鑄造工藝數據庫的設計與開發

隨著計算機技術的發展，計算機投影技術（como7）在鑄造工藝設計中的應用越來越廣泛。將計算機的快速、準確和工藝設計人員的經驗、思維、綜合分析能力結合起來,可以縮短工藝設計周期、提高設計水平,有利于提高產品質量。鑄造工藝設計過程中需要查閱很多手冊和設計規范,包括各種工藝參數和標準結構參數,建立鑄造工藝CAD系統,需要將這些參數存入計算機中,這樣既能方便地修改和查詢,又能直接為鑄造工藝設計傳送各類參數。因此,建立一個內容全面、分類科學合理、手段先進的鑄造工藝數據庫,對于完善鑄造工藝CAD系統具有十分重要的理論和現實意義。本文以MicrosoftSQLServer2005作為后臺數據處理,Delphi7.0程序設計語言為平臺系統的開發工具,設計與開發了鑄造工藝數據庫系統,并結合鑄造工藝CAE技術,對灰鑄鐵鑄件進行鑄造工藝的計算機輔助設計和驗證。1數據庫設計的應用有利于動態數據存儲和內部數據的存儲鑄造工藝數據庫的顯著特點是動態數據與靜態數據的有機結合。在鑄造工藝數據庫中,不僅要存儲大量的標準數據和經驗數據,支持工藝設計過程,而且過程中動態產生的數據也需要存儲和反復修改。這就要求數據庫管理系統(DBMS)能支持對復雜數據類型的定義、快速查詢和對動態數據模式的操作。數據庫設計的基本目標是使用戶能夠在鑄造工藝設計中得到所需要的準確數據,并且使這些數據在一定時期內有效。在鑄造工藝數據庫系統中,不僅提供了通常的對數據源中的數據進行瀏覽、查詢等功能,而且可以對澆注系統和冒口補縮系統進行計算,如圖1所示。2制造工藝數據庫的建立2.1鑄造工藝數據庫的創建鑄造工藝數據庫的開發主要是數據庫文件和數據庫管理系統的建立。數據庫系統的核心是優質的數據,先進的數據技術和合理的數據體系建設是對鑄造工藝數據進行高效管理和應用的基礎。本文在SQLServer2005關系型數據庫的操作控制臺上,創建了鑄造工藝數據庫。在數據庫中,通過人機交互的方式直接創建數據表,數據表的創建首先定義表的結構和數據類型,然后通過每個字段將數據輸入到數據表中。這些表中存儲了與鑄造工藝相關的許多信息,是與Delphi連接的數據源,每個數據表設計完之后都要進行相應的命名,以便程序調用。用相關工藝參數建立的數據庫文件如表1所示,靜態數據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;動態數據庫用于記錄對鑄件造型過程中產生的動態數據,如澆注時間、冒口模數等。表2為SQLServer2005數據庫所建立的砂型鑄件最小壁厚數據表界面,在數據庫系統中可以直接調用此表進行鑄造工藝設計。2.2管理系統模塊在鑄造工藝設計的體系下,鑄造工藝數據庫系統要求包含四個模塊,分別為鑄造工藝參數管理模塊、澆注系統管理模塊、冒口補縮系統管理模塊和系統設置管理模塊,其整體結構如圖2所示。鑄造工藝參數管理模塊可以實現對鑄造工藝參數的查詢、檢索、添加和刪除等功能。澆注系統管理模塊可以通過公式法和查表法兩種方法來實現對澆注系統的澆注時間、內澆道最小截面積和型腔中液面上升速度等進行查詢和計算,可以方便地為設計人員提供依據。其中的灰鑄鐵澆注系統公式法界面如圖3所示。冒口補縮系統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行查詢和計算,設計人員可以利用冒口的模數計算得到縮頸冒口直徑,根據縮頸冒口直徑即可查得冒口的各類參數,為冒口的設計提供依據。灰鑄鐵冒口的查詢界面如圖4所示。利用系統設置管理模塊,用戶則可以添加、修改和刪除用戶信息。2.3ado對象鑄造工藝數據庫管理系統的開發以及與數據源的連接在Delphi7.0環境下完成。在連接工程中使用ADO控件,ADO是對OLEDB的一種高性能、使用方便的應用程序接口,并且ADO的實現只需要占用很小的區域和很少的網絡資源,同時應用程序與數據資源之間的層次也少。ADO訪問數據庫是通過訪問OLEDB數據提供程序來進行的,提供了一種對OLEDB數據提供程序的簡單高層訪問接口,應用程序就可以直接使用ADO對象。