鑄造工藝數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)投影技術(shù)（como7）在鑄造工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛。將計(jì)算機(jī)的快速、準(zhǔn)確和工藝設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、思維、綜合分析能力結(jié)合起來,可以縮短工藝設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)水平,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中需要查閱很多手冊和設(shè)計(jì)規(guī)范,包括各種工藝參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù),建立鑄造工藝CAD系統(tǒng),需要將這些參數(shù)存入計(jì)算機(jī)中,這樣既能方便地修改和查詢,又能直接為鑄造工藝設(shè)計(jì)傳送各類參數(shù)。因此,建立一個(gè)內(nèi)容全面、分類科學(xué)合理、手段先進(jìn)的鑄造工藝數(shù)據(jù)庫,對于完善鑄造工藝CAD系統(tǒng)具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文以MicrosoftSQLServer2005作為后臺數(shù)據(jù)處理,Delphi7.0程序設(shè)計(jì)語言為平臺系統(tǒng)的開發(fā)工具,設(shè)計(jì)與開發(fā)了鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),并結(jié)合鑄造工藝CAE技術(shù),對灰鑄鐵鑄件進(jìn)行鑄造工藝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的應(yīng)用有利于動態(tài)數(shù)據(jù)存儲和內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲鑄造工藝數(shù)據(jù)庫的顯著特點(diǎn)是動態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合。在鑄造工藝數(shù)據(jù)庫中,不僅要存儲大量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),支持工藝設(shè)計(jì)過程,而且過程中動態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也需要存儲和反復(fù)修改。這就要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)能支持對復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的定義、快速查詢和對動態(tài)數(shù)據(jù)模式的操作。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是使用戶能夠在鑄造工藝設(shè)計(jì)中得到所需要的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),并且使這些數(shù)據(jù)在一定時(shí)期內(nèi)有效。在鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,不僅提供了通常的對數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、查詢等功能,而且可以對澆注系統(tǒng)和冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算,如圖1所示。2制造工藝數(shù)據(jù)庫的建立2.1鑄造工藝數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建鑄造工藝數(shù)據(jù)庫的開發(fā)主要是數(shù)據(jù)庫文件和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的建立。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù),先進(jìn)的數(shù)據(jù)技術(shù)和合理的數(shù)據(jù)體系建設(shè)是對鑄造工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行高效管理和應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文在SQLServer2005關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的操作控制臺上,創(chuàng)建了鑄造工藝數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中,通過人機(jī)交互的方式直接創(chuàng)建數(shù)據(jù)表,數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建首先定義表的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型,然后通過每個(gè)字段將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)表中。這些表中存儲了與鑄造工藝相關(guān)的許多信息,是與Delphi連接的數(shù)據(jù)源,每個(gè)數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)完之后都要進(jìn)行相應(yīng)的命名,以便程序調(diào)用。用相關(guān)工藝參數(shù)建立的數(shù)據(jù)庫文件如表1所示,靜態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包含最小壁厚、加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔等;動態(tài)數(shù)據(jù)庫用于記錄對鑄件造型過程中產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù),如澆注時(shí)間、冒口模數(shù)等。表2為SQLServer2005數(shù)據(jù)庫所建立的砂型鑄件最小壁厚數(shù)據(jù)表界面,在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以直接調(diào)用此表進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)。2.2管理系統(tǒng)模塊在鑄造工藝設(shè)計(jì)的體系下,鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要求包含四個(gè)模塊,分別為鑄造工藝參數(shù)管理模塊、澆注系統(tǒng)管理模塊、冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)管理模塊和系統(tǒng)設(shè)置管理模塊,其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。鑄造工藝參數(shù)管理模塊可以實(shí)現(xiàn)對鑄造工藝參數(shù)的查詢、檢索、添加和刪除等功能。澆注系統(tǒng)管理模塊可以通過公式法和查表法兩種方法來實(shí)現(xiàn)對澆注系統(tǒng)的澆注時(shí)間、內(nèi)澆道最小截面積和型腔中液面上升速度等進(jìn)行查詢和計(jì)算,可以方便地為設(shè)計(jì)人員提供依據(jù)。其中的灰鑄鐵澆注系統(tǒng)公式法界面如圖3所示。冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)管理模塊可分別對灰鑄鐵件、可鍛鑄鐵件和球墨鑄鐵件的冒口進(jìn)行查詢和計(jì)算,設(shè)計(jì)人員可以利用冒口的模數(shù)計(jì)算得到縮頸冒口直徑,根據(jù)縮頸冒口直徑即可查得冒口的各類參數(shù),為冒口的設(shè)計(jì)提供依據(jù)?；诣T鐵冒口的查詢界面如圖4所示。利用系統(tǒng)設(shè)置管理模塊,用戶則可以添加、修改和刪除用戶信息。2.3ado對象鑄造工藝數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)以及與數(shù)據(jù)源的連接在Delphi7.0環(huán)境下完成。在連接工程中使用ADO控件,ADO是對OLEDB的一種高性能、使用方便的應(yīng)用程序接口,并且ADO的實(shí)現(xiàn)只需要占用很小的區(qū)域和很少的網(wǎng)絡(luò)資源,同時(shí)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)資源之間的層次也少。ADO訪問數(shù)據(jù)庫是通過訪問OLEDB數(shù)據(jù)提供程序來進(jìn)行的,提供了一種對OLEDB數(shù)據(jù)提供程序的簡單高層訪問接口,應(yīng)用程序就可以直接使用ADO對象。設(shè)計(jì)的界面中需要添加ADQuery組件,在此組件的對象編輯器窗口中設(shè)置ConnectionString屬性和SQL屬性,并建立其他的組件與ADQuery組件的連接,實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問。其中ADQuery組件的ConnectionString屬性,具體設(shè)置為(Provider=SQLOLEDB.1;IntegratedSecurity=SSPI;PersistSecurityInfo=False;InitialCatalog=冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫;DataSource=A-FFBC54D014E64),連接信息中的參數(shù)分別是提供者名、用戶名、密碼及遠(yuǎn)程服務(wù)器名等;SQL屬性,是要執(zhí)行的SQL命令文本,將其設(shè)置為select*from灰鑄鐵件的明頂冒口。本系統(tǒng)的DBMS中的數(shù)據(jù)源是利用Microsoftsqlserver2005建立的以二維表格為主要描述方式的數(shù)據(jù)庫。利用ADO這一訪問數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)接口,將數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行連接,結(jié)合程序編制實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)各模塊的瀏覽、選擇、增加和刪除等功能,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對鑄造工藝的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫的管理。3u型拉肋鑄鐵圖5為軸承蓋灰鑄鐵件,材質(zhì)為HT200,重1300kg。澆注溫度為1400℃,采用呋喃樹脂砂型鑄造。該鑄鐵件為U型結(jié)構(gòu),底部有較大的平面,在凝固過程中容易變形,故在U型口上加了拉肋,大平面上加了加強(qiáng)筋。但鑄件內(nèi)部存在著厚壁,這成為鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)。3.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照鑄造工藝數(shù)據(jù)庫對鑄件進(jìn)行起模斜度,最小鑄出孔等工藝處理。根據(jù)鑄造成形工藝,澆注系統(tǒng)采用底注式,設(shè)計(jì)其澆注類型為封閉式。利用熱節(jié)圓法確定冒口位置在鑄件的頂部內(nèi)外壁交匯處,因此在圖5的1、2和3處需要設(shè)置冒口。為了補(bǔ)縮效果更好,在圖中2處和3處中間等距設(shè)置4和5處兩組冒口。(1)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。調(diào)用鑄造工藝數(shù)據(jù)庫中的澆注系統(tǒng)模塊,利用數(shù)據(jù)庫的計(jì)算功能,計(jì)算出充型時(shí)間為21s(如圖4)。應(yīng)用阿暫公式,設(shè)定澆注系統(tǒng)的流量損耗因數(shù)為0.31,計(jì)算出鑄件澆注系統(tǒng)最小橫截面積8476mm2。設(shè)置內(nèi)澆道、橫澆道與直澆道的最小橫截面積比為1∶1.2∶1.4,計(jì)算出澆注系統(tǒng)各澆道橫截面的直徑尺寸分別為d內(nèi)=52mm、d橫=57mm和d直=62mm。查詢工藝數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)澆注系統(tǒng)參數(shù),對澆注系統(tǒng)進(jìn)行三維實(shí)體造型。鐵液將通過8個(gè)等距分布的內(nèi)澆道進(jìn)入鑄型型腔。(2)冒口的設(shè)計(jì)。調(diào)用鑄造工藝數(shù)據(jù)庫中的冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)模塊,分別在鑄件上測量出鑄件頂部熱節(jié)圓的直徑,圖5中2處為熱節(jié)圓最大處,其直徑為73mm。根據(jù)熱節(jié)與模數(shù)的計(jì)算方法計(jì)算出鑄件的模數(shù)為36.5mm,冒口頸直徑為54.5mm。利用數(shù)據(jù)庫的查詢功能,取冒口頸直徑為55mm,查找到標(biāo)準(zhǔn)的頸縮頂冒口尺寸高H為350mm(如圖4)。為了方便冒口的設(shè)計(jì),將圖5中各處冒口選擇相同的設(shè)計(jì)方案,其設(shè)計(jì)好的鑄造工藝方案如圖6所示。3.2澆注系統(tǒng)及鑄件質(zhì)量分析結(jié)合鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對鑄件進(jìn)行鑄造工藝方案設(shè)計(jì),導(dǎo)入鑄造CAE軟件MAGMAsoft,進(jìn)行鑄造模擬,澆注溫度為1400℃,模擬結(jié)果如圖7所示。圖7a判據(jù)表示鑄件的充型時(shí)間,圖中顯示鑄件液面上升平穩(wěn),澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。圖7b的Fstime判據(jù)表示鑄件每個(gè)區(qū)域達(dá)到所給的補(bǔ)縮率所消耗的時(shí)間,圖中顯示鑄件最后凝固區(qū)域在冒口頸處,補(bǔ)縮通道最后關(guān)閉,冒口起到了很好的補(bǔ)縮作用。圖7c的Porosity判據(jù)表示鑄件內(nèi)部的縮松縮孔,由圖可見,鑄件內(nèi)部沒有明顯縮孔現(xiàn)象,質(zhì)量良好。圖7d顯示的是鑄件的共晶白口化,可見鑄件組織優(yōu)良,并沒有出現(xiàn)白口缺陷,因此,該鑄件的工藝基本滿足了生產(chǎn)要求。4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用(1)利用SQLServer創(chuàng)建了鑄造工藝數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫包括最小壁厚、加工余量等與鑄造工藝相關(guān)的信息;利用Delphi7.0程序設(shè)計(jì)語言構(gòu)造了鑄造工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),系統(tǒng)包含鑄造工藝參數(shù)管理模塊、澆注系統(tǒng)管理模塊、冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)管理模塊和系統(tǒng)設(shè)置管理模塊。(2)應(yīng)用