專利名稱：：用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及用于制造的鑄件設(shè)計的優(yōu)化，更具體地涉及用于快速且可靠地評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：由于低制造成本、高靈活性和近乎純凈的成形(nearnetshapeforming)，鑄件越來越多地使用在各種行業(yè)中。在很多行業(yè)中，鑄件被機械地設(shè)計成滿足希望的功能需求。這樣一來，很少考慮鑄件的可制造性，不僅因為總體上缺乏對用于制造的鑄件設(shè)計的重要性的理解，而且因為通常鑄件設(shè)計師難以獲得計算系統(tǒng)和工具來容易地且可靠地評估鑄件的可制造性，更不用說目前可用的計算系統(tǒng)和工具的能力有限。如這里所使用的，“常規(guī)的”意指如下技術(shù)，例如但不限于現(xiàn)有技術(shù)中的實踐、方法、系統(tǒng)和工具，即在本發(fā)明的構(gòu)思之前存在和公開的技術(shù)。例如，在常規(guī)的鑄件設(shè)計實踐中，鑄件設(shè)計師將鑄件設(shè)計發(fā)送給鑄件分析師和/或(機)加工分析師，以便評估鑄造能力和(機)加工能力。這種做法在實踐中持續(xù)存在，盡管在評估能力中常見的可制造性評估受到很大限制。例如，在鑄造能力評估中，計算結(jié)果的解釋很大程度上依賴于鑄件分析師的專業(yè)知識。此外，即便可得到高級的鑄造過程仿真模塊和用戶接口，其中這些模塊和用戶接口提供鑄造過程期間發(fā)生的熱傳遞和流體流動事件的生動的可視化預(yù)測結(jié)果，但是在不要求重要的人員交互和大量的人工反復(fù)試驗交互的情況下，系統(tǒng)地優(yōu)化鑄件設(shè)計仍然是困難的且耗時的。因此，由于評估鑄件設(shè)計及其可制造性的個體知識與經(jīng)驗的不同，所以對于確定可制造性來說常規(guī)的鑄件設(shè)計過程通常導(dǎo)致長的開發(fā)周期和低的可靠性。此外，鑄造廠面臨的根本問題是用于進(jìn)給鑄件的充分的冒口設(shè)計的開發(fā)。冒口尺寸估計的常規(guī)方法是計算鑄件的各部分或區(qū)域的體積和冷卻表面積并且使用這些測量值來得出幾何模數(shù)(geometricmodulus)。具有最小幾何模數(shù)值的鑄件區(qū)域首先凝固，而具有最大幾何模數(shù)值的那些區(qū)域最后凝固。通常，在大斷面鑄件中幾何模數(shù)值決定冒口的設(shè)計。雖然這些概念可能是簡單且直觀的，但是在鑄件設(shè)計中對它們的實施卻并非這樣。這是因為難于人工計算復(fù)雜鑄件的體積和表面積。在工業(yè)應(yīng)用中，大多數(shù)鑄造廠工程師所采取的方式類似于重量計算方法。鑄件設(shè)計被隨意分成很多塊，并且這些塊中每個都被看作表面積和體積可被計算出的簡單的幾何形狀。然而在實踐中，這個過程是麻煩的并且是不準(zhǔn)確的。使用一系列簡單形狀來對鑄件設(shè)計求近似的隨意性降低了可重復(fù)性和精確性。該方法的另一個本質(zhì)問題在于其僅基于幾何形狀，而沒有直接考慮熱效應(yīng)，例如冷卻或絕緣材料的具體特性以及模具的模芯和其它區(qū)域的熱飽和。雖然已經(jīng)提出利用一些因素來校正這些效應(yīng)，但是這些因素可能增加關(guān)于結(jié)果精確性的不確定性。最近，利用三維計算機模型對與鑄造有關(guān)的制造過程的計算機仿真變得越來越廣泛。這些仿真在一定精確度上可預(yù)測鑄件和其澆冒口系統(tǒng)(riggingsystem)的順序凝固以及鑄件缺陷形成的潛在可能性，然而，使用這些仿真的一個缺點在于它需要初始鑄件設(shè)計以便在仿真過程中進(jìn)行評估。許多鑄造廠，甚至使用最先進(jìn)的仿真工具的鑄造廠，在形成用于仿真的初始鑄件設(shè)計時仍使用常規(guī)方法。通常，這需要通過人工或基于軟件的方法將鑄件設(shè)計分成簡單形狀來計算近似的表面積、體積和幾何模數(shù)值。此外，由于金屬和合金的收縮，特別是由于在熱處理的淬火過程和凝固過程中的冷卻期間的熱不均勻，在加工之前，最終的鑄造部件可能具有高的殘余應(yīng)力水平和顯著的幾何變形。通常認(rèn)為鑄件中的殘余應(yīng)力水平主要與鑄件的幾何設(shè)計有關(guān)，特別是在熱處理過程期間。更具體地，在鑄件中產(chǎn)生的高應(yīng)力水平可導(dǎo)致凝固期間的熱裂和鑄件在熱處理過程期間的破裂或嚴(yán)重變形。不幸的是，沒有簡單且可靠的方法、工具或系統(tǒng)來容易且快速地核查鑄件的可制造性。例如，在評估鑄件的加工可行性時，根據(jù)所限定的制造過程，加工分析師需要鑄件在凝固和/或熱處理之后的最終幾何信息。對鑄件的最終幾何尺寸的準(zhǔn)確預(yù)測或測量對于精確評估鑄件在加工過程期間被加工的能力是非常重要的。對最終鑄造部件的實際測量是可行的，但也是昂貴并且耗時的。因此，需要一種容易地且可靠地評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)。特別是，本領(lǐng)域中需要如下系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法允許鑄件設(shè)計師快速地評估為了制造而提出的鑄件設(shè)計的可制造性，并且進(jìn)一步允許鑄件設(shè)計師為了包括但不限于幾何設(shè)計能力、鑄造能力、熱處理能力和加工能力的可制造性而優(yōu)化鑄件設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容考慮到上述
背景技術(shù)：
，本發(fā)明的實施方式提供用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)和方法。在一個示例性實施方式中，一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個。所述幾何分析器分析所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以便確定是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力。所述鑄造評估工具評估由所述鑄件設(shè)計限定并通過仿真鑄造工藝鑄造的虛擬鑄件，所述虛擬鑄件被評估以便確定鑄造缺陷的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力。所述殘余應(yīng)力評估工具評估通過仿真熱處理工藝進(jìn)行熱處理的所述虛擬鑄件以確定應(yīng)力水平和破裂的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力。所述加工評估工具評估通過仿真加工工藝進(jìn)行加工的所述虛擬鑄件以確定破裂的形成和尺寸精確性中的至少一個從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力。如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議修正所述鑄件設(shè)計以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計?？蛇x地，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議對鑄件設(shè)計進(jìn)行的修正可包括修正所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、形成鑄件設(shè)計的金屬或合金、形成鑄造模具的材料、淬火介質(zhì)、所述鑄件設(shè)計的加工裕度(machiningstock)的尺寸、鑄造工藝、熱處理工藝和加工工藝中的至少一個。此夕卜，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議對鑄件設(shè)計進(jìn)行的修正可由所述系統(tǒng)來進(jìn)行可制造性評估。再者，所述幾何分析器可包括幾何鑄件設(shè)計工具，所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生和/或修正所述鑄件設(shè)計，以便由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。所述幾何分析器可識別并接受由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的用于可制造性評估的鑄件設(shè)計，并且所述幾何分析器可與常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具兼容以便集成和運行。另外，所述系統(tǒng)還可包括用于執(zhí)行仿真鑄造工藝、仿真熱處理工藝和仿真加工工藝中的至少一個的仿真模塊。根據(jù)另一個示例性實施方式，一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)包括工作數(shù)據(jù)庫、幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個。所述工作數(shù)據(jù)庫包括與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)。所述幾何分析器包括搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫，搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫分析所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定是否符合鑄件制造原則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力。所述鑄造評估工具包括幾何模數(shù)計算器，所述幾何模數(shù)計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成鑄造缺陷的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力。殘余應(yīng)力評估工具包括應(yīng)力水平計算器，所述應(yīng)力水平計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力。