虚拟制造在铸造生产中的应用
铸造产品数字化集成制造平台的实施
1364im工艺技术Vol.69 No.12 2020铸造产品数字化集成制造平台的实施李小静1,徐国强2，常涛2，罗永建2,唐钟雪2(1.四川共享铸造有限公司，四川资阳641300; 2.共享装备股份有限公司，宁夏银川750021 )摘要：从铸造企业和行业两个层面进行现实需求与发展趋势分析，研究了基于P L M(产品生命周期管理：Product Lifecycle Management)的数字化集成相关产品生命周期的系统平台集成创新技术，建立了一套具有铸造行业特色的工艺设计集成控制系统，构建了铸造方法和方案策划、虚拟设计、虚拟仿真、虚拟制造、过程质量闭环管控等核心功能；以数据流驱动，实现了研发制造服务一体化，并与企业全面数字化管理系统、制造执行系统、智能生产单元控制系统等充分集成，形成一套基于P L M的数字化集成系统，提供统一模型、快速应用、全面协同的支撑平台。
描述了铸造业的现状及全流程虚拟制造在铸造业中的应用，通过全流程虚拟铸造数字化系统的实施，实现了铸造工艺和制造过程的信息化、智能化和专业化。
关键词：产品全生命周期；全流程虚拟铸造；数字化系统集成；平台作者简介：李小静（1978-),男，工 程师，主要从事铸造技术的研究工作。
电话：1 8980386065,E-m a i l: 252166075@q q.c o m中图分类号：T G28文献标识码：A文章编号：1001-4977(2020)12-1364-06基金项目：四川省科技计划项目(2018F Z0086)。
收稿日期：2019-07-12收到初稿，2020-04-13收到修订稿。
离散制造业在我国工业领域长期占据重要位置，但是传统的离散型制造企业在创新能力、生产效率和效益、生产模式、信息化建设、研发能力等方面仍有待提 高，这些因素制约着智能制造模式在我国工业中的快速发展。
产品数据管理平台P D M技术已在很多制造行业中得到广泛应用。
铸造业属于离散制造业，由于铸造业产品品种多、批量小，在铸造业中P D M (产品数据管理：Product Data Management)的功能依然以管理设计图纸模型数据为 主。
3D打印技术在铸造业的应用
3D打印技术在铸造行业的应用随着中国铸造行业的发展，铸件的生产已经逐步迈向自动化，数字化以及绿色化。
在各类铸造工艺当中，铸造模具的使用日益频繁，同时下游铸件需求行业对铸件的品质及功能结构要求日新月异。
基于此，3D打印技术在铸造行业应运而生。
目前，铸造业内对3D打印技术的认识还不够清晰，大多数业内人士都认为3D打印技术只能作为铸件研发机构的专享技术，其实不然，3D打印技术在铸造企业的实际生产当中大有作为。
同时还有部分铸造业内人士认为3D打印技术将颠覆传统铸造行业，其实这也是夸大其词。
3D打印技术只有与传统铸造工艺技术有机衔接，这样才能更大限度的发挥3D打印技术的优势。
此两者相辅相成，同为制造优质铸件而服务。
作为无模铸造技术核心的3D打印技术又称快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing 简称RPM）,它诞生与20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种快速成型技术，也称为增材制造。
它在铸造行业大致可分为两大类型。
第一类是3DP技术暨三维印刷技术；目前应用于铸造石英砂，PMMA（亚克力），尼龙等材料的工业级3D打印。
第二类是SLS技术暨选择性激光烧结技术。
目前应用于PS粉，覆膜砂，金属粉末等材料的工业级3D打印。
SLS技术3D打印机 3DP技术3D打印机(VX4000,世界最大的砂型打印机) 以上两种3D打印技术都属于增材制造技术，其他增材制造技术不在此累述。
下文将着重讲述3DP技术--3D打印技术在铸造行业内的应用。
