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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。
铸造生产工厂规章制度第一章总则第一条为规范铸造生产工厂的生产秩序，提高生产效率，确保产品质量，维护员工权益，特制定本规章制度。
第二条本规章制度适用于铸造生产工厂全体员工，包括管理人员、技术人员、生产人员和其他相关人员。
第三条员工应当遵守本规章制度，切实履行各项工作职责，维护铸造生产工厂的正常生产秩序。
第四条铸造生产工厂应当建立健全内部管理制度，确保生产、质量、安全、环保等各项工作有序开展。
第二章生产管理第五条铸造生产工厂应当依据生产计划，合理安排生产任务，确保生产计划的完成。
第六条生产人员应当认真执行生产任务，按照工艺要求操作设备，确保产品质量。
第七条生产过程中如发现异常情况，应及时报告相关部门，采取措施排除隐患，确保生产安全。
第八条生产设备应当定期检查维护，确保设备处于良好状态，避免生产事故发生。
第三章质量管理第九条铸造生产工厂应当建立完善的质量管理体系，确保产品符合国家标准和客户要求。
第十条质量检测部门应当按照相关要求对产品进行检测，确保产品质量合格。
第十一条生产人员应当重视质量管理工作，严格执行质量控制要求，确保产品质量。
第十二条如发现产品质量问题，应当及时停止生产，调查原因，采取措施防止类似问题再次发生。
第四章安全管理第十三条铸造生产工厂应当制定安全生产计划，加强安全教育培训，提高员工的安全意识。
第十四条生产人员应当严格遵守安全操作规程，穿戴防护用具，确保安全生产。
第十五条如发生安全事故，应当立即报告上级部门，采取措施救援伤者，排除安全隐患。
第十六条安全检查部门应当定期检查工作场所，发现安全隐患及时通知相关部门整改。
第五章环保管理第十七条铸造生产工厂应当遵守国家环保法律法规，加强环保宣传教育，提倡绿色生产。
第十八条生产人员应当做好废水、废气、废渣的处理工作，减少对环境的污染。
第十九条如发现环境污染问题，应当及时报告上级部门，采取措施清理污染物，确保环境卫生。
第二十条环保部门应当定期检查污染物排放情况，加强环保监测，确保环境质量。
ProCAST软件特点背景ProCAST自1985年开始一直由位于美国马里兰州首府Annapolis的UES Software进行开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。
1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也加入了ProCAST部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理背景，Calcom在ProCAST的晶粒计算模块和反向模块开发上贡献良多。
2002年，ProCAST和Calcom SA先后加入ESI集团。
ESI也重新整合了其原有的热物理模拟队伍如PAM-CAST和SYSWELD，这样ProCAST（有限元铸造仿真）整合了Calcosoft（连续铸造仿真），与QuikCAST（有限差分元铸造仿真）、SYSWELD （热处理与焊接模拟）一起组成ESI完整的材料热处理成型综合解决方案。
功能ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。
ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示充填不足、冷隔、裹气和热节的位置以及残余应力与变形，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。
作为ESI集团热物理综合解决方案的旗舰产品，ProCAST是所有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。
是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件。