加工評估工具包括變形計算器，所述變形計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性和由鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力。如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議修正所述鑄件設(shè)計以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計?？蛇x地，所述工作數(shù)據(jù)庫被集成到所述幾何分析器中。所述知識數(shù)據(jù)庫包括與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)庫的與制造由鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)可包括所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、形成鑄件的金屬或合金或金屬與合金兩者、形成鑄造模具的材料、冷卻鑄件的淬火介質(zhì)、鑄件的加工裕度的尺寸、形成所述鑄件設(shè)計的鑄造工藝、熱處理所述鑄件的熱處理工藝和加工所述鑄件的加工工藝中的至少一個。同時，知識數(shù)據(jù)庫的與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)可包括幾何設(shè)計規(guī)則、用于形成鑄件的各種金屬和合金的特性、用于形成鑄件模具的各種材料的特性、用于冷卻鑄件的淬火介質(zhì)的特點、各種鑄造工藝的特點、各種熱處理工藝的特點、各種加工工藝的特點、各種熱處理工藝的各種加熱階段的特點、各種鑄造工藝的各種凝固階段的特點、各種熱處理工藝的各種淬火和/冷卻階段的特點中的至少一個。按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計可包括修正所述工作數(shù)據(jù)庫的與制造由鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)。按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計可由所述系統(tǒng)來進(jìn)行可制造性評估。此外，可選地，所述幾何分析器可通過利用搜索引擎對所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與所述知識數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來分析所述鑄件設(shè)計從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力。所述搜索引擎可實施前向鏈算法，所述前向鏈算法將工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與知識數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。所述幾何分析器還可包括幾何鑄件設(shè)計工具，所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生和/或修正所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計，以便由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。所述幾何分析器的所述幾何鑄件設(shè)計工具可產(chǎn)生和/或修正鑄件設(shè)計的三維計算機動畫設(shè)計格式的幾何設(shè)計，并且為了由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估而識別并接受由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計。所述鑄件評估工具可評估所述鑄件設(shè)計以確定形成由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的金屬或合金或者金屬與合金兩者的至少收縮和收縮孔隙的潛在可能性以及由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的氣體孔隙(gasporosity)的潛在可能性。所述幾何模數(shù)計算器可使用網(wǎng)格生成和評估方法或者滾珠法來計算或估計由鑄件設(shè)計限定的鑄件的幾何模數(shù)。根據(jù)又一個示例性實施方式，一種評估鑄件設(shè)計的可制造性的方法包括提供包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中至少一個的系統(tǒng)；確定下述(A)、(B)、(C)和(D)中的至少一項(A)通過分析鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以確定是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則來使用所述幾何分析器確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；(B)通過使用所述鑄造評估工具的幾何模數(shù)計算器評估鑄件設(shè)計以確定在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成鑄造缺陷的潛在可能性來使用所述鑄造評估工具確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；(C)通過使用所述殘余應(yīng)力評估工具的應(yīng)力水平計算器評估鑄件設(shè)計以確定在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性來使用所述殘余應(yīng)力評估工具確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；和(D)通過使用所述加工評估工具的變形計算器評估鑄造設(shè)計以確定在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性和由鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性來使用所述加工評估工具確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；以及，如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則通過按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正所述鑄件設(shè)計來優(yōu)化所述鑄件設(shè)計以便制造?？蛇x地，所述方法可進(jìn)一步包括評估按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計的可制造性。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個，其中所述幾何分析器分析所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以便確定是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；所述鑄造評估工具評估由所述鑄件設(shè)計限定并通過仿真鑄造工藝鑄造的虛擬鑄件，所述虛擬鑄件被評估以便確定鑄造缺陷的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；所述殘余應(yīng)力評估工具評估通過仿真熱處理工藝進(jìn)行熱處理的所述虛擬鑄件以便確定應(yīng)力水平和破裂的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；所述加工評估工具評估通過仿真加工工藝進(jìn)行加工的所述虛擬鑄件以便確定破裂的形成和尺寸精確性中的至少一個從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；并且如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行修正以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計。在優(yōu)選實施方式中，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行的修正包括修正下列各項中的至少一個所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、所述鑄件設(shè)計的金屬或合金、形成鑄造模具的材料、淬火介質(zhì)、所述鑄件設(shè)計的加工裕度的尺寸、鑄造工藝、熱處理工藝和加工工藝。在優(yōu)選實施方式中，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計由所述系統(tǒng)來進(jìn)行可制造性評估。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何分析器包括幾何鑄件設(shè)計工具，所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生所述鑄件設(shè)計的所述幾何設(shè)計，以便由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何分析器識別并接受由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的鑄件設(shè)計的可制造性評估并且與常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具兼容以便集成和運行。