3D打印技术具体应用于铸造工艺当中的造型及制芯工部，用来快速制造砂型/芯且省去模具；浇注铝合金件时无需砂箱，采用低压或重力浇注方式，浇注铸铁铸钢件时需配合砂箱工作。
首先，我们来了解一下传统铸造技术与无模铸造技术—3D打印技术的工艺特点比较。
传统铸造工艺流程：客户铸件订单---铸件CAD设计文件---铸件砂型/芯设计---铸型模具及芯盒模具设计---铸型模具制造---芯盒模具制造---造型制芯---下芯或组芯---浇注---获得铸件。
MAGMA的数字化铸造工艺
2019年第6期/第68卷国外动态FOUNDRY粒材料属性与射砂机及当前模具进行耦合，我们就能够全面地模拟整个生产流程。
这也就意味着，现在我们可以确保可靠的砂芯质量。
”他还说道：“由于计算时间较短，我们甚至可以将模拟集成到机器的实时操作中”。
下一步工作也已在开展：在未来，与砂粘结剂混合物相关的参数也将纳入虚拟模型，以进一步提高砂芯质量预测的准确度。
HA管理团队成员Amine Serghini解释说："我们将能标识出肉眼无法察觉但在后续流程链中会引发问题的砂芯缺陷。
砂芯在存储过程中变形、砂芯在浇注过程中断裂以及铸件缺陷通常是砂与粘结剂混合物的存储时间等参数不合适导致的，而并不是粘结剂本身的原因。
新的砂与粘结剂的混合物流速更稳定，压塑性更好，可以减少模具和排气口的污染。
”虚拟射芯机用于预测砂混合物是否可以继续使用而不会导致芯质量问题。
Laempe在巴代肯施泰特的HA Center of Competence（试验培训基地）使用最先进的射砂机进行测试时，收集了直接模拟的实证数据。
通过这些数据，他们可以在机器和模拟中对重要的参数以及这些参数对充型过程的影响进行充分评估和精确建模。
HA Center of Competence配备有各种各样的技术设备，可以为不同领域的合作伙伴提供一些非常有用的平台，以系统地促进联合开发项目的创新。
基于数据的实时砂芯生产控制系统的技术已经实现，归功于MAGMAx HA和Laempe的合作伙伴关系，表示他们向工业4.0迈出了革命性的一大步。
这个有着美好前景的方案为这三位合作伙伴打开了一个潜力无限的新世界，他们将持续努力，为客户提供智能解决方案，帮助客户优化和改善砂芯生产工艺。
项目及项目结果的详细说明将以合集文章的形式刊登在2019年6月的GIESSEREI杂志上。
（MAGMA GmbH供稿）MAGMA的数字化铸造工艺MAGMA将在2019年6吓人上展示其"数字化铸造工艺”，展示最新的虚拟铸造技术、模具及工艺优化解决方案。
铸造行业 数字化转型实施指南
铸造行业数字化转型实施指南在当今数字化时代，各行各业都在积极推进数字化转型，以适应快速发展的科技发展趋势。
铸造行业作为传统的制造业之一，也在不断探索如何利用先进技术和数字化手段提升生产效率，降低成本，提高产品质量。
本文将就铸造行业数字化转型的实施指南进行探讨。
首先，铸造企业在实施数字化转型的过程中，需要明确转型的目标和意义。
数字化转型的最终目的是提高企业的整体竞争力和市场地位，实现生产过程的智能化、自动化和信息化。
通过数字化转型，企业可以加快生产周期，降低生产成本，提高产品质量和设计灵活性，更好地满足市场需求。
其次，铸造企业在数字化转型的过程中，需要优先考虑的是信息化建设和数据管理。
信息化建设是数字化转型的基础，铸造企业需要建立完善的信息系统和数据平台，实现生产过程的数字化监控和管理。
同时，铸造企业需要合理规划和管理生产数据、质量数据和工艺数据，以实现数据的共享和分析，为决策提供科学依据。
另外，铸造企业在数字化转型的过程中，需要积极推进智能制造和工业互联网应用。
智能制造是数字化转型的核心内容，铸造企业可以借助先进的传感器、机器人和人工智能技术，实现生产线的智能化和自动化。
同时，铸造企业还可以通过工业互联网技术，实现设备之间的联网和信息共享，实现生产过程的协同和优化。
