用于成型铸造的铸造设计优化系统技术方案

提供一种铸造设计系统（１０１），其包括（ａ）数据库（１１５），其包含铸造设计数据和规则；（ｂ）与所述数据库相通信的用户界面（１０９），其接收将由铸造过程铸造的产品设计（１０３）作为输入；和（ｃ）推理引擎（１１１），其适于通过搜索数据库及从那里重现数据根据输入的产品设计（１０３）而产生铸造设计（１１４）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸造领域，更具体地，涉及一种用于优化成型铸造设计的系统。
技术介绍
随着计算方法学的发展，尤其是，在过去十年中，微计算机的快速前进，在金属铸造工业中冶金铸造过程的数学建模和数值模拟变得日益流行。这已经带来可被用于预测的软件的开发以及可视化与铸造过程一体化的热传递和液体流动事件。然而，尽管这种软件存在，但是对计算结果的解释仍然严重依赖铸造专家的专业经验。即使在使用高级用户界面的铸造期间出现的热传递和液体流动事件的预测结果的彩色显示情况下，不借助人们互动和大量的手工反复试验，几乎不可能系统优化铸造设计。因此，目前，生产、铸造和浇口(gating)系统设计仍然基于个人经验和反复试验。前述过程模拟工具在初始产品设计过程中没有被充分利用，而代替的是被更常用于铸造开发的样机和查找翻砂阶段中的缺陷，该阶段位于生产、铸造和浇口系统已经被设计且合金及铸造过程已经被选择之后。而且，在常规铸造设计过程中没有包含计算优化技术。由于个人资料和经验的差异，导致铸造设计过程的长铸造开发周期和低可靠性。因此，在现有技术中存在用于克服上述问题的系统和方法学的需要。具体地，在现有技术中存在用于以下系统和方法学的需要，该系统和方法学允许铸造产品设计师和铸造设计工程师优化铸造几何形态和浇口/冒口(riser)系统、以及铸造程序的设计，以确保在最小交付时间(lead time)和成本下高质量铸造。使用这里描述的设备和方法来符合这些和其它需要。
技术实现思路
一方面，提供一种铸造设计系统，该铸造设计系统包括(a)数据库，其包含铸造设计数据和规则，(b)与所述数据库相通信的用户界面，其接收将由铸造过程铸造的产品设计作为输入，和(c)推理引擎(inference engine)，其适于通过搜索数据库及从那里重现数据根据输入的产品设计而产生铸造设计。在另一方面，提供一种铸造设计优化系统，该铸造设计优化系统包括(a)知识数据库，其包含铸造设计数据和规则，(b)与所述知识数据库相通信的图形用户界面，其接收将由铸造过程铸造的产品设计作为输入，(c)与所述图形用户界面相通信的几何结构分析器，其分析输入的产品设计，进而产生将被铸造的产品的几何结构特征，(d)推理引擎，其适于通过(i)搜索知识数据库、(ii)执行模式匹配操作和(iii)实现逻辑处理而产生铸造设计，(e)过程模拟模块，其对由推理引擎产生的铸造设计进行设计和(f)执行过程模拟，和优化模块，其优化由推理引擎产生的铸造设计。在又一方面，提供一种用于优化铸造设计的方法，其包括(a)提供用于优化的建议的铸造设计；(b)提供包含涉及铸造的信息，该数据库包括设计规则、合金性能和涉及已知铸造方法的信息；以及(c)使用包含在数据库中的信息，分析建议的铸造设计的几何结构，从而得出可能的铸造方案。在下面更详细地描述本公开的这些和其它方面。附图说明图1是这里公开的铸造设计优化系统(CDOS)的体系结构的示意说明；图2是这里公开的图形用户界面的功能的流程说明；图3是描绘在3-D成型的GUI内透视图的示意说明，该3-D成型的GUI为这里公开的CDOS系统的立体低倍摄影(STL)文件中输入的；图4描绘从图片知识数据库中重新得到的浇口结构的示意说明，该图片知识数据库在这里公开的CDOS GUI内；图5是这里公开的CDOS系统中的推理引擎系统的控制结构的说明；图6是说明这里公开的CDOS系统中的前向链接系统的执行周期的流程图； 图7是这里公开的CDOS系统中的推理引擎和知识数据库和GUI之间连接的示意说明；图8是描绘在这里公开的CDOS系统中知识数据库中获得的数据例子的屏幕拍摄；图9是描绘在这里公开的CDOS系统中的知识数据库编辑器的屏幕拍摄；图10-11是这里公开的CDOS系统中的部分结构的示意说明；以及图12-13是描绘包含在这里公开的CDOS系统中的各种铸造过程的等级分类的示意说明。具体实施例方式在这里提供一种铸造设计优化系统(CDOS)和方法学，它们克服了前述现有技术中的缺点。这些系统和方法学允许铸造产品设计者和铸造过程工程师优化铸造几何学和浇口/冒口系统及铸造程序的设计，以确保在最小交付时间和成本下高质量铸造。因此，通过减少废料和提高生产率及通过改进铸造部件的机械性能和耐用性，实现明显能量和成本节省。这导致在关键结构应用中成型铸造的广泛应用，该成形铸造要求高强度和抗疲劳。而且，由于浇口/冒口系统的设计被连同铸造设计的其余部分一起被优化，这里描述的处理带来整体铸造设计的优化。相反，在一些现有设计分析系统中，浇口/冒口系统在铸造设计的其余部分已经被完成后从资料中被选择，这样浇口/冒口系统对于铸造设计的其余部分的影响被忽略。图1说明依据这里的技术所实现的CDOS系统的第一、非限制实施例。图1中所述的该CDOS系统101适用于产生最终铸造设计107，该最终铸造设计107具有最大可铸造性、最大生产率和最小的铸造缺陷和成本。