在優(yōu)選實施方式中，所述系統(tǒng)還包括用于執(zhí)行仿真鑄造工藝、仿真熱處理工藝和仿真加工工藝中的至少一個的仿真模塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作數(shù)據(jù)庫、幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個，其中所述工作數(shù)據(jù)庫包括與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)；所述幾何分析器包括搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫，所述搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫分析所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定是否符合鑄件設(shè)計原則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；所述鑄造評估工具包括幾何模數(shù)計算器，所述幾何模數(shù)計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成鑄造缺陷的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；所述殘余應(yīng)力評估工具包括應(yīng)力水平計算器，所述應(yīng)力水平計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；所述加工評估工具包括變形計算器，所述變形計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性和由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；并且如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行修正以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計。在優(yōu)選實施方式中，所述工作數(shù)據(jù)庫被集成到所述幾何分析器中。在優(yōu)選實施方式中，所述知識數(shù)據(jù)庫包括與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實施方式中，所述工作數(shù)據(jù)庫的與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)包括下列各項中的至少一個所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、形成鑄件的金屬或合金或者金屬與合金兩者、形成鑄造模具的材料、鑄件的淬火介質(zhì)、鑄件的加工裕度的尺寸、形成所述鑄件設(shè)計的鑄造工藝、熱處理鑄件的熱處理工藝、加工鑄件的加工工藝，并且所述知識數(shù)據(jù)庫的與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)包括下列各項中的至少一個幾何設(shè)計規(guī)則、用于形成鑄件的各種金屬和合金的特性、用于形成鑄造模具的各種材料的特性、用于冷卻鑄件的淬火介質(zhì)的特點、各種鑄造工藝的特點、各種熱處理工藝的特點、各種加工工藝的特點、鑄件的各種加工裕度的尺寸、各種熱處理工藝的各種加熱階段的特點、各種鑄造工藝的各種凝固階段的特點、各種熱處理工藝的各種淬火階段的特點。在優(yōu)選實施方式中，由所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議的對所述鑄件設(shè)計的修正包括修正所述工作數(shù)據(jù)庫的與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何分析器通過利用所述搜索引擎對所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與所述知識數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來分析所述鑄件設(shè)計從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力。在優(yōu)選實施方式中，所述搜索引擎執(zhí)行前向鏈算法，所述前向鏈算法將所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與所述知識數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何分析器還包括幾何鑄件設(shè)計工具，所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生或修正所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計，以便由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何分析器的所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生或修正所述鑄件設(shè)計的三維計算機動畫設(shè)計格式的幾何設(shè)計，并且所述幾何分析器的所述幾何鑄件設(shè)計工具為了由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估而識別并接受由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計。在優(yōu)選實施方式中，所述鑄造評估工具評估所述鑄件設(shè)計以便確定形成由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的金屬或合金或者金屬與合金兩者的至少收縮和收縮孔隙的潛在可能性以及由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的氣體孔隙的潛在可能性。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何模數(shù)計算器使用網(wǎng)格生成和評估方法來計算或估計由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的幾何模數(shù)。在優(yōu)選實施方式中，所述幾何模數(shù)計算器使用滾珠法來計算或估計由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的幾何模數(shù)。在優(yōu)選實施方式中，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的所述鑄件設(shè)計由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種評估鑄件設(shè)計的可制造性的方法，所述方法包括提供包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中至少一個的系統(tǒng)；通過分析所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以確定是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則來使用所述幾何分析器確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；通過使用所述鑄造評估工具的幾何模數(shù)計算器評估所述鑄件設(shè)計以確定在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成鑄造缺陷的潛在可能性來使用所述鑄造評估工具確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；通過使用所述殘余應(yīng)力評估工具的應(yīng)力水平計算器評估所述鑄件設(shè)計以確定由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和該鑄件中形成破裂的潛在可能性來使用所述殘余應(yīng)力評估工具確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；通過使用所述加工評估工具的變形計算器評估所述鑄造設(shè)計以確定在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性和由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性來使用所述加工評估工具確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；并且如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則通過按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行修正來優(yōu)化所述鑄件設(shè)計以便制造。在優(yōu)選實施方式中，所述方法進(jìn)一步包括評估按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計的可制造性。當(dāng)結(jié)合下面的附圖閱讀時，可以最好地理解下面對具體實施方式的詳細(xì)描述，附圖中相似的結(jié)構(gòu)使用相似的附圖標(biāo)記來標(biāo)識，其中圖1A-1C示出根據(jù)本發(fā)明各種實施方式的用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)的流程圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)的幾何分析器的流程圖；圖3是滾珠法(rollingballmethod)的示意性圖示，所述滾珠法用于計算由鑄件設(shè)計限定的鑄件的幾何模數(shù)，其中所述鑄件設(shè)計的可制造性由根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的系統(tǒng)來評估；圖4是由鑄件設(shè)計限定的鑄件的子表面區(qū)段的總熱損失的分解的示意性圖，其中所述鑄件設(shè)計的可制造性由根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的系統(tǒng)來評估；圖5示出氣缸蓋鑄件和在整個氣缸蓋上計算出的幾何模數(shù)的變化；圖6A和6B是氣缸蓋鑄件的圖示，其示出了具有形成宏觀空隙的可能性較大的區(qū)域；圖7示出氣缸蓋鑄件和在整個氣缸蓋上計算出的殘余應(yīng)力水平的變化；圖8示出描述氣缸蓋鑄件被水淬火介質(zhì)和空氣淬火介質(zhì)冷卻時計算出的殘余應(yīng)力水平的比較的圖表；以及圖9示出氣缸蓋鑄件和氣缸蓋被水淬火介質(zhì)冷卻時的變形的變化。