此外，铸造企业在数字化转型的过程中，需要关注人才培养和团队建设。
数字化转型需要具备一定的技术和管理能力，铸造企业需要通过培训和引进人才，提升团队的整体素质和竞争力。
同时，铸造企业还需要激励员工的创新意识和团队合作精神，共同推动数字化转型的实施和落地。
最后，铸造企业在数字化转型的过程中，需要注重风险管理和持续改进。
数字化转型是一个复杂的过程，铸造企业需要及时识别和应对可能出现的风险和挑战，确保项目的顺利实施。
同时，铸造企业还需要不断总结经验和教训，持续改进数字化转型的策略和方法，不断提升企业的数字化水平和竞争力。
综上所述，铸造行业数字化转型的实施指南包括明确转型目标、信息化建设和数据管理、智能制造和工业互联网应用、人才培养和团队建设、风险管理和持续改进等方面。
铸造企业数字化转型案例
铸造企业数字化转型案例
铸造企业数字化转型案例有很多，以下是其中一些：
1. 熔模精密铸造数字化车间：采用3D打印技术实现熔模铸造毛坯快速成型，利用数字化管理系统实现铸造工艺设计、模具制作、熔炼、浇注、清理等全流程的数字化管理，提高生产效率、降低成本、保证产品质量。
2. 智能铸造工厂：利用物联网技术，实现设备与设备之间、设备与人之间的信息交互，提高生产效率、降低能耗、减少人力成本。
3. 数字化铸造工艺设计：利用数字化建模和仿真技术，实现铸造工艺的优化设计，提高产品质量和降低废品率。
4. 铸造企业数字化管理：利用数字化管理系统，实现企业资源计划、生产管理、质量管理、销售管理等方面的全面数字化管理，提高企业管理效率和决策水平。
总之，铸造企业数字化转型是提高生产效率、降低成本、保证产品质量的重要手段，也是企业转型升级的必经之路。
虚拟仿真技术在制造业中的应用
科研训练调研报告虚拟仿真技术在制造业中的应用虚拟仿真技术在制造业中的应用计算机科学与技术0904班惠苗壮学号：0909091627摘要：虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行全面的建模和仿真。
本文介绍了虚拟仿真技术在国内外的发展及在制造业中的应用现状，并提出对该技术未来的希望。
关键字：虚拟仿真技术制造业模拟1.介绍仿真又称模拟,是利用模型方法来重现实际系统中发生的本质过程,并通过实验来研究已经存在的或正在设计中的系统。
计算机仿真技术作为一门新兴的高技术,近年得到迅速的发展,其应用领域及作用越来越大,尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。
虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,形成一个看似真实的模拟环境,它是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。
虚拟现实技术包括临境和拟实两个方面。
虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行就实际地模拟出其设计开发和制造全过程,并对性能进行全面模拟试验,预测产品的设计和制造合理性、产品性能和制造周期等,以期达到最佳,使整个产品的开发生产周期最短、成本最低、质量最佳。
当前虚拟仿真技术已经广泛应用于娱乐、教育、训练、医学、设计、制造、商业、科学视觉化、网路应用等各种领域。
2.虚拟仿真技术的发展现状从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。
虚拟现实技术越来越受到大众的关注。
以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。
铸造行业数字化转型案例
铸造行业数字化转型案例公司名称：XXX铸造有限公司一、背景随着科技的进步和工业4.0的到来，铸造行业面临着巨大的挑战和机遇。