适用范围模块化设计适合任何铸造过程的模拟。
∙高、低压铸造∙砂模铸造，金属型铸造和斜浇注∙熔模铸造，壳模铸造∙消失模铸造和离心铸造∙等等材料数据库ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。
ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。
铸造单位管理制度第一章总则第一条为规范和加强铸造单位的管理，促进单位内部各项工作的有序进行，特制定本管理制度。
第二条铸造单位管理制度遵循政策法规，以提高生产效率、保证产品质量、维护安全环保和增强企业凝聚力为目标，制定各项管理制度，规范企业内部管理。
第三条铸造单位管理制度适用于公司内部各个部门和岗位的管理，并与公司内其他管理制度相衔接、相互配套。
第二章组织架构第四条铸造单位设立董事会、监事会、总经理办公会等决策机构，并按照公司章程和组织机构设置有关的职能部门、岗位。
第五条公司董事会是公司的最高决策机构。
董事会由董事长、董事、监事组成，董事长由股东会选举产生。
公司董事会设立监事会，负责对公司经营管理情况进行监督。
公司监事会由监事、监事长组成，监事长由监事会选举产生。
第六条公司总经理办公会是公司内部的决策协调机构，由总经理及各管理部门主要负责人组成，负责公司各项日常管理决策事宜。
第七条公司设置生产部、财务部、人力资源部、市场部等下设各种管理岗位，分别按照公司章程的规定职责进行管理工作。
第三章岗位职责第八条各部门及岗位须明确其职责范围和权限，严格按照公司章程和各项管理规定制定工作计划与目标。
第九条生产部负责公司生产工作的组织和调度，保证产品质量和生产进度；财务部负责公司的资金管理、会计核算、成本核算及风险控制；人力资源部负责公司的人力资源管理、招聘培训、绩效考核和员工福利；市场部负责公司产品的市场推广、销售和客户服务。
第四章运营管理第十条公司从业人员必须严格遵守中国的劳动法律法规，亲善合规经营，不得超时工作，不能拖欠员工的工资福利。
第十一条公司不得采用违反法律法规的生产经营方式，不得使用劣质原材料和假冒伪劣产品。
第十二条公司项目管理必须安全生产第一，特别是在生产环节必须落实“员工责权利一致”理念，保护员工的生命安全和身体健康。
第五章质量管理第十三条公司生产工艺必须严格按照国家标准制定和执行，产品质量必须达到国家行业标准。
Altair HyperWorks 功能简介一 .综合评价其为企业级CAE平台，集成设计与分析多种工具，拥有开放性体系和可编程工作平台，可提供顶尖的CAE建模、可视化分析、优化分析、以及健壮性分析、多体仿真、制造仿真、以及过程自动化。
二. 软件模块表1 HyperWorks软件模块分类1、OptiStruct 结构优化设计工具，提供拓扑、形貌、形状、尺寸等优化解决方案2、前后处理（1）HyperMesh高性能、开放式有限单元前后处理器，主要用于模型处理。
相对其它软件，具有更为强大的网格划分能力。
提供几乎所有主流商业CAD系统和CAE求解器接口。
CAD接口如ProE，CATIA，IGES，UG等。
CAE接口如ansys，optistruct，abaqus，nastran，dyna，ideas等（2）MotionView通用多体动力学仿真及工程数据前后处理器，拥有丰富的车身模型库并支持二次开发。
（3）HyperGraph仿真和实验结果的后处理绘图工具，拥有丰富的求解器和实验数据接口、数学函数库并支持后处理模块定制，实现数据处理自动化。
（4）HyperView完整的结果后处理工具，可处理有限元分析、多提系统仿真、视频和工程数据。