附圖中示出的實施方式本質(zhì)上僅是示例性的，并非旨在限制由權(quán)利要求限定的實施方式。此外，在考慮下面的詳細(xì)說明的情況下，將會更全面地明白并理解附圖和實施方式的各個方面。具體實施例方式本發(fā)明的實施方式總體涉及用于快速且可靠地評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)和方法。鑄件設(shè)計是為了制造而提出的鑄件的設(shè)計。如在此使用的，“鑄件設(shè)計”不僅意指所提出鑄件的幾何設(shè)計，并且還意指待形成的鑄件的特點、用于使鑄件成形的模具的特點、以及用于制造鑄件的過程的特點。這樣一來，由在此描述的系統(tǒng)評估的鑄件設(shè)計廣泛地包括與制造由鑄件設(shè)計所限定出的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括但未必限于鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、用于形成由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的金屬或合金或者金屬與合金兩者、用于形成使由鑄件設(shè)計所限定的鑄件成形的鑄造模具的材料、用于冷卻由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的淬火介質(zhì)、由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的加工裕度(machiningstock)的尺寸、用于形成由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的鑄造工藝、用于熱處理由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的熱處理工藝、以及用于加工由鑄件設(shè)計所限定的鑄件的加工工藝。鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計通常是三維計算機動畫的幾何設(shè)計。還應(yīng)當(dāng)明白，幾何設(shè)計可以是一維或二維和/或可以是不同于計算機動畫的幾何設(shè)計的格式。此外，如在此所使用的，鑄造產(chǎn)品或部件的制造過程通常涉及鑄造過程、熱處理過程和加工過程。鑄造過程通常涉及對鑄造模具中的金屬或合金或者金屬與合金兩者的鑄造，以便使金屬和/或合金與模具形狀一致地成形。示例性的鑄造過程包括但不限于砂型鑄造、永久模鑄造、半永久模鑄造、擠壓鑄造、低壓鑄造和高壓壓鑄。此外，用于形成鑄件的金屬，即將在模具中鑄造的金屬可包括但不限于鋁、鎂、鐵及其合金。如在這里所使用的，同時熱處理過程通常涉及在鑄造過程之后的加熱、淬火、和/或保持鑄件處于特定溫度或多個溫度?？梢允褂酶鞣N工藝來加熱、淬火、以及使鑄件保持在特定溫度或多個溫度下。此外，可以使用各種類型的淬火介質(zhì)來以不同方式和不同速率冷卻鑄件。此外，如這里所使用的，加工過程通常涉及通常用于已凝固鑄件的加工。加工過程通常涉及通過沖壓和/或鉆孔或其他加工操作為凝固鑄件提供凹部、孔等。還應(yīng)當(dāng)明白，制造過程可包括幾何設(shè)計過程，所述幾何設(shè)計過程通常涉及設(shè)計或產(chǎn)生鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計。通常在計算機動畫設(shè)計環(huán)境中執(zhí)行該幾何設(shè)計過程，并且通常在實施鑄造、熱處理和加工過程之前完成該幾何設(shè)計過程。首先參考圖1，用于評估鑄件設(shè)計12的可制造性的系統(tǒng)10包括幾何分析器14、鑄造評估工具16、殘余應(yīng)力評估工具18和加工評估工具20。幾何分析器14分析鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計以確定用于制造目的的鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力。更具體地，如圖2中所示，幾何分析器14包括幾何設(shè)計工具22、知識數(shù)據(jù)庫24、工作數(shù)據(jù)庫26和搜索引擎28。幾何設(shè)計工具22可產(chǎn)生和修改鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計。此外，幾何設(shè)計工具22可識別并接受、以及在需要時修改由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計，用于由幾何分析器14進(jìn)行的幾何設(shè)計能力分析和/或由系統(tǒng)10進(jìn)行的可制造性評估。由幾何鑄件設(shè)計工具22產(chǎn)生或識別并接受的幾何設(shè)計可以是一維、二維或三維圖像，這些圖像通常格式化為計算機動畫設(shè)計。應(yīng)當(dāng)明白，幾何分析器14可以與可產(chǎn)生、修改和/或識別并接受鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計的常規(guī)幾何設(shè)計工具兼容以便與后者集成和一起運行。常規(guī)的幾何鑄件設(shè)計工具可包括但不限于UniGraphics和AutoCAD。為了確定鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計的幾何設(shè)計能力，幾何分析器14分析該幾何設(shè)計，以便確定其是否符合鑄件制造原則。這些鑄件制造原則包括為了具有可制造的鑄件設(shè)計12而通常必須遵循的鑄件制造的公認(rèn)原則。下面提供的表1-3提供了示例性的鑄件制造原則。具體地說，表1提供了示例性的一般鑄件制造原則，表2提供了常見鑄造過程的示例性能力，而表3提供了通常與不同高壓壓鑄材料-即金屬和合金相關(guān)聯(lián)的示例性壁厚約束。然而，應(yīng)當(dāng)明白，不必限于在此提供的鑄件制造原則。表1.一般鑄件設(shè)計規(guī)則<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2.常見鑄造過程的典型能力<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表3.與不同高壓壓鑄材料相關(guān)聯(lián)的示例性壁厚約束<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>此外，關(guān)于鑄件制造原則，可以使用草圖(drafting)，特別是在砂型鑄造工藝中，使得在不損害印痕的情況下可將加工工具從型砂中取出。通常，鑄造應(yīng)使至少1度并且在可能時直到2度的草圖在壁上具有小縱橫比。另外，通常，對于壁厚來說，在砂型鑄造工藝中薄于大約3毫米的壁可引起錯誤操作或不合適的裝填。與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)以及包括鑄件制造原則的數(shù)據(jù)存儲在知識數(shù)據(jù)庫24中。因此，知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)通常包括下列各項中的至少一項幾何設(shè)計規(guī)則、通常用于形成鑄件的各種金屬和合金的特性、通常用于形成鑄件模具的各種材料的特性、通常用于冷卻鑄件的淬火介質(zhì)的特點、各種鑄造工藝的特點、各種熱處理工藝的特點、各種(機)加工工藝的特點、鑄件的各種加工裕度的尺寸、各種熱處理工藝的各種加熱階段的特點、各種鑄造工藝的各種凝固階段的特點、各種熱處理工藝的各種淬火和/或冷卻階段的特點、以及鑄件的各種加工裕度的尺寸。應(yīng)當(dāng)明白，可以使用與鑄件制造原則有關(guān)的新的或額外的數(shù)據(jù)來更新知識數(shù)據(jù)庫24，并且在需要時知識數(shù)據(jù)庫24可允許移除或刪除數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)庫26包括與由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的制造有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，工作數(shù)據(jù)庫26通常存儲專用于由系統(tǒng)10進(jìn)行可制造性評估的每個鑄件設(shè)計12的數(shù)據(jù)。工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)通常包括上述關(guān)于由系統(tǒng)10進(jìn)行可制造性評估的鑄件設(shè)計12的任何或全部數(shù)據(jù)。如圖2中所示，搜索引擎28搜索并且試圖匹配知識數(shù)據(jù)庫24與工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)，以便協(xié)調(diào)和/或區(qū)別。更具體地，搜索引擎28通常執(zhí)行前向鏈算法(forwardchainingalgorithm)，該前向鏈算法將工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)與知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。搜索引擎28試圖將鑄件設(shè)計12的測量值、尺寸、壁厚、以及其他特性和特點與知識數(shù)據(jù)庫24的鑄件制造原則數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。由此，幾何分析器14通過使用搜索引擎28將工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)與知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來分析鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計，從而確定鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計的幾何設(shè)計能力。