鑄造CAE技術是利用計算機技術來改造和提升傳統(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，軟件昂貴的購置費用與較高的人才需求使得企業(yè)使用CAE技術的成本很高，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用。

　　1平臺邏輯結構

　　平臺邏輯結構共分為表示層、邏輯層、應用層及數(shù)據(jù)層，見圖一。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用層，一方面，它通過表示層將用戶上傳的鑄件模型及相關要求等傳送給應用層;另一方面，鑄件計算機輔助工作完成以后，邏輯層將從應用層讀取工程運算結果與技術修改文檔并傳送回表示層。應用層根據(jù)邏輯層提交的計算任務進行鑄造過程的數(shù)值模擬計算，所有計算被集中至MAGMAsoft軟件服務器端，平臺根據(jù)用戶提供的相關參數(shù)進行充型、凝同過程模擬，通過模擬結果，提出合理的鑄造工藝方案，并且將其與模擬結果一并通過邏輯層返回用戶，同時將相關的數(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平臺邏輯體系結構

　　2平臺實現(xiàn)原理及實例運行

　　2.1平臺的工作原理與實現(xiàn)

　　用戶與平臺的交流完全通過表示層的GUI實現(xiàn)，界面采用Dreamweaver+ASP.NET制作，這是一種建立在公共語言運行庫上的編程框架，可用于在服務器上生成功能強大的Web應用程序。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技術直接訪問位于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫服務器。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應用程序中連接不同類型數(shù)據(jù)源，并對數(shù)據(jù)進行檢索、處理和變更等操作。

　　2.2實例運行

　　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)庫服務器實現(xiàn)交互。用戶遠程傳送的原始鑄件參數(shù)，通過圖2a、圖2b所示的“新建工程項目”界面，以表單形式提交至邏輯層的Web服務器，后者將該界面所包含的項目基本信息、工藝參數(shù)設定、選用材料定義以及選擇設置模擬內(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)設定表。

　　圖2數(shù)據(jù)信息交互界面

　　2.2.1 應用層服務器軟件MAGMAsoft的工藝模擬

　　圖3a為某廠遠程傳送的鑄件模型。該鑄件為高溫平板閘閥，是煉油催化裂化裝置上的重要設備之一，工作于高溫、較高壓的石油煙氣中。此零件結構復雜，在實際生產(chǎn)中常出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，更為嚴重的是常發(fā)生泄漏，造成生產(chǎn)事故。為了更好的解決當前所存在的問題，采用先進的鑄造模擬仿真分析軟MAGMAsoft擬解決以上的問題，結合生產(chǎn)實踐，對鑄造工藝進行改進，預測鑄件縮松、縮孔及熱節(jié)出現(xiàn)的位置，從而防止鑄造缺陷的產(chǎn)生，實現(xiàn)安全可靠的生產(chǎn)指標。

　　圖3實體模型

　　圖3b是用戶提供的原始鑄造工藝三維實體模型。澆注系統(tǒng)采用底注式，開設一個直澆道，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參數(shù)，見圖4。所得模擬結果見圖5。

　　圖4材料參數(shù)的輸入

　　由模擬結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。

　　針對實例中使用原始工藝將會出現(xiàn)的問題，需做的改進有：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上均加大10%，將中間的暗冒口改為明冒口，保證補縮距離。模擬結果如圖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服務得到解決。

　　圖6改進工藝后的判據(jù)結果

　　2.2.2邏輯層web服務器反饋結果

　　平臺全部計算任務由應用層服務器承擔，因此計算所得模擬結果與改進后的鑄造工藝技術修改文檔由應用層上傳至數(shù)據(jù)庫服務器。用戶在表示層的GUI發(fā)出項目查詢請求，通過邏輯層web服務器提交至數(shù)據(jù)庫，經(jīng)與應用層上傳的數(shù)據(jù)比對后，將查詢結果通過表示層呈現(xiàn)于客戶端，見圖7a。若項目已經(jīng)結束，用戶還可將模擬結果等文件下載至本地計算機，如圖7b所示。因此，通過網(wǎng)絡服務，平臺的企業(yè)用戶可方便、快捷地發(fā)現(xiàn)實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平臺反饋結果

　　3結束語

　　基于B/S多層結構的鑄造CAE技術公共服務平臺工作原理，成功地將獲取CAE技術服務所需的購買軟件與人才培養(yǎng)費用通過平臺分攤至各個用戶，大幅降低了企業(yè)的使用成本，從而極大地提高了鑄造CAE技術普及;此外，通過服務平臺能夠為企業(yè)高效、快捷地解決鑄造工藝中的實際問題.從而及時預測鑄件缺陷.改進鑄造工藝，確保鑄件質(zhì)量，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

　　圖5判據(jù)結果