（5）HyperStudy为健壮性设计开发的参数化研究和多约束优化工具应用：实验设计（DOE）、随机仿真和优化技术3、求解器（1）OptiStruct/Analysis有限元分析求解器，具有快速而精确的特点应用：用于线性静态和频率响应分析的求解（2）MotionSolve多体动力学分析求解器应用：刚体和柔体耦合分析求解（3）Radioss应用：安全技术、生物仿真技术和车辆安全评价技术（4）HyperCrash应用：主要用于碰撞仿真4、制造工艺仿真（1）HyperForm钣金冲压成成形仿真工具，兼模具设计、管料弯曲成形和液压成形仿真模块（2）HyperXtrude 合金材料挤压成形仿真工具（3）Forging锻压方针（4）Molding注塑成型仿真（5）Friction Stir Welding模拟摩擦激光焊接三．软件应用1、拓扑优化：在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布，载荷到约束的传力路径上材料得到保留。
铸造公司管理制度有哪些一、安全生产管理制度安全生产是铸造企业的生命线。
该制度应涵盖安全生产责任制、安全教育培训、事故隐患排查与治理、应急预案制定等方面。
通过明确各级员工的安全生产责任，加强安全教育和技能培训，确保生产过程中的潜在风险得到有效控制。
二、质量控制管理制度质量是铸造产品的生命。
质量控制管理制度应包括质量管理体系的构建、产品质量标准的制定、质量检验流程的规范以及不合格品的处理程序。
通过严格的质量控制，确保产品能够满足客户需求，提升企业品牌形象。
三、环境保护管理制度环保已经成为企业发展的必要条件。
铸造公司的环境保护管理制度应涉及废弃物处理、排放标准执行、环境影响评估和持续改进机制。
企业应遵守相关环保法规，采取有效措施减少生产过程中对环境的影响。
四、人力资源管理制度人力资源是企业发展的核心资源。
该制度应包括员工招聘、培训与发展、绩效评估、薪酬福利以及劳动关系管理等内容。
通过建立科学的人力资源管理体系，激发员工潜能，促进企业与员工共同成长。
五、财务管理制度财务管理制度是确保企业财务健康的关键。
该制度应涵盖预算管理、成本控制、资金运营、会计核算和财务报告等方面。
通过规范财务管理流程，提高资金使用效率，保障企业经济效益的最大化。
六、设备与物料管理制度设备和物料是铸造生产的物资基础。
设备管理制度应包括设备采购、维护保养、故障处理和更新淘汰等内容；物料管理制度则应涵盖物料采购、存储保管、领用发放和盘点清算等环节。
确保设备和物料的有效管理，是提高生产效率和降低成本的重要途径。
七、研发创新管理制度研发创新是铸造企业持续发展的动力。
该制度应包括新产品开发、技术改进、知识产权保护和研发团队建设等方面。
通过鼓励技术创新和管理创新，提升企业的核心竞争力。
铸造生产全过程的质量管理与实践笔者所在工厂是江铃汽车股份下属的一个专业铸造厂，主要生产高强度薄壁的汽车零部件，如发动机缸体缸盖、主轴承盖、叉臂、差速器壳、主减速器壳、转向节、轮毂、排气歧管等。
自建厂以来，一直贯彻国际质量管理体系标准，目前实施的是最新的IATF16949标准，并独立获证。
运用IATF16949五大核心手册FMEA（潜在失效模式及后果分析，Potential Failure Mode and Effects Analysis）、MSA（测量系统分析，Measurement Systems Analysis)、SPC（统计过程控制，Statistical Process Control）、APQP（产品质量先期策划和控制计划，Advanced Product Quality Planning and Control Plan)、PPAP（生产件批准程序，Production Part Approval Process），对产品进行持续改进；同时推行福特精益生产管理模式，即JFPS生产管理体系，运用同步物流、快速切换、防错、TPM技术等，不断提高生产管理水平。
特殊过程是指某些产品加工质量是否合格不易或不能通过其后的检验或试验而得到充分验证的过程[1]。
铸造就是这样一个典型的特殊工艺过程，铸件的质量要求不是那么具体，生产过程中有许多不好量化的参数，工艺纪律执行也好像与产品质量不是对应关系，影响质量的因素不是单一而是错综复杂的，解决了这个问题又出现了那个问题，反反复复，铸件的质量波动较大，“淮南桔”典故经常发生，铸造质量很难控制，但从体系的角度来看，铸件质量主要取决于产品工艺设计阶段的设计质量和生产过程中的过程质量。