當(dāng)搜索引擎28發(fā)現(xiàn)知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)與工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)之間因不存在差異或存在微小差異而實質(zhì)一致時，幾何分析器14通常將鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計確定為可幾何設(shè)計的，并因此適于制造，或至少是可制造的。相反，當(dāng)搜索引擎28發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)之間存在明顯差異時，幾何分析器14通常將鑄件設(shè)計12確定作為不能幾何設(shè)計的，這樣一來必須在幾何上重新設(shè)計，以便為鑄件設(shè)計12提供符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則并且因此可制造的幾何設(shè)計。可以想到的是，在系統(tǒng)10接受由常規(guī)幾何設(shè)計工具提供的鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計之前，常規(guī)幾何設(shè)計工具可評估所述幾何設(shè)計以便確定其是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則。這樣一來，這些幾何設(shè)計并非必須由幾何分析器14來進(jìn)行分析。而是，在被系統(tǒng)10接受之前，用于幾何設(shè)計能力的可被稱之為預(yù)先認(rèn)可的鑄件設(shè)計可受到鑄造評估工具16、殘余應(yīng)力評估工具18和加工評估工具20中的至少一個的評估。系統(tǒng)10可評估鑄件設(shè)計12，無論是否通過多種辦法在幾何設(shè)計能力、可制造性方面進(jìn)行了預(yù)先認(rèn)可。在一個示例性實施方式中，如圖IA中示出，系統(tǒng)10使鑄件設(shè)計12經(jīng)受計算機化的仿真模塊30處理以產(chǎn)生由鑄件設(shè)計12限定的虛擬鑄件。使該虛擬鑄件運行通過一系列仿真制造過程中的至少一個，以便使系統(tǒng)10能夠評估鑄件設(shè)計12的可制造性。在另一個示例性實施方式中，如圖IB中示出，系統(tǒng)10執(zhí)行對涉及知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)的一系列計算中的至少一個以獲得計算結(jié)果。所述計算結(jié)果由系統(tǒng)10來評估以確定鑄件設(shè)計12的可制造性。這些計算和評估由系統(tǒng)10在基于計算機的環(huán)境_例如CAD環(huán)境中來執(zhí)行，因此，這些計算和評估不需要仿真模塊30或者不需要為提供對于可制造性評估來說可能必須的計算結(jié)果而執(zhí)行仿真制造過程。關(guān)于系統(tǒng)10使鑄件設(shè)計12經(jīng)受計算機化的仿真模塊30處理的系統(tǒng)10的示例性實施方式，可以想到的是，系統(tǒng)10可包括仿真模塊30，或者仿真模塊30可以是與系統(tǒng)10兼容的常規(guī)仿真模塊。仿真模塊30可模擬通常發(fā)生在鑄件制造期間的工藝中的至少一個的作業(yè)。這些仿真工藝可包括鑄造工藝、熱處理工藝、和機加工工藝。在該示例性實施方式中，系統(tǒng)10正是通過鑄造工藝、熱處理工藝、和機加工工藝中的至少一個的仿真作業(yè)來評估鑄件設(shè)計12的可制造性。更具體地，仿真鑄造過程通常使用專用于該鑄件設(shè)計12的幾何分析器14的數(shù)據(jù)來實施鑄件設(shè)計12的模擬鑄造從而形成虛擬鑄件，其中所述數(shù)據(jù)例如是但不限于用于形成由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的金屬或合金、鑄造模具的材料、和所選擇的鑄造過程。系統(tǒng)10的鑄造評估工具16評估通過模擬鑄造過程鑄成的虛擬鑄件中形成的鑄件缺陷以確定鑄件設(shè)計12的鑄造能力。虛擬鑄件的評估使得鑄造評估工具16能夠確定鑄件設(shè)計12的鑄造能力，即鑄件設(shè)計12鑄造成沒有大的宏觀鑄件缺陷或者至少基本上沒有重大的宏觀鑄件缺陷的能力。鑄件缺陷包括但不限于可見或不可見的、由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的收縮和氣體孔隙?？赏ㄟ^幾何模數(shù)計算、鑄件設(shè)計12的金屬或合金的特點、以及鑄件設(shè)計12的所選擇的鑄造過程來識別可能的宏觀收縮的熱點。此外，可通過所選擇的鑄造過程、形成鑄造模具的(多種)材料、鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計等來確定形成宏觀氣體孔隙的潛在可能性?？筛鶕?jù)鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計從幾何分析器14和幾何分析器14的知識數(shù)據(jù)庫24的鑄件制造原則數(shù)據(jù)來評估鑄件設(shè)計12的鑄造能力的其他方面，例如最小可鑄造孔、及其半徑等。從上述的熱點潛在可能性可容易地計算或估計出宏觀收縮或氣體孔隙的形成。熱點是虛擬鑄件或由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的大體孤立的區(qū)域，在所述孤立區(qū)域中，凝固時間比虛擬鑄件的周圍區(qū)域的凝固時間更長，所述周圍區(qū)域凝固得更快。使用仿真模塊30，可不通過估計而快速地計算出虛擬鑄件的各個不同區(qū)域的凝固時間。對于給定的金屬或合金和鑄造過程，如由工作數(shù)據(jù)庫26中的數(shù)據(jù)所限定的，虛擬鑄件的體積(V)的局部凝固時間直接相關(guān)于局部體積-表面積(V/A)比，其可被稱為等效局部幾何(截面)模數(shù)(Ms)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>其中B是Chvorinov常數(shù)，并且由下式給出對于砂型鑄造工藝，5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>其中AH是鑄造工藝的潛熱(=Hf+EQAT)，Hf是凝固(熔化)的潛熱，h是熱傳遞系數(shù)，C是比熱，而P是密度。這樣一來，當(dāng)比較虛擬鑄件的凝固時間以確定熱點時，可由鑄造評估工具16直接比較由仿真模塊30計算出的幾何模數(shù)。該幾何模數(shù)方法對于模具材料不熱飽和的鑄造構(gòu)造工作得非常好。另外，幾何模數(shù)方法的基本原理是基于鑄造模具材料每單位模具/金屬界面面積大體上吸收相同熱量的假設(shè)。另外，由于幾何模數(shù)僅是幾何量，所以在計算機動畫設(shè)計環(huán)境中可以容易且快速地做出幾何模數(shù)的比較，以便進(jìn)行熱點核查，而不用運行仿真模塊30和模擬鑄造過程。關(guān)于執(zhí)行涉及知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)的一系列計算中的至少一個以獲得計算結(jié)果的系統(tǒng)10的實施方式，鑄造評估工具16包括幾何模數(shù)計算器32。假定仿真模塊30無法獲得或未被使用，或者至少未用于如上所述地計算幾何模數(shù)，幾何模數(shù)計算器32計算幾何分析器14的工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)以計算出由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的幾何模數(shù)，從而評估鑄件設(shè)計12的在由鑄件設(shè)計12限定的鑄件中形成鑄件缺陷的潛在可能性，進(jìn)而確定鑄件設(shè)計12的鑄造能力。幾何模數(shù)計算器32可使用多種計算幾何方法以獲得在CAD環(huán)境下由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的各個部分的幾何模數(shù)。在此描述這種計算幾何方法的兩個例子。一種計算幾何方法使用由鑄件設(shè)計12的CAD模型的邊界表示(B-Rep)產(chǎn)生的塊均勻格(massiveuniformgrids)。然后根據(jù)興趣點(網(wǎng)格)與最近的邊界網(wǎng)格之間的距離計算鑄件的興趣部分(點)的幾何模數(shù)。通過搜索不屬于鑄件的最近的網(wǎng)格來確定鑄件中的興趣點(網(wǎng)格)的最近的邊界網(wǎng)格。這通常是簡單的網(wǎng)格生成和搜索/比較過程，并因此在CAD環(huán)境下由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的幾何模數(shù)可在該方法下得以快速地計算出。然而，該方法的精確性取決于網(wǎng)格尺寸_網(wǎng)格尺寸越精細(xì)，所計算出的幾何模數(shù)的精確性越高。第二種計算幾何方法通常被稱為滾珠(球)法，其也可快速地計算在CAD環(huán)境下由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的興趣部分的最大幾何模數(shù)。圖3示出了這種方法的基本思路。由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的CAD模型包括一組B-R印表面，B-Rep表面限定鑄件的邊界并且具有法線方向，法線方向定向成使得其指向慣量Q，Q在邊界表面上的p點處的最大幾何模數(shù)是包含在內(nèi)并且切向地接觸點P的最大珠(球)的半徑的1/3。對于在此描述的算法和思路，甚至在未完全包含在Q中時，切向地接觸邊界表面的珠(球)也是很重要的。假定具有在P點處切向地接觸表面并且接觸中的另一其他點q的珠(球)，則該珠(球)總體將與相交。與點P相關(guān)聯(lián)的最大的珠(球)僅是切向地接觸點P并接觸邊界上的至少一個其他點(如圖3中示出的q)的最小的珠(球)。通過定義，在點p處切向地接觸表面的珠(球)的中心X必定落在線X=P+hpR的某處，其中~是點p處的單位表面法線。當(dāng)該滾珠(球)也接觸點p時，通過的cos(a)的等式表達(dá)來計算R的值t、n(q-p)\\q-p||cos(or)=^-r=h-p\\2R(5)R_l^-Pf(6)現(xiàn)在尋找完全包含在Q中的最大的珠(球)變成簡單的最小化問題。