設計的界面中需要添加ADQuery組件,在此組件的對象編輯器窗口中設置ConnectionString屬性和SQL屬性,并建立其他的組件與ADQuery組件的連接,實現與數據庫的數據訪問。其中ADQuery組件的ConnectionString屬性,具體設置為(Provider=SQLOLEDB.1;IntegratedSecurity=SSPI;PersistSecurityInfo=False;InitialCatalog=冒口補縮系統數據庫;DataSource=A-FFBC54D014E64),連接信息中的參數分別是提供者名、用戶名、密碼及遠程服務器名等;SQL屬性,是要執行的SQL命令文本,將其設置為select*from灰鑄鐵件的明頂冒口。本系統的DBMS中的數據源是利用Microsoftsqlserver2005建立的以二維表格為主要描述方式的數據庫。利用ADO這一訪問數據庫的標準接口,將數據源與數據庫管理系統進行連接,結合程序編制實現對數據庫管理系統各模塊的瀏覽、選擇、增加和刪除等功能,在此基礎上實現對鑄造工藝的設計和數據庫的管理。3u型拉肋鑄鐵圖5為軸承蓋灰鑄鐵件,材質為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型結構,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,大平面上加了加強筋。但鑄件內部存在著厚壁,這成為鑄造工藝設計過程中的難點。3.1澆注系統設計參照鑄造工藝數據庫對鑄件進行起模斜度,最小鑄出孔等工藝處理。根據鑄造成形工藝,澆注系統采用底注式,設計其澆注類型為封閉式。利用熱節圓法確定冒口位置在鑄件的頂部內外壁交匯處,因此在圖5的1、2和3處需要設置冒口。為了補縮效果更好,在圖中2處和3處中間等距設置4和5處兩組冒口。(1)澆注系統的設計。調用鑄造工藝數據庫中的澆注系統模塊,利用數據庫的計算功能,計算出充型時間為21s(如圖4)。應用阿暫公式,設定澆注系統的流量損耗因數為0.31,計算出鑄件澆注系統最小橫截面積8476mm2。設置內澆道、橫澆道與直澆道的最小橫截面積比為1∶1.2∶1.4,計算出澆注系統各澆道橫截面的直徑尺寸分別為d內=52mm、d橫=57mm和d直=62mm。查詢工藝數據庫中對應的標準澆注系統參數,對澆注系統進行三維實體造型。鐵液將通過8個等距分布的內澆道進入鑄型型腔。(2)冒口的設計。調用鑄造工藝數據庫中的冒口補縮系統模塊,分別在鑄件上測量出鑄件頂部熱節圓的直徑,圖5中2處為熱節圓最大處,其直徑為73mm。根據熱節與模數的計算方法計算出鑄件的模數為36.5mm,冒口頸直徑為54.5mm。利用數據庫的查詢功能,取冒口頸直徑為55mm,查找到標準的頸縮頂冒口尺寸高H為350mm(如圖4)。為了方便冒口的設計,將圖5中各處冒口選擇相同的設計方案,其設計好的鑄造工藝方案如圖6所示。3.2澆注系統及鑄件質量分析結合鑄造工藝數據庫系統對鑄件進行鑄造工藝方案設計,導入鑄造CAE軟件MAGMAsoft,進行鑄造模擬,澆注溫度為1400℃,模擬結果如圖7所示。圖7a判據表示鑄件的充型時間,圖中顯示鑄件液面上升平穩,澆注系統設計合理。圖7b的Fstime判據表示鑄件每個區域達到所給的補縮率所消耗的時間,圖中顯示鑄件最后凝固區域在冒口頸處,補縮通道最后關閉,冒口起到了很好的補縮作用。圖7c的Porosity判據表示鑄件內部的縮松縮孔,由圖可見,鑄件內部沒有明顯縮孔現象,質量良好。圖7d顯示的是鑄件的共晶白口化,可見鑄件組織優良,并沒有出現白口缺陷,因此,該鑄件的工藝基本滿足了生產要求。4系統的設計應用(1)利用SQLServer創建了鑄造工藝數據庫,數據庫包括最小壁厚、加工余量等與鑄造工藝相關的信息;利用Delphi7.0程序設計語言構造了鑄造工藝數據庫系統,系統包含鑄造工藝參數管理模塊、澆注系統管理模塊、冒口補縮系統管理模塊和系統設置管理模塊。(2)應用