下面就铸造全过程的质量管理谈一谈笔者工厂的做法。
1 做好产品（过程）设计阶段的先期质量策划笔者工厂APQP（产品质量先期策划和控制计划）包含制造策略及可行性分析、铸造工艺开发、工装模具开发、物流、设备开发、厂房及设施开发，以及配合产品设计开发七个部分。
开发铸件新产品，应遵循哪些流程？在竞争愈发激烈的今天，各铸造企业都在绞尽脑汁的增强自身的竞争力，努力在同质化的大潮中脱颖而出。
这一过程中，最常用的方法即是开发新的铸件产品。
但新产品开发也是非常讲究方法与技巧的。
方法正确不仅省时省力，还能节约成本。
如果采用了错误的方法，则事与愿违。
本文就为大家介绍一下，铸件新产品该如何开发！一般来讲，新品开发有以下步骤。
1、图纸可行性分析对于大多数铸造厂或是铸造车间来说，均是按图加工。
铸造工程师并不会自行设计铸件。
但设计铸件的一般对铸造工艺并不精通，所以零件并不适合铸造。
铸造工程师在此阶段要起到重要作用，就是铸件的铸造工艺性审核。
针对零件设计，在分型、起模、减少下芯等方面提出专业建议，已降低成本、保证质量稳定。
有时，铸件并不是适合每一个工厂，不同的铸件，可能有的适合粘土砂，有的适合精铸，在这个阶段，铸造工程师应给出专业建议，不能迁就为了业务量的业务人员。
合适的工厂生产合适的铸件，这才是社会化生产。
在工艺性可以满足要求的情况下，也要注意识别客户的各项要求，尤其是新客户，逐一判断自己工厂是否能够满足要求。
2、生产线选择铸件适合自己工厂生产，且和客户达成一致确定项目kick off后，要选择适合本厂的生产线。
如适用于水平线还是垂直线，粘土砂还是树脂砂，精铸还是消失模等等。
生产线的选择除了铸件结构外，还要结合产能匹配、精度要求、生产成本、年用量等因素。
3、工艺设计确定生产线后，要进行的是工艺设计。
这是铸造工程师最核心的工作了。
具体工作包括选择分型面，砂芯设计，模板布置，补缩系统设计，浇注系统设计等，在此不再敖述。
有以往生产经验的产品可以直接借用。
新的品类要全面考虑各种可行性和风险，要组织工艺评审。
新的浇冒口设计推荐使用均衡凝固和大孔出流的设计方法，有很强的理论指导性。
目前各种CAE软件也是非常好的工具。
4、模具设计工艺设计完成，模具的基本布局也就做好了，但一些细节，往往能决定产品是否能顺利生产。
铸造企业设计与开发控制程序
1 目的
对设计和（或）开发的全过程进行控制，确保产品能满足顾客的需求和期望及有关法律、法规要求。
2 范围
适用于本厂新产品的设计、开发全过程，包括引进产品的转化、定型产品及生产过程的技术改进等。
3 职责
3.1 质技科负责设计、开发全过程的组织、协调、实施工作，进行设计和（或）开发的策划、确定设计、开发的组织和技术的接口、输入、输出、验证、评审，设计和（或）开发的更改和确认等。
3.2总经理负责审批下达设计和（或）开发任务书，负责批准设计开发计划书、设计开发评审、设计开发验证报告新产品鉴定报告、试产报告。
3.3供销科负责所需物料的采购。
3.4供销科负责根据市场调研或分析，提供市场信息及新产品动向新产品《合同》和《合同评审》，负责提交新产品《客户试用报告》和《检验报告》。
3.5质技科负责新产品的检验和试验。
3.6办公生产科负责新产品的加工试制和生产。
4程序
4.1 设计和（或）开发的策划
4.1.1 设计和（或）开发项目的来源
供销科与顾客签定的新产品合同或技术协议。
根据总经理批准的相应的《新
产品要求评审表》，并将与新产品有关的技术资料转交质技科，总经理
批准《产品要求评审表》和《合同》。
4.1.2质技科确定项目负责人，编制《设计开发计划书》。
计划书内容为：
a)设计开发的输入、输出、评审、验证、确认等各阶段的划分和主要工作内容；
b)各阶段人员职责和权限、进度要求和配合单位；
c)资源配置需求，如人员、信息、设备、资金、保证等及其他相关内容。
4.1.3设计开发输出文件将随着设计开发的进展，在适当时予以修改，应
执行《文件控制程序》的有关规定。
4.1.4设计和（或）开发不同组别之间的接口管理
4.1.4.1设计开发信息沟通，设计开发人员填写《设计开发信息联络单》传递到相关部门。