對于一組參數(shù)表面3Q和點P，可從也切向地接觸點q*的最小的珠(球)中找到對任意的R(q)的最小值。然后，局部幾何模數(shù)是該最小珠(球)的半徑的1/3。此外，如上所述，幾何模數(shù)方法嚴(yán)重依賴鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計。制造過程通常應(yīng)用冷淬和其他熱修正來控制鑄件的凝固階段。為了解決與冷淬和其他熱變化相關(guān)聯(lián)的熱效應(yīng)，應(yīng)修改固有的幾何模數(shù)方法。圖4示出了修正的幾何模數(shù)方法的基本思路。在修正的幾何模數(shù)方法中，認(rèn)為鑄件的總熱量損失是若干部件的熱損失的組合，其通過組合局部幾何設(shè)計特征和局部熱傳遞機制來確定。通常，不容易得到總熱量損失；然而，倘若根據(jù)局部熱傳遞機制適當(dāng)?shù)丶?xì)分元件在模具/鑄件接口處的表面，可容易得到每個熱損失分量。為了獲得特定子表面區(qū)段-例如圖4中的q2的熱損失分量，使用與該特定子表面區(qū)段相對應(yīng)的珠(球)。在這樣的系統(tǒng)中，假定該珠(球)是與鑄件的金屬或合金相同的金屬或合金，同時認(rèn)為周圍區(qū)域與鑄造模具材料在該子表面區(qū)域與鑄件接觸的周圍區(qū)域相同。鑄件與鑄造模具之間的界面條件與在原始鑄造系統(tǒng)中限定的(條件)相同。對于整個珠(球)來說，這些假定形成各處相同的熱傳遞邊界條件。因此，作為一維軸對稱問題可容易地得到熱損失分量。在任意局部區(qū)域，可將熱傳遞機制分類為(1)模具擴散主導(dǎo)(砂型鑄造工藝的典型特征)；(2)部件擴散主導(dǎo)(注塑模制鑄造工藝的典型特征)；(3)界面熱傳遞主導(dǎo)(壓鑄工藝的典型特征)；以及(4)這些機制的組合。上面前三種機制中的任意一個的適當(dāng)應(yīng)用將進(jìn)一步簡化熱傳遞問題。該一維熱傳遞系統(tǒng)的參數(shù)包括對應(yīng)于原始鑄造系統(tǒng)中的局部熱量參數(shù)組的參數(shù)，包括初始溫度、潛熱、過熱、和主導(dǎo)的熱傳遞機制。因此，修正的幾何模數(shù)方法對初始鑄件設(shè)計金屬或合金特性和凝固參數(shù)是敏感的。一旦通過一維軸對稱問題組獲得全部單獨的熱損失率分量，如上所述，就可以容易地計算出興趣區(qū)域的修正幾何模數(shù)。因此，對于任何興趣區(qū)域，修正幾何模數(shù)算法不直接處理由鑄件設(shè)計限定的鑄件的整個的復(fù)雜邊界條件；相反，該算法處理多個一致且簡單的邊界條件以找到每個局部熱損失率分量。然后將這些值的時間平均值加在一起以獲得興趣區(qū)域的修正幾何模數(shù)值(總的熱損失率)。這種方法解決很多不同的鑄造模具材料和界面條件的問題，從而克服幾何模數(shù)方法在冷淬和其他熱變化方面的限制。圖5示出在氣缸蓋鑄件的計算出的幾何模數(shù)中的潛在變化。同時，圖6示出具有形成宏觀空隙的高度可能性的氣缸蓋鑄件的區(qū)域。具體地說，圖6識別出具有幾何模數(shù)大于3.92毫米(圖6A)的那些區(qū)域和具有幾何模數(shù)大于4.2毫米(圖6B)的那些區(qū)域。這樣一來，很明顯可能存在鑄件的若干區(qū)域(由圖6A和6B中的箭頭標(biāo)出)，在這些區(qū)域處，幾何模數(shù)大于周圍區(qū)域的幾何模數(shù)，其中較大的幾何模數(shù)表示宏觀空隙的熱點的區(qū)域。在凝固階段期間，這些區(qū)域?qū)⒆詈竽滩⑶倚纬珊暧^收縮空隙。因此，鑄造評估工具16識別出熱點區(qū)域及其具體幾何設(shè)計特征。鑄造評估工具16還可建議幾何設(shè)計所需的修正、或鑄件12的其他方面、或進(jìn)給器(冒口)應(yīng)該放置的位置、幾何設(shè)計不應(yīng)該被修改的位置?；谇笆鰞?nèi)容，鑄造評估工具16評估由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的幾何模數(shù)，該幾何模數(shù)是通過執(zhí)行仿真模塊30中的模擬鑄造過程或通過使用幾何模數(shù)計算器32對涉及知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列計算以獲得計算結(jié)果而確定出的。幾何模數(shù)的這些評估使得鑄造評估工具16能夠識別出形成鑄件缺陷的潛在可能性，并因此能夠確定鑄件設(shè)計12的鑄造能力。當(dāng)鑄造評估工具16發(fā)現(xiàn)在由鑄件設(shè)計12限定的鑄件中形成宏觀鑄件缺陷的潛在可能性不存在或僅在無關(guān)緊要的程度上存在時，然后，鑄造評估工具16通常將鑄件設(shè)計12確定為可鑄造，并因此適于制造，或至少是可制造的。相反，當(dāng)形成宏觀鑄件缺陷的潛在可能性存在時，至少在超出無關(guān)緊要的程度存在時，然后，鑄造評估工具16通常將鑄件設(shè)計12確定為不能鑄造，這樣一來，就必須修正鑄件設(shè)計12以便提供可鑄造的且可制造的鑄件設(shè)計12。殘余應(yīng)力評估工具18借助仿真模塊30評估通過模擬熱處理工藝處理的虛擬鑄造熱量，或評估由殘余應(yīng)力評估工具18的應(yīng)力水平計算器34所計算的結(jié)果。這兩個評估使得殘余應(yīng)力評估工具18能夠確定鑄件設(shè)計12的熱處理能力，即虛擬鑄件或由鑄件設(shè)計12限定的鑄件被熱處理的能力，其通常包括在微小應(yīng)力水平或沒有可能形成破裂或形成破裂的可能性很小的情況下加熱、保持在特定溫度或多個溫度下、以及淬火。更具體地，殘余應(yīng)力評估工具18評估在凝固冷卻和淬火過程期間使虛擬鑄件或由鑄件設(shè)計12限定的鑄件破裂的應(yīng)力水平和熱點。在鑄造狀態(tài)中，通常由于鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計，并且具體地由于形成鑄造模具的材料，鑄造應(yīng)力來自抵御收縮的阻力。在熱處理工藝的淬火階段期間，殘余應(yīng)力來自鑄件的非均勻冷卻。這種非均勻冷卻通常是由于鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計和所選擇的淬火介質(zhì)造成的。這樣一來，在凝固和淬火階段期間產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可使用知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)來計算，這些數(shù)據(jù)例如是但不限于材料構(gòu)成模型、淬火介質(zhì)、幾何設(shè)計、所使用的金屬或合金、以及所使用的模具材料。另外，金屬和合金在各種溫度下的延展特性可用作評估在鑄件中形成破裂的潛在可能性的準(zhǔn)則。在可利用仿真模塊30時可通過仿真模塊30計算應(yīng)力水平，通常也可計算變形程度。然而，在不能獲得或不使用仿真模塊30時，應(yīng)力水平、潛在的變形和潛在的形成破裂可在CAD環(huán)境下使用殘余應(yīng)力評估工具18的應(yīng)力水平計算器34來計算。應(yīng)力水平計算器34可使用經(jīng)驗方程通過鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計、金屬或合金、所選擇的鑄造工藝、所選擇的淬火介質(zhì)等計算變形和殘余應(yīng)力。因此，應(yīng)力水平計算器34可計算幾何分析器14的工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)來快速地確定由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的應(yīng)力水平。例如，在鑄造工藝的凝固階段，殘余應(yīng)力可表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>而在熱處理工藝的淬火階段，殘余應(yīng)力可表示為[_6]^quench=f(Ms,Ms,AT,hic,oc)其中，Ms是幾何模數(shù)(厘米)，擬,是由鑄件設(shè)計12限定的鑄件中的幾何模數(shù)梯度(厘米/厘米)，Ts是鑄件材料的固相線，ht。是在鑄造或淬火期間的界面熱傳遞系數(shù)，α是在鑄造或淬火期間的熱膨脹(收縮)系數(shù)，ΔT是淬火溫差，以及Rm是模具材料的阻力。例如，在從540°C到75°C水淬火的A356鑄件中的殘余應(yīng)力(單位MPa)可估計為對于表面拐角/角區(qū)域，σεεΑ=-1212+3333.3*(/W；+2^/^),以及對于所有其他區(qū)域，σr_iuen。h=-1212+3333.3*(Ms)。然后，可通過殘余應(yīng)力評估工具18評估應(yīng)力水平計算器34計算出的殘余應(yīng)力水平從而確定鑄件設(shè)計12的熱處理能力。更具體地，如果計算出殘余應(yīng)力，則殘余應(yīng)力評估工具18可評估所計算出的結(jié)果以識別出可能破裂的熱點，如圖7中所示，其識別出熱點區(qū)域(由圖7中箭頭所表示)具有在氣缸蓋鑄件中形成破裂的潛在可能性。如果識別出任何這樣的熱點，則殘余應(yīng)力評估工具18可建議修正鑄件設(shè)計12。例如，如果殘余應(yīng)力評估工具18確定僅通過修正鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計不能減小所識別出的熱點中的大的殘余應(yīng)力，則殘余應(yīng)力評估工具18可建議修正鑄件設(shè)計12以便采用不同的鑄造工藝或熱處理工藝，例如，不同的凝固階段或淬火階段。例如，相對溫和的淬火階段或介質(zhì)，例如與水淬火相比的空氣淬火，如圖8中所示，可顯著地減小殘余應(yīng)力。通常，金屬模鑄造趨于具有比砂型鑄造更大的鑄態(tài)殘余應(yīng)力。而且，通常，淬火過程越劇烈，殘余應(yīng)力和變形越大。對于同樣的合金和鑄造過程來說，與使用空氣淬火介質(zhì)相比，使用水淬火介質(zhì)，觀測到鑄件的不同區(qū)域或位置中的殘余應(yīng)力更大，如圖8中所示。因此，基于前述內(nèi)容，殘余應(yīng)力評估工具18評估由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的殘余應(yīng)力水平，該殘余應(yīng)力水平是通過仿真模塊30中的虛擬鑄件的模擬熱處理過程或通過使用應(yīng)力水平計算器34對涉及知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列計算以獲得計算出的殘余應(yīng)力水平結(jié)果而確定出的。