铸造工艺数据库的设计与开发

铸造工艺数据库的设计与开发

随着计算机技术的发展，计算机投影技术（como7）在铸造工艺设计中的应用越来越广泛。将计算机的快速、准确和工艺设计人员的经验、思维、综合分析能力结合起来,可以缩短工艺设计周期、提高设计水平,有利于提高产品质量。铸造工艺设计过程中需要查阅很多手册和设计规范,包括各种工艺参数和标准结构参数,建立铸造工艺CAD系统,需要将这些参数存入计算机中,这样既能方便地修改和查询,又能直接为铸造工艺设计传送各类参数。因此,建立一个内容全面、分类科学合理、手段先进的铸造工艺数据库,对于完善铸造工艺CAD系统具有十分重要的理论和现实意义。本文以MicrosoftSQLServer2005作为后台数据处理,Delphi7.0程序设计语言为平台系统的开发工具,设计与开发了铸造工艺数据库系统,并结合铸造工艺CAE技术,对灰铸铁铸件进行铸造工艺的计算机辅助设计和验证。1数据库设计的应用有利于动态数据存储和内部数据的存储铸造工艺数据库的显著特点是动态数据与静态数据的有机结合。在铸造工艺数据库中,不仅要存储大量的标准数据和经验数据,支持工艺设计过程,而且过程中动态产生的数据也需要存储和反复修改。这就要求数据库管理系统(DBMS)能支持对复杂数据类型的定义、快速查询和对动态数据模式的操作。数据库设计的基本目标是使用户能够在铸造工艺设计中得到所需要的准确数据,并且使这些数据在一定时期内有效。在铸造工艺数据库系统中,不仅提供了通常的对数据源中的数据进行浏览、查询等功能,而且可以对浇注系统和冒口补缩系统进行计算,如图1所示。2制造工艺数据库的建立2.1铸造工艺数据库的创建铸造工艺数据库的开发主要是数据库文件和数据库管理系统的建立。数据库系统的核心是优质的数据,先进的数据技术和合理的数据体系建设是对铸造工艺数据进行高效管理和应用的基础。本文在SQLServer2005关系型数据库的操作控制台上,创建了铸造工艺数据库。在数据库中,通过人机交互的方式直接创建数据表,数据表的创建首先定义表的结构和数据类型,然后通过每个字段将数据输入到数据表中。这些表中存储了与铸造工艺相关的许多信息,是与Delphi连接的数据源,每个数据表设计完之后都要进行相应的命名,以便程序调用。用相关工艺参数建立的数据库文件如表1所示,静态数据库主要包含最小壁厚、加工余量、起模斜度、铸造收缩率、最小铸出孔等;动态数据库用于记录对铸件造型过程中产生的动态数据,如浇注时间、冒口模数等。表2为SQLServer2005数据库所建立的砂型铸件最小壁厚数据表界面,在数据库系统中可以直接调用此表进行铸造工艺设计。2.2管理系统模块在铸造工艺设计的体系下,铸造工艺数据库系统要求包含四个模块,分别为铸造工艺参数管理模块、浇注系统管理模块、冒口补缩系统管理模块和系统设置管理模块,其整体结构如图2所示。铸造工艺参数管理模块可以实现对铸造工艺参数的查询、检索、添加和删除等功能。浇注系统管理模块可以通过公式法和查表法两种方法来实现对浇注系统的浇注时间、内浇道最小截面积和型腔中液面上升速度等进行查询和计算,可以方便地为设计人员提供依据。其中的灰铸铁浇注系统公式法界面如图3所示。冒口补缩系统管理模块可分别对灰铸铁件、可锻铸铁件和球墨铸铁件的冒口进行查询和计算,设计人员可以利用冒口的模数计算得到缩颈冒口直径,根据缩颈冒口直径即可查得冒口的各类参数,为冒口的设计提供依据。灰铸铁冒口的查询界面如图4所示。利用系统设置管理模块,用户则可以添加、修改和删除用户信息。2.3ado对象铸造工艺数据库管理系统的开发以及与数据源的连接在Delphi7.0环境下完成。在连接工程中使用ADO控件,ADO是对OLEDB的一种高性能、使用方便的应用程序接口,并且ADO的实现只需要占用很小的区域和很少的网络资源,同时应用程序与数据资源之间的层次也少。ADO访问数据库是通过访问OLEDB数据提供程序来进行的,提供了一种对OLEDB数据提供程序的简单高层访问接口,应用程序就可以直接使用ADO对象。