通过下面详细描述的优化浇口/冒口/浇道(runner)(这些部件可被集中成为“成套装置(rigging)”)和铸造及过程设计，获得这种效果。该CDOS系统101接受初始产品几何结构103作为输入，该几何结构典型地是被铸造的零件的所建议或所估计的几何结构。这种初始产品几何结构可以由各种商业可买到的CAD软件程序产生，该软件程序包括但不限于AUTOCAD或UNIGRAPHICSCAD软件程序，以及这种初始产品几何结构被输入该CDOS系统101作为电子文件。若有必要，包含初始产品几何结构103的文件格式可被转换为该CDOS系统101可接受的格式。该CDOS系统101还接收铸造设计说明105作为输入信息。铸造设计说明105可包括但不限于诸如产品说明、优先顺序、基于人们专家知识的输入、被制造的零件数量、想要的质量特征、结果零件的机械性能、铸造用容量和将影响所用的铸造方法和设计的选择的信息之类的信息。该信息由GUI 109分类且被传递给推理工程111，在那里它被用作搜索知识数据库的标准。如下面所说的，该CDOS系统101对初始产品几何结构103起作用，以产生已经被优化的最终铸造设计107。该CDOS系统101的输出包括最终铸造几何结构，还典型包括相关的浇口/冒口/浇道或成套装置系统的优化选择和设计、以及制造该产品所要求的铸造过程参数。在初始产品几何结构的某些部分没有优化或不可能被铸造的情况中，该CDOS系统101将典型地适用于向用户提示这种信息，以及可进一步适用于发布铸造几何结构缺陷报告，该报告将详述几何结构为什么不能被优化的原因(例如，没有已知的铸造处理适用于产生所提出的几何结构)。该系统还可提供可铸造的方案及建议初始产品几何结构的变化。如在图1中所看到的，CDOS系统101包括图形用户界面(GUI)109平台，该图形用户界面(GUI)109平台便于CDOS系统101、用户和该CDOS系统101与之相互作用的任意外部程序之间的相互作用。该GUI 109可选地与外部图形软件108相接口，或其它合适的图形功能可以被建立在GUI 109中。该GUI 109与执行整体搜索、模式匹配和推理处理的推理引擎111相通信，还与几何结构分析模块113相通信，该几何结构分析模块113对被铸造的产品103的几何结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造设计系统（１０１），包括：　　　　数据库（１１５），其包含铸造设计数据和规则；　　　　与所述数据库（１１５）相通信的用户界面（１０９），其接收将由铸造过程铸造的产品设计（１０３）作为输入；以及　　　　推理引擎（１１１），其适于通过搜索数据库（１１５）及从那里重现数据来根据输入的产品设计（１０３）产生铸造设计（１１４）。

【技术特征摘要】
US 2005-6-1 11/1425461.一种铸造设计系统(101)，包括数据库(115)，其包含铸造设计数据和规则；与所述数据库(115)相通信的用户界面(109)，其接收将由铸造过程铸造的产品设计(103)作为输入；以及推理引擎(111)，其适于通过搜索数据库(115)及从那里重现数据来根据输入的产品设计(103)产生铸造设计(114)。2.权利要求1中的系统，进一步包括过程模拟模块(110)，其对由推理引擎(111)产生的铸造设计(114)执行过程模拟。3.权利要求2中的系统，进一步包括优化铸造设计(114)的优化模块(117)。4.权利要求3中的系统，其中优化模块(117)通过分析由过程模拟模块(110)对设计产生的数据来优化铸造过程设计，以及如果产生的数据指示该设计不是优化的，则执行以下步骤改变铸造设计；以及将改变的铸造设计输入过程模拟模块(110)。5.权利要求1中的系统，其中产品是由金属铸造的。6.权利要求5中的系统，其中从包括铝及其合金的组中选择金属。7.权利要求1中的系统，其中用户界面进一步包括接收铸造设计说明(105)作为输入。8.权利要求1中的系统，进一步包括与所述用户界面(109)相通信的几何结构分析模块(113)，其分析输入的产品设计(103)并产生将被铸造的产品的几何结构特征。9.权利要求8中的系统，其中推理引擎(111)与所述数据库(115)、所述几何结构分析模块(113)和所述用户界面(109)通信。10.权利要求2中的系统，其中所述过程模拟模块(110)与所述推理引擎(111)和所述用户界面(109)通信。11.权利要求1中的系统，其中铸造设计数据和规则包含与铸造过程有关的数据和规则。12.权利要求1中的系统，其中铸造设计的数据和规则包括与浇口和冒口有关的数据和规则。13.权利要求1中的系统，其中铸造设计的数据和规则包括与金属合金有关的数据和规则。14.权利要求1中的系统，其中优化模块(117)基于模拟结果优化铸造设计。15.权利要求1中的系统，其中优化模块(117)基于目标功能和铸造设计限制条件优化铸造设计。16.权利要求1中的系统，其中所述推理引擎(111)通过实现逻辑处理来进一步适用于产生铸造设计。17.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王其桂，PE琼斯，MA奥博内，杨文英，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]