殘余應(yīng)力的這些評估使得殘余應(yīng)力評估工具18能夠確定鑄件設(shè)計12的鑄件的應(yīng)力水平并且識別出在熱處理工藝期間形成鑄件的破裂和變形的潛在可能性，并因此能夠確定鑄件設(shè)計12的熱處理能力。當(dāng)殘余應(yīng)力評估工具18發(fā)現(xiàn)不存在或僅在無關(guān)緊要的程度上存在潛在的大的殘余應(yīng)力水平、潛在的破裂形成可能性、和/或潛在的變形可能性時，然后，殘余應(yīng)力評估工具18通常將鑄件設(shè)計12確定為可熱處理，并因此適于制造，或至少是可制造的。相反，當(dāng)至少在超出無關(guān)緊要的程度存在潛在的大的殘余應(yīng)力水平、潛在的破裂形成可能性、和/或潛在的變形可能性時，然后，殘余應(yīng)力評估工具18通常將鑄件設(shè)計12確定為不能熱處理，這樣一來，就必須進(jìn)行修正以提供可熱處理的且可制造的鑄件設(shè)計12。加工評估工具20評估由模擬加工過程的仿真模塊30計算并從其接收的結(jié)果或者評估由加工評估工具20的變形計算器36計算并從其接收的結(jié)果。對計算出的結(jié)果的評估使得加工評估工具20能夠通過其計算機動畫幾何設(shè)計確定由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的變形的潛在可能性，即，利用計算機動畫幾何設(shè)計確定鑄件的幾何尺寸精確性。另外，無論這些結(jié)果的來源如何，對這些結(jié)果的評估都使得加工評估工具20能夠確定鑄件設(shè)計12的加工能力，即，確定在沒有形成破裂的潛在可能性或具有形成破裂或不滿足尺寸和/或公差要求的微小可能性的情況下鑄件設(shè)計12被加工的公差。加工評估工具20通常評估由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的尺寸精確性和加工公差。例如，加工評估工具20評估壁厚、因熱和殘余應(yīng)力引起的總幾何變形、加工裕度的尺寸等?？捎赡M加工過程的仿真模塊30來計算并提供這種數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)。可替換地，可在CAD環(huán)境下利用加工評估工具20的變形計算器36來計算這種數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)。鑄件設(shè)計12的總體特性-例如體積和表面積可直接從CAD模型中獲取，而公差和表面凈整度要求可從知識數(shù)據(jù)庫24和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)中獲得。通常，加工表面具有例如大約3毫米的加工裕度。通常塞堵并隨后加工具有尺寸小于約3毫米的小的鑄造特征或具有大縱橫比的孔。另外，大的加工表面通常包括額外的加工裕度以使得能夠平行和垂直于數(shù)據(jù)點。同樣，通常填充需要精確打鉆的孔。再者，有益的是，在將設(shè)置孔的位置設(shè)置小型凹痕有助于后續(xù)的加工過程?？刹捎皿w積與表面積的比來計算鑄件特征，例如標(biāo)定壁厚，同時可根據(jù)上面的幾何模數(shù)方法計算限定區(qū)域的實際壁厚。通過評估計算出的結(jié)果，無論是由仿真模塊30提供的還是由變形計算器36提供的，加工評估工具20便能夠確定出違反壁厚約束的鑄件區(qū)域，例如最小和最大允許壁厚以及在毗鄰區(qū)域或鄰近區(qū)域上急劇的厚度變化。鑄件尺寸的精確性通常取決于所使用的鑄造過程。僅舉例，表4列出了非熱處理砂型鑄造部件上的尺寸公差。表4非熱處理砂型鑄造部件上的尺寸公差<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>除了為了鑄件尺寸的變形而針對知識數(shù)據(jù)庫24和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)評估鑄件設(shè)計12外，可通過加工評估工具20評估鑄件在凝固和可能的熱處理之后的實際尺寸精確性。如上所述，當(dāng)可利用仿真模塊30時，可通過仿真模塊30將計算出的結(jié)果集成到加工評估工具20中單獨地計算因收縮和/或變形引起的實際尺寸變形，以便確定鑄件設(shè)計12的加工能力。還可在CAD環(huán)境下通過加工評估工具20的變形計算器36計算鑄件的實際尺寸精確性。變形計算器36可使用經(jīng)驗方程，所述經(jīng)驗方程使收縮和變形與鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計、金屬或合金、所選擇的鑄造、熱處理、和/或加工過程、所選擇的淬火介質(zhì)等直接相關(guān)聯(lián)。因此，變形計算器36可計算幾何分析器14的知識數(shù)據(jù)庫24和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)以便快速地計算虛擬鑄件的尺寸精確性。例如，在鑄造工藝的凝固階段，收縮(Δ1)和變形(μ)可被表示為Alcast=f(l，Ts，α,RJMcasl=f(Ms,Ms,TsAa,^,Rm)而在熱處理工藝的淬火階段，尺寸改變(Δ1)和變形(μ)可被表示為ΔIquench=f(l,AT，htc，α)μ^=f{Ms,Ms,hT,htc,a)其中Ms是幾何模數(shù)(厘米)，Λ^是鑄件中的幾何模數(shù)梯度(厘米/厘米)，1是鑄件的特定部分或組成部分的特征長度，Ts是鑄件材料的固相線，htc是在鑄造或淬火期間的界面熱傳遞系數(shù)，α是在鑄造或淬火期間的熱膨脹(收縮)系數(shù)，△T是淬火溫差，以及Rm是模具材料的阻力。例如，在從540°C到75°C水淬火的A356鑄件中的變形(單位mm)可估計為對于表面拐角/角區(qū)域，/^enrf=18.3+16*+以及對于所有其他區(qū)域，μquench=18.3+16*ln(Ms)。例如，圖9示出水淬火的氣缸蓋的從變形計算器36的經(jīng)驗方程中計算出的變形和尺寸變化。當(dāng)計算出收縮，并且特別是變形時，可以識別出潛在變形的熱點、或尺寸精確性的變化。如果識別出任何這些熱點，則加工評估工具20可建議修正鑄件設(shè)計12。例如，如果加工評估工具20確定僅通過修正鑄件設(shè)計12的幾何設(shè)計不能減小所識別出的熱點中的大的變形和/或收縮，則加工評估工具20可建議修正鑄件設(shè)計12以便采用不同的鑄造工藝或熱處理工藝，例如，不同的凝固階段或淬火階段。例如，相對溫和的淬火階段或介質(zhì)，例如空氣淬火，可顯著地減小變形。因此，基于前述內(nèi)容，加工評估工具20評估由鑄件設(shè)計12限定的鑄件的尺寸精確性、潛在的收縮、潛在的變形、和/或潛在的破裂形成可能性，所述尺寸精確性、潛在的收縮、潛在的變形、和/或潛在的破裂形成可能性是通過仿真模塊30中的虛擬鑄件的模擬加工或通過使用變形計算器36對涉及知識數(shù)據(jù)庫24的數(shù)據(jù)和/或工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算以獲得計算結(jié)果而確定出的。這些評估使得加工評估工具20能夠確定鑄件設(shè)計12的加工能力。當(dāng)加工評估工具20發(fā)現(xiàn)不存在或僅在無關(guān)緊要的程度上存在尺寸精確性的重大變化、潛在的重大收縮、潛在的大變形、和/或潛在的破裂形成可能性時，然后，加工評估工具20通常將鑄件設(shè)計12確定為可加工，并因此適于制造，或至少是可制造的。相反，當(dāng)至少在超出無關(guān)緊要的程度存在尺寸精確性的重大變化、潛在的重大收縮、潛在的大變形、和/或潛在的破裂形成可能性時，然后，加工評估工具20通常將鑄件設(shè)計12確定為不能加工，這樣，就必須進(jìn)行修正以提供可加工且可制造的虛擬鑄件。如上所述，當(dāng)鑄件設(shè)計12分別被幾何分析器14、鑄造評估工具16、殘余應(yīng)力評估工具18或加工評估工具20確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工時，相應(yīng)的分析器或評估工具便會建議修正鑄件設(shè)計12以便為了制造目的而優(yōu)化鑄件設(shè)計12。因此，修正鑄件設(shè)計12包括修正專用于鑄件設(shè)計12的工作數(shù)據(jù)庫26的數(shù)據(jù)。可以想到的是，按照建議修正的鑄件設(shè)計12可由系統(tǒng)10進(jìn)行可制造性評估，從而確保無需進(jìn)一步的修正來提供可制造的修正鑄件設(shè)計12。本發(fā)明的另一個示例性實施方式總體上涉及一種評估鑄件設(shè)計12的可制造性的方法。該方法總體上包括提供包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具的系統(tǒng)；通過分析鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則來使用幾何分析器確定鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；通過使用鑄造評估工具的幾何模數(shù)計算器評估鑄件設(shè)計以確定在由鑄件設(shè)計限定的鑄件中是否存在形成鑄造缺陷的潛在可能性而使用鑄造評估工具確定鑄件設(shè)計的鑄造能力；通過使用殘余應(yīng)力評估工具的應(yīng)力水平計算器評估鑄件設(shè)計以確定由鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和形成破裂的潛在可能性而使用殘余應(yīng)力評估工具確定鑄件設(shè)計的熱處理能力；通過使用加工評估工具的變形計算器評估鑄件設(shè)計以確定由鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性和該鑄件中形成破裂的潛在可能性而使用加工評估工具確定鑄件設(shè)計的加工能力；以及，如果鑄件設(shè)計分別被幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具或加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則通過按照幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個的建議修正鑄件設(shè)計來優(yōu)化鑄件設(shè)計以便制造。