4.1.4.2供销科负责与顾客的联系及信息传递。
4.2设计和（或）开发的输入
4.2.1设计开发输入应包括以下内容：
a)产品主要功能、性能要求：根据《合同》《产品要求评审》集中归结在《设计开发任务书》中；
b)适用的法律、法规要求，对国家强制性标准一定要满足；
c)以前类似设计提供的适用信息；
d)对确定产品的安全性和适用性至关重要的特性要求，包括安全、包装、运输、贮存、维护及环境等。
4.2.2设计开发的输入应形成文件，并填写《设计开发输入清单》，附有各
类相关的资料。
4.3设计和（或）开发的输出
4.3.1设计开发人员根据设计开发任务书及计划等开展设计开
发工作，并编制相应的设计开发输出文件。
4.3.2设计开发输出文件应以能针对设计开发输入以验证的形式证明满足输入要求，为生产运作提供适当的信息。
设计开发输出文件因产品不同而不同，可包括指导生产、包装等活动的图纸样品和文件：如零件图、部件图、总装图等；包含或引用验收准则；采购物资分类明细等；产品技术规范或企业标准。
4.3.3根据产品特点规定对安全和正常使用至关重要的产品特性，包括安装、使用、搬运、维护及处置的要求。
4.3.4由项目负责人对输出文件进行审核，并填写“设计开发输出清单”。
质技科长批准输出文件。
4.4 设计和（或）开发的评审
4.4.1在设计开发的适当阶段应进行系统的、综合的评审，由设计项目负责人提出申请，质技科长批准并组织相关人员和部门进行。
a)应在设计开发计划中明确评审的阶段、达到的目标、参加人员及职责等，并按照计划进行评审；
b)评审的目的是评价设计满足总体设计输入要求的充分性及达到设定目标的程度；对存在问题提出纠正措施，以确保最终设计满足顾客的要求；
4.4.2 项目负责人根据评审结果，填写《设计开发评审报告》，对评审作出结论，报质技科，总经理批准后发到相关单位采取相应的改进或纠正措施，质技科负责跟踪验证并记录。
4.5设计和（或）开发验证
4.5.1 在设计开发的输出前，由质技科组织设计和（或）开发验证，可
采用与已证实的类似设计进行比较、变换方法计算验证、模拟试验试制样品等方法进行。
4.5.2 项目负责人综合所有验证结果，编制《设计开发验证报告》，记录验证的结果及跟踪措施，报质技科长、总经理批准，确保设计开发输入中每一项性能、功能指标都有相应的验证记录。
4.6 设计和（或）开发确认
确认的目的是证明产品能够满足预期的使用要求。
通常应在产品交付之前（如单件产品）或产品实施（如批量产品）之前完成。
a)质技科组织新产品鉴定会，邀请有关专家、用户参加，提交《新
产品鉴定报告》，即对设计开发予以确认；
b)试产合格的产品，由供销科联系交顾客检验和或使用一段时间，对试样符合标准和合同要求以及对适用性做出评价，顾客满意即对设计开发予以确认；
c)新产品可送往国家授权的试验室进行型式试验并出具合格报告，并提交用户使用出具满意报告，即为对设计开发予以确认。
上述报告及相关资料为确认的结果，质技部对此结果进行分析，根据需要采取相应的跟踪和改进措施，以确保设计开发的产品满足顾客预期的使用要求。
4.7设计和（或）开发更改的控制
4.7.1 设计开发的更改发生在设计开发、生产和保障的整个过程中，设计开发人员应正确识别和评估设计更改对产品的原材料使用、生产过程、使用性能、安全性、可靠性等方面带来的影响。
4.7.2设计开发有重大影响的更改，提出者应填写《文件更改申请》，并附上相关资料，报总经理批准后方可进行。
4.7.3当更改涉及到主要技术参数和功能、性能指标的改变，或人身安全及相关法律法规要求时，应对更改进行适当的验证和确认，经总经理批准后才能实施。
4.7.4当设计过程中更改不涉及相关参数变化时，划去原参数，写上更改参数并签名注明日期。
5 相关文件
5.1 《文件控制程序》。
6 质量记录
6.1 《设计开发任务书》。
6.2 《设计开发计划书》。
6.3 《设计开发输入清单》。
6.4《设计开发评审报告》。
6.5《设计开发验证报告》。
6.6《设计开发输出清单》。
6.7《试产报告》。
6.8 《客户试用报告》。
6.9《文件更改申请单》。