传统的生产方式已经不能满足日益增长的市场需求和环保要求，因此，数字化转型成为了铸造行业的必经之路。
二、数字化转型举措1. 生产自动化XXX铸造有限公司引进了先进的机器人手臂和自动化铸造设备，实现了生产过程的自动化。
这些设备可以自动完成配料、造型、熔炼、浇铸等工序，大大提高了生产效率和质量。
同时，这些设备还可以实时监测生产过程中的数据，如温度、压力、流量等，为生产管理提供了数据支持。
2. 智能监控系统公司引进了智能监控系统，可以对生产现场进行实时监控，及时发现生产过程中的问题，并采取相应的措施。
该系统还可以对生产数据进行统计分析，为生产管理提供数据支持。
3. 信息化管理公司引进了ERP、MES、PLM等信息化管理系统，实现了生产、销售、财务等各个方面的信息化管理。
这些系统可以实时获取生产数据和销售数据，并对数据进行处理和分析，为决策提供了数据支持。
4. 供应链协同公司与供应商建立了协同平台，实现了供应链的数字化管理。
该平台可以实时获取供应商的生产数据和库存数据，并进行分析和处理，为公司的采购和库存管理提供了数据支持。
三、转型效果1. 生产效率提高：通过生产自动化和智能监控系统的应用，生产效率得到了显著提高，减少了人力成本和时间成本。
2. 质量提升：通过自动化设备和智能监控系统的应用，产品质量得到了显著提升，减少了废品率和返工率。
3. 成本降低：通过信息化管理和供应链协同的应用，公司成本得到了有效控制，提高了利润率。
4. 决策优化：通过数据分析和处理，公司能够更好地了解市场需求和竞争情况，从而做出更精准的决策。
总之，XXX铸造有限公司的数字化转型举措取得了显著的效果，提高了生产效率和质量，降低了成本，优化了决策。
这为铸造行业的数字化转型提供了宝贵的经验和借鉴。
虚拟制造技术及其在制造业中的应用
虚拟制造技术及其在制造业中的应用摘要：阐述了虚拟制造的基本概念，虚拟制造的核心技术，以及虚拟制造技术在制造业中的应用。
着重介绍了虚拟企业的特征。
当今制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、集成化、信息化和智能化的方向发展，随着这个趋势，诞生了许多先进制造技术和先进制造模式。
虚拟制造就是根据企业市场竞争的需求，在强调柔性和快速的前提下，美国80年代提出的，随着计算机技术和信息网络技术的发展，在90年代得到人们的重视，并获得迅速的发展。
1 虚拟制造VM虚拟制造(VM：Virtual Manufacturing)是对真实产品制造的动态模拟，是一种在计算机上进行而不消耗物理资源的模拟制造软件技术。
它具有建模和仿真环境，使产品从生产过程、工艺计划、调度计划、后勤供应以及财会、采购和管理等一种集成的、综合的制造环境，在真实产品的制造活动之前，就能预测产品的功能以及制造系统状态，从而可以作出前瞻性的决策和优化实施方案。
为了更细致地了解VM的含义，美国在一次专业会议上对3种类型的VM作如下解释：①以设计为中心的VM，这类VM是将制造信息加入到产品设计和工艺设计中，并在计算机上进行数字化制造，仿真多种制造方案，评估各种生产情景，通过仿真制造来优化产品设计和工艺设计，以便作出正确决策。
②以生产为中心的VM，这类VM是将仿真能力加到生产计划模型中，以便快捷化评价生产计划，检验工艺流程、资源需求状况以及生产效率，从而优化制造环境和生产供应计划。
③以控制为中心的VM，这类VM是将仿真能力加到控制模型中，提供对实际生产过程的仿真环境，即将机器控制模型用于仿真，其目标是实际生产中的过程优化，改进制造系统。
虚拟制造是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。
虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。
压力铸造生产虚拟仿真综合实验实验报告
压力铸造生产虚拟仿真综合实验实验报告
