新型設計理念與關鍵過程管理模式論述

摘要：闡述了大型鑄鋼件的工藝制定過程，通過分析 CAE輔助程序在工藝設計過程中的作用，工藝執行過程與鑄件質量之間的關系，提出了一套新型的鑄造工藝設計理念與工藝執行過程管理方法。

關鍵詞：設計理念 CAE模擬 關鍵過程控制 創新管理 大型鑄鋼件

1 概述

大型鑄鋼件作為裝備制造業的基礎，其生產能力與技術水平在一定程度上代表著國家的綜合國力。在電站、礦山機械、冶金、船舶、石油化工等行業，大型鑄鋼件得到廣泛的運用，例如核電設備汽輪機的外缸，水電機組的轉輪、葉片等，以及大型礦山機械都涉及到大型鑄鋼件。國家重點工程項目的質量、安全及進度等都受到這些大型鑄鋼件制造能力、質量等因素的影響和制約。[1]

2 建立新型設計理念

2.1 產品介紹 對于共享鑄鋼來說，作為專業的鑄造企業，其產品主要涉及重型鑄鋼件，應用領域廣泛覆蓋能源、冶金、礦山機械以及大型船舶等領域。

2.2 新型設計方法

2.2.1 精確的模數計算。對于重型鑄鋼件來說，由于工作環境較為惡劣，并且在一定程度上需要承受高溫、高壓、沖擊載荷等。在這種情況下，對內部質量提出較高的要求，不允許存在任何缺陷，同時需要確保鑄件的分模數與梯度關系相一致，如圖1、表1所示。通過對冒口進行合理的設置，確保順序凝固，并配合科學的冷鐵工藝。在模數基本算法[2]的基礎上，需要將共享鑄鋼與實際生產經驗進行結合，同時對不同結構鑄件的模數計算方法進行總結。通常情況下，根據下列公式計算模數基：①M=V/S。V、S分別代表鑄件體積和鑄件散熱。②M=S/CL。S、CL分別代表鑄件表面積和截面周長（不包括非散熱面積）。③M=W/2。W代表鑄件壁厚，2代表著有兩邊是非散熱面。

2.2.2 CAE模擬優化鑄造工藝

由于大型鑄鋼件的尺寸、重量都比較大，因此生產周期比較長，通常情況下都是單件、小批量生產，為了確保生產質量，雖然進行精密的模數計算，但是，對鑄造工藝的可行性還是有必要利用計算機進行仿真模擬驗證，對鑄造工藝進行優化，進而在一定程度上避免設計工藝失誤給企業帶來損失。因此，在大型鑄鋼件的生產過程中，鑄造過程仿真數值模擬技術顯得尤為重要[3]。

3 創新過程管理

作為世界領先鑄造技術企業，我公司主要生產重型鑄鋼件。在生產過程中，由于重型鑄鋼件成本高、生產周期長，并且工序復雜、技術難度大，為了確保產品質量，需要嚴格按照標準進行操作。為此，在實施過程管理時，嚴格遵守ISO9000標準，如圖2所示。

3.1 正確認識設備、工藝和產量、質量之間的關系

工藝、質量、生產設備、產量四方面的問題，在實際生產過程中會經常遇到，為此，科學合理地處理工藝、質量、生產設備、產量之間的關系，進而在一定程度上發揮出最高效率。本文認為，設備、工藝和產量、質量之間存在著因果關系[4]。

3.2 嚴格控制工藝執行過程

在現有設備的基礎上，通過先進的生產工藝，進一步提高產品質量，而實現工藝需要以工藝執行作保證，在這種情況下，需要對工藝執行過程進行嚴格的控制。鑄鋼件的生產流程如圖3所示：

4 結論

①在大型鑄鋼件工藝制定過程中，精確模數計算尤為重要，這是制定良好工藝的基礎。②CAE技術作為工藝制定的有效驗證手段，為預測鑄件缺陷提供保證。③創造了新型的大型鑄鋼件生產過程質量控制辦法。

參考文獻：

[1]黃天佑，劉小剛，康進武.我國大型鑄鋼件生產的現狀與關鍵技術[J].鑄造，2007，56（9）：899-904.

[2]王君卿.鑄造工藝手冊[M].機械工業出版社，2003.

[3]康進武，黃天佑，劉小剛，等.數值模擬技術在大型鑄件中的應用[A].首屆中國大型鑄鍛件制造技術發展論壇論文集[C].沈陽：沈陽市鑄造協會，2006：273-278.

[4]成時舉.全方位貫徹執行工藝是提高鑄件質量的保證[J].鑄造，1990（3）：34-36.