可以想到的是，該方法可進(jìn)一步包括評估按照幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計的可制造性。應(yīng)當(dāng)指出的是，在此對實施方式的以特定方式“構(gòu)造”或體現(xiàn)特定特性或以特定方式工作的部件的陳述是與預(yù)期使用的陳述相對的結(jié)構(gòu)化陳述。更具體地，在此以部件被“構(gòu)造”的方式所做的參考表示部件的現(xiàn)有物理情形，因此，應(yīng)該認(rèn)為是部件的結(jié)構(gòu)化特點的明確陳述。應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)在此使用時，類似“通?！薄ⅰ俺Ｒ姷摹?、和“經(jīng)常”的術(shù)語不用于限制所要求保護(hù)實施方式的范圍，或者不用于暗示某些特征對于所要求保護(hù)實施方式的結(jié)構(gòu)或功能是關(guān)鍵的、必要的或甚至重要的。相反，這些術(shù)語僅旨在識別實施方式的具體方面或強調(diào)可能使用或可能不使用在具體實施方式中的可替換或額外的特征。為了描述和限定本文中的實施方式的目的，應(yīng)當(dāng)指出的是，術(shù)語“大體上”、“顯著地”和“近似地”在此用于代表固有的不確定性程度，其可認(rèn)為是任何的定量比較、值、測量或其他表達(dá)。術(shù)語“大體上”、“顯著地”和“近似地”在此還用于表示在不引起相關(guān)主題的基本功能變化的情況下定量表達(dá)可從所陳述的參考值改變的程度。已經(jīng)詳細(xì)地并且參考其特定實施方式描述了本發(fā)明的實施方式，顯而易見的是，在不偏離所附權(quán)利要求限定的實施方式的范圍的情況下可以做出改型和變型。更具體地，雖然在此將本發(fā)明的實施方式的某些方面確定為優(yōu)選的或特別有益的，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的實施方式并非僅限于這些優(yōu)選方面。權(quán)利要求一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個，其中所述幾何分析器分析所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以便確定是否符合鑄件制造原則的幾何設(shè)計規(guī)則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；所述鑄造評估工具評估由所述鑄件設(shè)計限定并通過仿真鑄造工藝鑄造的虛擬鑄件，所述虛擬鑄件被評估以便確定鑄造缺陷的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；所述殘余應(yīng)力評估工具評估通過仿真熱處理工藝進(jìn)行熱處理的所述虛擬鑄件以便確定應(yīng)力水平和破裂的形成從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；所述加工評估工具評估通過仿真加工工藝進(jìn)行加工的所述虛擬鑄件以便確定破裂的形成和尺寸精確性中的至少一個從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；并且如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行修正以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行的修正包括修正下列各項中的至少一個所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、所述鑄件設(shè)計的金屬或合金、形成鑄造模具的材料、淬火介質(zhì)、所述鑄件設(shè)計的加工裕度的尺寸、鑄造工藝、熱處理工藝和加工工藝。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，按照所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個的建議修正的鑄件設(shè)計由所述系統(tǒng)來進(jìn)行可制造性評估。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幾何分析器包括幾何鑄件設(shè)計工具，所述幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生所述鑄件設(shè)計的所述幾何設(shè)計，以便由所述系統(tǒng)進(jìn)行可制造性評估。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幾何分析器識別并接受由常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具產(chǎn)生的鑄件設(shè)計的可制造性評估并且與常規(guī)幾何鑄件設(shè)計工具兼容以便集成和運行。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于執(zhí)行仿真鑄造工藝、仿真熱處理工藝和仿真加工工藝中的至少一個的仿真模塊。7.一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作數(shù)據(jù)庫、幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個，其中所述工作數(shù)據(jù)庫包括與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)；所述幾何分析器包括搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫，所述搜索引擎和知識數(shù)據(jù)庫分析所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定是否符合鑄件設(shè)計原則從而確定所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計能力；所述鑄造評估工具包括幾何模數(shù)計算器，所述幾何模數(shù)計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成鑄造缺陷的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的鑄造能力；所述殘余應(yīng)力評估工具包括應(yīng)力水平計算器，所述應(yīng)力水平計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中的應(yīng)力水平和在由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性從而確定所述鑄件設(shè)計的熱處理能力；所述加工評估工具包括變形計算器，所述變形計算器計算所述工作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以評估所述鑄件設(shè)計以便確定由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件中形成破裂的潛在可能性和由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件的尺寸精確性從而確定所述鑄件設(shè)計的加工能力；并且如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具和所述加工評估工具中的至少一個建議對所述鑄件設(shè)計進(jìn)行修正以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工作數(shù)據(jù)庫被集成到所述幾何分析器中。9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述知識數(shù)據(jù)庫包括與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述工作數(shù)據(jù)庫的與制造由所述鑄件設(shè)計限定的鑄件有關(guān)的數(shù)據(jù)包括下列各項中的至少一個所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計、形成鑄件的金屬或合金或者金屬與合金兩者、形成鑄造模具的材料、鑄件的淬火介質(zhì)、鑄件的加工裕度的尺寸、形成所述鑄件設(shè)計的鑄造工藝、熱處理鑄件的熱處理工藝、加工鑄件的加工工藝，并且所述知識數(shù)據(jù)庫的與鑄件制造原則有關(guān)的數(shù)據(jù)包括下列各項中的至少一個幾何設(shè)計規(guī)則、用于形成鑄件的各種金屬和合金的特性、用于形成鑄造模具的各種材料的特性、用于冷卻鑄件的淬火介質(zhì)的特點、各種鑄造工藝的特點、各種熱處理工藝的特點、各種加工工藝的特點、鑄件的各種加工裕度的尺寸、各種熱處理工藝的各種加熱階段的特點、各種鑄造工藝的各種凝固階段的特點、各種熱處理工藝的各種淬火階段的特點。全文摘要一種用于評估鑄件設(shè)計的可制造性的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括幾何分析器、鑄造評估工具、殘余應(yīng)力評估工具和加工評估工具中的至少一個。所述幾何分析器分析所述鑄件設(shè)計的幾何設(shè)計以確定其幾何設(shè)計能力，所述鑄造評估工具評估所述鑄件設(shè)計以確定其鑄造能力，殘余應(yīng)力評估工具評估所述鑄件設(shè)計以確定其熱處理能力，而加工評估工具評估評估所述鑄件設(shè)計以確定所述鑄件設(shè)計的加工能力。如果所述鑄件設(shè)計分別被所述幾何分析器、所述鑄造評估工具、所述殘余應(yīng)力評估工具或所述加工評估工具確定為不能幾何設(shè)計、不能鑄造、不能熱處理、或不能加工，則建議修正所述鑄件設(shè)計以便為了制造而優(yōu)化所述鑄件設(shè)計。文檔編號G06F17/50GK101807220SQ20101000491公開日2010年8月18日申請日期2010年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者Q·王,Y·王申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司