压力铸造是一种重要的金属成型工艺，广泛应用于汽车、航空、机械等行业。
传统的压力铸造生产过程需要大量的实验和试验，而且成本高、周期长、效率低。
为了提高压力铸造生产的效率和质量，压力铸造生产虚拟仿真技术应运而生。
本次实验采用了压力铸造生产虚拟仿真技术，通过建立压力铸造模型，进行了一系列仿真实验。
我们建立了压力铸造模型。
根据实际生产情况，我们采用了SOLIDWORKS软件建立了一个三维模型。
该模型可以模拟铸件的结构和几何形状，并可以进行参数化设计和优化。
同时，我们还建立了模具和注塑机模型，可以对模具和注塑机进行设计和优化。
我们对压力铸造过程进行了仿真实验。
在仿真实验中，我们可以对铸件的填充、凝固和收缩进行模拟，同时可以对模具和注塑机的运动进行模拟。
通过仿真实验，我们可以优化模具和注塑机的设计，提高铸件的质量和生产效率。
我们对压力铸造生产的各个环节进行了优化和改进。
通过实验，我们发现在压力铸造过程中，填充速度和温度是影响铸件质量的关键因素。
因此，在实际生产中，我们可以通过调整填充速度和温度来控制铸件的质量。
同时，我们还可以通过优化模具和注塑机的设计，
降低生产成本，提高生产效率。
压力铸造生产虚拟仿真技术是一种非常有效的生产工具，可以帮助企业提高生产效率和质量。
通过本次实验，我们深入了解了压力铸造生产虚拟仿真技术的原理和应用，对于今后的生产实践具有重要的参考价值。
3D虚拟仿真技术在装备制造中的应用与创新
3D虚拟仿真技术在装备制造中的应用与创新一、引言在现代装备制造领域中，虚拟仿真技术被广泛应用，其可以提供高效、精确的设计、制造和测试方案。
本文将探讨3D虚拟仿真技术在装备制造中的应用与创新，带您一起了解这一领域的最新动态。
二、概述1. 虚拟仿真技术的基本原理虚拟仿真技术利用计算机图形学和计算机模拟等技术，将真实世界中的对象和过程以数字化的形式呈现出来，并通过计算机模型进行模拟与分析。
其基本原理包括建模、仿真和可视化等环节。
2. 装备制造中的挑战与需求装备制造常面临复杂的工艺流程、高昂的成本和长周期的研发等问题。
虚拟仿真技术应用于装备制造领域，可以帮助企业更好地应对这些挑战，提高生产效率和产品质量。
三、3D虚拟仿真技术在装备制造中的应用1. 产品设计与优化通过3D虚拟仿真技术，设计人员可以在计算机环境中创建产品的数字化模型，并进行各种模拟和测试。
这样可以大大减少产品设计的试错成本，提高设计效率和精度。
2. 工艺规划与优化3D虚拟仿真技术可以帮助企业对装备制造的工艺流程进行模拟和优化。
通过模拟不同的工艺参数和方案，可以找到最佳的生产工艺，提高生产效率和降低成本。
3. 装备维修与保养虚拟仿真技术还可以应用于装备的维修和保养过程中。
通过创建设备的数字化模型，并进行各种故障模拟和虚拟维修，可以提前识别潜在问题，并制定相应的维护方案，减少维修时间和成本。
4. 装备测试与验证在装备制造过程中，虚拟仿真技术可以模拟不同的工况和环境，对装备进行全面的测试和验证。
这样可以在实际生产之前发现潜在问题，解决可能出现的风险，提高产品的可靠性和安全性。
四、3D虚拟仿真技术在装备制造中的创新1. 虚拟现实技术的应用虚拟现实技术结合3D虚拟仿真技术，可以为装备制造提供更加真实的视觉和沉浸式体验。
通过佩戴虚拟现实头显，并操纵虚拟设备，工人可以在虚拟环境中进行实时操控和培训，提高工作效率和质量。
2. 数据驱动的装备制造随着物联网和大数据技术的发展，装备制造过程中产生的大量数据可以通过3D虚拟仿真技术进行分析和挖掘。
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虚拟制造在铸造生产中的应用
1虚拟制造简介
80年代以来，日趋激烈的全球化竞争，迫使制造企业必须通过不断地提高生产效率，改善产品质量，降低成本，提供优良的服务，以期在市场中占有一席之地。
与此同时，计算机技术、计算机网络技术和信息处理技术也得到了迅速的发展。
