铸造车间钢结构三维CAD的实现

　　铸造车间钢结构三维CAD的实现曾卫建，赵国平，蒋宗宇（江苏理工大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013）分。在结合设计经验的基础上，本文提出了铸造车间钢结构三居CAD的工作流程，并制定了钢结构三居CAD模块的设计步骤。随后根据铸造车间钢结构的结构特点，建立了钢结构的三居参数化模型。*后以砂斗三居CAD为设计实例说明如何在AutoCAD用ObectARX实现各钢结构的CAD.目前在我国铸造工厂设计中CAD技术的应用和研究尚需加强。在铸造工厂的三维CAD领域几乎尚未起步三维CAD可以真实地表达实体的外观形状和结构特征，它己开始成为机械设计领域的主流，这也必将成为铸造工厂CAD的方向。

　　包括钢柱、钢梁、平台、钢梯、支撑、砂斗等在内的钢结构设计是铸造车间设计中必不可少的组成部分。钢结构设计属非标设计，需要做大量的计算、查阅图表、绘图和统计工作，是铸造车间设计中比较费时的一部分。完整的铸造车间CAD系统应当包含钢结构设计软件包。本文旨在探讨铸造车间钢结构三维CAD的实现。

　　1钢结构件CAD系统的工作流程及模块设计步骤1.1系统的工作流程使用计算机辅助进行铸造车间钢结构件的三维设计，其基本的工作流程如所示。设计钢结构构件的原始条件来自铸造车间工艺分析，包括构件的负载、容量、外形尺寸及其它要求，这是设计构件的基本依据和要求。程序据此进行计算并向设计人员推荐构件的构造尺寸，然后设计人员根据自己的设计经验或由人们长期的设计经验积累而形成的推荐系列来判断是否接受，并*终选择构件的有关构造尺寸。程序得到这些信息后，进行构件的稳定性、强度、挠度等设计计算，并且判定该构件的构造尺寸是否能够满足规定的要求，如果不能满足要求，则要求设计人员再次选择构造尺寸，直到满足要求为止。

　　有了构件的构造尺寸，程序将自动生成构件的三维图，设计人员可以从各个角度观察构件，并确定生成的构件是否适合各方面的要求，如果需要对构件进行改进，则需重新选择构件的构造尺寸，进入新一轮的设计循环，直到构件完全符合要求。

　　所有的设计都应该是一个不断改进、不断完善的优化过程，设计过程中不可避免的存在反复，计算机辅助设计系统应该完全地支持这一优化设计过程。所以它需要记录以前的设计信息，以供设计人员进行比较，同时，它应该尽可能地提供相关的设计系统的工作流程1.2各模块设计的步骤钢结构构件各模块设计从总体上看具有相似性，各模块设计的基本步骤如下：分析设计结构件所需的来自铸造车间工艺设计的原始条件。

　　建模。即分析构件的结构，确定描述构件所需的参数，这些参数既能提供对构件的完整描述，又不出现重复描述。

　　方法、计算所需的数据来源，并据此设计计算算法。

　　确定构件三维图的生成方案，并据此设计生成算法测试程序，发现错误返回修改，直到满足要求，并将该模块集成到系统。

　　1.3钢结构构件的参数化建模参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系。参数的求解较为简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。在产品的开发周期中，大部分设计属于类似设计，因而使得参数化设计技术成为CAD软件开发的一大方向。基于参数化的设计能显著提高设计效率和质量，缩短产品的开发周期，实现CAD自动化。

　　铸造车间钢结构构件虽然属于非标设计，在外形和尺寸上变化较大，但每一类构件在结构上还是具有相似性，只要模型设计得当，就能够在很大程度上描述其特性，所以适合于参数化设计。

　　从铸造车间钢结构构件的结构上看，它们有如下的共同点：构件都是由基本的型钢材和各种钢板组成。

　　可以提取构件的结构尺寸描述。

　　构件各组件的位置关系相对稳定。

　　组元用来指出组成构件的基本材料。尺寸约束用来描述构件的结构尺寸，如槽钢柱的高度、举板间距，加强钢筋的间距等。几何约束则用来描述各组元的空间位置关系，如槽钢柱的顶板与槽钢垂直、加强筋水平附在砂斗壁板上等。当构件的组元、尺寸约束、几何约束完全确定后，就提供了对构件完整的三维描述。对于每一特定构件类，将从这三个方面进行考察，抽取其特征参数，完成各类构件的建模，并以该模型为基础，设计构件三维图的生成算法。

　　3砂斗CAD设计3.1砂斗的分解大多数砂斗由三部分组成：即上部的方体或旋转体容器部分、下部的台体容器部分、砂斗与其它构件的挂接部分。本文就以这种常用的砂斗作为设计对象。

　　要使参数化的设计程序能尽可能的适用砂斗本身结构的复杂性和形式的多样性，需要将砂斗分解成几个适当的模块，这些模块是砂斗的基本组件，组件形式的多样化必定也能使由组件拼合而成的整体呈现多样化。从工程设计的角度看，对一个组件本身的修改，不会影响到其它组件，从而减少了设计的重复。从程序设计的角度看，组件化模块降低了程序设计的复杂度，减少了各部分之间的依赖性，提高了程序的可靠性，将来程序的维护扩充也相对简单。

　　所以把砂斗的三个组成部分作为三个组件模块，分别设计。本系统中砂斗的组件模块和各组件的形式见。3.2组件模块的设计各组件模块可视为独立整体，在此以砂斗组件中*复杂的下部台体为例来说明砂斗各组件模块的设计。

　　1设计的原始条件铸造车间设计工艺分析对砂斗的容量要求，外形要求以及物料比重。

　　2结构材料组成：方形钢板（壁板）、等边角钢（加强筋）。下部台体的壁板不是真正的方形钢板，也不能单独用不规则钢板表达，将通过对方形钢板进行布尔操作造型而得到，部分加强筋也需进行布尔操作才能得到逼真表达。

　　结构约束：台体上部长方形的长、宽，台体下部长方形的长、宽，台体高，加强筋的水平间距和垂直间距。

　　几何约束：各壁板的相对位置、倾斜度，加强筋与壁板的相对位置。

　　3计算流程图见。

　　基于上述的描述模型，可以设计下部台体类。

　　实际设计中，下部台体类的声明如下：classCXiaBuTaiTi //台体下部长方形的宽/上下方形后边线距计算其它工具函数更正启事本刊电子信箱名已更改为：业压铸生产点1618家“，**段11行，”其中国产压铸机“应为”其中国产压铸机占83.8%.压铸职工逾5万名。年产压铸件四十余万吨，其中铝压铸件占66. 8%.锌压铸件31.2%，铜、镁等占2.0%.“特此更正，并向作者致歉！

　　本刊编辑部