设计的界面中需要添加ADQuery组件,在此组件的对象编辑器窗口中设置ConnectionString属性和SQL属性,并建立其他的组件与ADQuery组件的连接,实现与数据库的数据访问。其中ADQuery组件的ConnectionString属性,具体设置为(Provider=SQLOLEDB.1;IntegratedSecurity=SSPI;PersistSecurityInfo=False;InitialCatalog=冒口补缩系统数据库;DataSource=A-FFBC54D014E64),连接信息中的参数分别是提供者名、用户名、密码及远程服务器名等;SQL属性,是要执行的SQL命令文本,将其设置为select*from灰铸铁件的明顶冒口。本系统的DBMS中的数据源是利用Microsoftsqlserver2005建立的以二维表格为主要描述方式的数据库。利用ADO这一访问数据库的标准接口,将数据源与数据库管理系统进行连接,结合程序编制实现对数据库管理系统各模块的浏览、选择、增加和删除等功能,在此基础上实现对铸造工艺的设计和数据库的管理。3u型拉肋铸铁图5为轴承盖灰铸铁件,材质为HT200,重1300kg。浇注温度为1400℃,采用呋喃树脂砂型铸造。该铸铁件为U型结构,底部有较大的平面,在凝固过程中容易变形,故在U型口上加了拉肋,大平面上加了加强筋。但铸件内部存在着厚壁,这成为铸造工艺设计过程中的难点。3.1浇注系统设计参照铸造工艺数据库对铸件进行起模斜度,最小铸出孔等工艺处理。根据铸造成形工艺,浇注系统采用底注式,设计其浇注类型为封闭式。利用热节圆法确定冒口位置在铸件的顶部内外壁交汇处,因此在图5的1、2和3处需要设置冒口。为了补缩效果更好,在图中2处和3处中间等距设置4和5处两组冒口。(1)浇注系统的设计。调用铸造工艺数据库中的浇注系统模块,利用数据库的计算功能,计算出充型时间为21s(如图4)。应用阿暂公式,设定浇注系统的流量损耗因数为0.31,计算出铸件浇注系统最小横截面积8476mm2。设置内浇道、横浇道与直浇道的最小横截面积比为1∶1.2∶1.4,计算出浇注系统各浇道横截面的直径尺寸分别为d内=52mm、d横=57mm和d直=62mm。查询工艺数据库中对应的标准浇注系统参数,对浇注系统进行三维实体造型。铁液将通过8个等距分布的内浇道进入铸型型腔。(2)冒口的设计。调用铸造工艺数据库中的冒口补缩系统模块,分别在铸件上测量出铸件顶部热节圆的直径,图5中2处为热节圆最大处,其直径为73mm。根据热节与模数的计算方法计算出铸件的模数为36.5mm,冒口颈直径为54.5mm。利用数据库的查询功能,取冒口颈直径为55mm,查找到标准的颈缩顶冒口尺寸高H为350mm(如图4)。为了方便冒口的设计,将图5中各处冒口选择相同的设计方案,其设计好的铸造工艺方案如图6所示。3.2浇注系统及铸件质量分析结合铸造工艺数据库系统对铸件进行铸造工艺方案设计,导入铸造CAE软件MAGMAsoft,进行铸造模拟,浇注温度为1400℃,模拟结果如图7所示。图7a判据表示铸件的充型时间,图中显示铸件液面上升平稳,浇注系统设计合理。图7b的Fstime判据表示铸件每个区域达到所给的补缩率所消耗的时间,图中显示铸件最后凝固区域在冒口颈处,补缩通道最后关闭,冒口起到了很好的补缩作用。图7c的Porosity判据表示铸件内部的缩松缩孔,由图可见,铸件内部没有明显缩孔现象,质量良好。图7d显示的是铸件的共晶白口化,可见铸件组织优良,并没有出现白口缺陷,因此,该铸件的工艺基本满足了生产要求。4系统的设计应用(1)利用SQLServer创建了铸造工艺数据库,数据库包括最小壁厚、加工余量等与铸造工艺相关的信息;利用Delphi7.0程序设计语言构造了铸造工艺数据库系统,系统包含铸造工艺参数管理模块、浇注系统管理模块、冒口补缩系统管理模块和系统设置管理模块。(2)应用