这些条件就使得信息技术不断地融合到传统的制造业中，并对其进行改造，这也是现代制造业的发展趋势。
进入90年代后，先进的制造技术向着更高的水平发展，在原有的计算机集成制造(CIMS即Computer Integrated Manufacturing System)和并行工程(CE即
Concurrent Engineering)的基础上，又出现了虚拟制造(VM即Virtual Manufacturing)、虚拟企业(VE即Virtual Enterprise)等概念。
其中“虚拟制造”近年来不断引起科技界和企业界的关注，成为竞相研究的热点。
虚拟制造的基础是虚拟现实技术。
所谓的虚拟现实技术是指利用计算机和外围设备，生成与真实环境相一致的三维虚拟环境，允许用户从不同的角度和视点来观看这个环境，并且能够通过辅助设备与环境中的物体进行交互关联。
虚拟制造则是利用虚拟现实技术，在计算机上完成制造过程的技术。
采用此技术，在实际的制造之前，可以对产品的功能和制造性、经济性等方面的潜在问题进行分析和预测，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测及企业各级的管理控制等，增强制造过程中各级的决策和控制能力。
虚拟制造与实际制造系统的关系如图1所示。
图1虚拟制造与实际制造系统的关系
Fig.1Relation between virtual manufacturing
and actual manufacturing
1.1虚拟制造的特点
虚拟制造是集计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)于一体的技术，它是在计算机中完成制造过程的。
正因为如此，虚拟制造具有下述主要特点。
虚拟制造的制造模型是一个计算机模型，完成这一制造过程的主要工作集中在模型的建立过程上，一旦这个模型建立完成，就可以不断与之进行交互，模拟各种情况的生产和制造过程。
模型的可反复修改性是虚拟制造过程有别于实际制造过程的一个最主要的特点，也正是这一特点使得虚拟制造可以根据不同情况快速的更改设计、工艺和生产过程，从而大幅度压缩新产品的开发时间，提高制造质量，降低成本。
虚拟制造的另一个特点是它可以是分布式的，完成虚拟制造的人员和设备在空间上可以是相互分离的，不同地点的技术人员可以通过网络来协同完成同一个虚拟制造过程。
此外，虚拟制造还可以是一个并行的过程，产品设计、加工过程和装配过程的仿真可以同时进行，大大加快了产品设计过程，减少新产品的试制时间。
1.2虚拟制造的应用领域
虚拟现实技术在制造领域中的应用主要有以下几方面：
(1)虚拟原型和产品设计，即在计算机中设计虚拟的产品或零部件。
(2)生产过程仿真(优化、调度)，即对车间或工段的生产过程进行仿真优化。
(3)设备仿真，即对机器人等生产设备进行离线仿真，动态特性分析和模拟。
(4)物流仿真，即物流规划，对AGV(自动搬运设备)进行仿真。
(5)装配过程仿真。
(6)复杂数据的可视化，数值模拟计算结果的可视化输出。
(7)设备的远程操作，用计算机网络将空间上分散的设备结合起来，进行集成管理运行，遥控制造。
(8)增强通讯效果。
(9)操作培训。
1.3虚拟制造的层次
虚拟制造的根本目的就是利用计算机生产出虚拟产品。
实际的制造系统可以抽象成由物理系统、信息系统和控制系统组成的集合。
物理系统包括制造中的所有资源，如材料、机床、机器人、夹具、控制器和操作工人等；信息系统包括信息的处理和决策，如生产的调度、计划和设计等；控制系统的任务是实现信息系统和物理系统的信息交换。
对应于实际的制造系统，在虚拟制造系统中可以划分出对应的层次：虚拟物理系统、虚拟信息系统和虚拟控制系统。
根据不同生产阶段所面对的不同对象，可以将虚拟制造分为3类：以设计为核心的虚拟制造，以生产为核心的虚拟制造和以控制。