、复杂的、很难用数学公式描述。在处理一些突发事件时,往往需要丰富的知识与经验,而这些知识与经验并不是所有人都能够掌握的。一个性能优越的铸造生产专家系统就可以处理生产中错综复杂的情况,在不确定信息基础上得到正确的结论,及时准确地解决问题。国外铸造专家系统的研制起始于80年代,一些不同类型的铸造专家系统先后推向市场,如冲天炉控制专家系统,铸件缺陷分析诊断专家系统,铸造过程规划、咨询系统,熔模铸造专家系统等,在实际生产中已取得较好的应用效果。
         铸造生产专家系统是一个与实际生产结合极其紧密的应用技术,需要从实际中来,到实际中去。铸造专家系统的研制及应用均需要铸造生产企业给予大力的帮助与支持,因此应用推广工作应引起多方面高度重视。
            4)信息处理系统
         信息社会的一个重要特征就是"信息爆炸",在这样的背景下,如何运用高效的管理手段及时准确地分析和处理要"爆炸"的信息和浩瀚的数据就显得非常重要了。对于一个铸造企业来说,企业内部各管理部门之间、各生产部门之间、管理和生产部门之间以及企业和外部之间需要传递大量的信息；另一方面企业内部各部门技术的进步往往会发生一些阻碍信息交流的"孤岛",一些处理系统如CAD、CAE、CAM、CAPP所需要的及所生成的数据彼此差异很大,需要协调管理,才能达到资源共享。根据上述要求信息处理系统(Information  Processing System)应运而生。
            企业信息处理系统有别于管理信息系统(Management Informtation  System,简称MIS)及产品数据管理(Production Data  Management,简称PDM),是一个范围更广、内容更深,集整个企业所有行为为一体的信息处理系统。以铸造生产为例,一个铸造厂的信息处理系统应含盖该厂的所有行为,包括市场营销、物料进出、生产组织与协调、行政管理、与外界的信息交换等等。
            铸造企业信息处理系统是一个庞大的系统工程,需要有长远的目标与规划。该系统的实施与应用将彻底改变铸造企业传统的生产、管理方式。
            5)铸造工装的计算机应用
         铸造工装尤其铸造模具、模板的设计制造与普通铸件生产过程相比,更方便采用现代先进制造技术。因此,目前在整个铸造相关环节中,铸造工装的生产过程相对较多地应用了先进的设计与制造手段。
         随着Internet的不断发展,铸造工装的异地设计、异地制造已成为现实,远程设计与制造技术能够充分发挥不同国家、不同地区的各种资源优势,达到最佳配置。
            展望先进铸造工装生产技术的发展趋势，将呈现如下特点：
            ①并行环境下CAD/CAE/CAM/RPM集成

         将CAE技术引入铸造工装的设计制造过程,分析预测产品制造及使用过程各物理特性的变化,从而优化设计与制造工艺。进一步将实现并行环境下CAD/CAE/CAM/RPM集成。
          ②分散网络化制造(DNM)

         作为远程设计与制造技术的发展,分散网络化制造能快速、并行地将不同的成员组合成铸造工装虚拟企业,以最大限度地满足市场需求,充分利用现有资源,保证可持续发展。

         尽管国内铸造工装制造的计算机应用已倍受关注,也取得了巨大的进步,但与西方工业发达国家相比,国内的技术研究开发水平还很落后,推广应用范围还很小,亟需迅速提高。
            6)Internet与铸造产业

         因特网,即Internet是一个国际性的计算机互连网络,它由千百万计相互联接的计算机组成,范围已遍及五大洲几乎所有的国家,是现代社会传递信息的重要工具,对人类活动产生着日益深刻的影响。与其他领域一样,因特网对制造业的影响是巨大的。目前国外的先进制造企业50%左右的生产信息是通过因特网传递的。一些企业的商务活动已过渡到网上商务时代。因特网正改变着传统企业的运作模式,使大部分企业行为方式发生了本质革命,主要体现在如下一些方面：
            ①新的商务模式

         包括网上企业主页信息发布;网上产品与服务广告;网上订货与销售等,Internet能够在企业与用户间、企业与协作企业间建立快速信息流传递,为制造业抓住商机、快速报价、签定合同、组织协作、建立供应链、敏捷响应用户需求提供了保证。
            ②新的研究、开发、设计与制造方式
            利用Internet可以实现异地协同研究、开发,异地协同设计及远程制造,充分合理利用、配置资源。
            ③新的售前、售后服务方式
            包括远程演示、远程培训、远程诊断服务、远程实时检测等崭新手段。
            ④新的企业管理方式

         Internet和Intranet的应用可以使企业管理集约化。对供应链实行动态优化,减少库存,实时了解生产状态,能够提高管理水平,降低管理费用。
            ⑤新的企业组织方式
利用Internet可以组织不同区域的相关企业,形成虚拟企业,实现分散网络化制造(DNM),能够发挥各自的优势,最大限度合理利用各种资源。
         西方工业发达国家的铸造组织及铸造企业非常重视Internet的使用,纷纷建立自己的主页、站点,这些国家铸造产业的网上电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等领域都在飞速发展。

         国内铸造业Internet发展也非常快,一些组织、企业都已拥有自己的主页、站点,部分铸造企业的网上电子商务活动相当活跃,尤其是一些铸造模具生产厂家已实现了异地设计及远程制造。但总的来说应用面还不够广,尚需进一步拓宽,应用的层次还比较低,亟待进一步提高。

         国内铸造企业应尽快驶上"信息高速公路",首先建立自己的主页,逐步开展网上电子商务。根据各自企业的实际情况,有计划、有步骤地采用网络化高新技术,来改进企业的生产手段,面向二十一世纪的中国铸造业必将焕然一新。

3905112 · 发表于 2006-11-4 02:19:37

有步骤地采用网络化高

zilong1127 · 发表于 2006-11-4 10:09:17

只是现在的网络充斥的虚假太多难以识别阿

3905112 · 发表于 2006-11-4 12:57:31

挺普遍的了现在的学材料的研究生都用

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