低压铸造技术是实现铸件少余量、无余量加工，同时也是铸件精密化、薄壁化、轻量化和节能化的重要措施。由于低压铸模设计的复杂性，使其不仅设计周期长，而且对设计人员的要求高，因而设计人员的培养时间长。这些都有碍于产品的更新换代，有碍于企业竞争力的提高。为了提高低压铸模设计的技术水平、缩短设计周期，加快制造进度，开发用于低压铸模的CAD系统是十分必要的。

　　以UG为开发平台，开发了低压铸模工装设计系统。系统利用UG强大的图形处理功能和装配设计能力，以面向装配的设计思想为指导，结合低压铸模设计特点，并充分考虑到设计过程的并行性，大大缩短了模具的设计时间，提高了模具设计的灵活性。系统功能低压铸模CAD系统按照其功能可分为五大模块：初始化、毛坯处理、外模及浇注系统设计、砂箱设计、芯盒设计，系统模块结构。

　　为了尽可能使模具的不同部分能同时进行设计，以缩短模具的设计时间，系统充分考虑了低压铸模设计的并行性。初始化模块给出了每个模块所需的初始化信息，它是整个系统的共享信息，每一个模块能对它进行重新定义。这些信息可控制毛坯处理、外模及浇注系统设计、砂箱设计、芯盒设计等模块协调工作，实现低压铸模的并行设计。

　　此外，在每一个模块内部，系统利用了多线程技术，以加快系统运行速度。

　　参数的传递系统的五个模块分别完成不同的功能，彼此之间相互独立，这样有利于系统的开发和维护。

　　但它们又是一个有机的整体，彼此通过参数的传递，相互关联，相互影响。为了能顺利地在各个模块之间交换信息，保证它们对参数引用的一致性，使各模块产生的图形实体能自动关联，同时保持各模块的独立性，系统在初始化阶段建立了一个各模块共享的数据存储文件。数据存储文件是整个系统交换信息的场所，它记录着各模块之间需要交互的所有信息，如毛坯尺寸，收缩率、余量、外模尺寸等，并对每一个参数给定了初始值。模块间参数传递方式见图2，虚线连接表示各模块不是直接交换数据，而是通过数据文件间接实现参数传递。数据存储文件除了存贮相关数据外，还要求能实现参数的关联，即：一个参数变化时，涉及到它的不同图形实体能同时更新。数据存储文件若采用文本文件格式，必然不能实现各模块的自动相关，每一个参数的修改，系统都要做额外的处理。为了解决这一问题，系统利用UG的数据关联功能，将需要在各模块之间传递的参数定义为UG模型的表达式实体。各模块对参数的修改，就变为对UG表达式的修改。利用UG系统的功能，就可以实现各模块产生图形实体的自动更新。各个模块直接引用数据文件中的相关数据，在必要时进行修改，通过UG的关联机制同时更新着与被改动参数有关的各个实体。

　　此外，该数据文件也记录了模具的设计进度。

　　在某些设计尚未完成时，它将控制某些模块不能触发，而是直接激活前续模块。

　　毛坯的处理毛坯的形状和尺寸，与外模，特别是芯盒有着密切的关系，所以毛坯处理的成功是其他模块正常工作的前提。为了使铸件的产品设计能与模具设计并列进行，节省模具的设计时间，毛坯处理能以立即选择和过后选择零件两种不同方式进行，而不会影响其他模块。当然这种并行的可能性要视其他模块的工作是否与零件的外形或内型紧密相关而定，若与铸件形状紧密相关，则在没有选择铸件时，该模块无法激活。否则用户只要输入关于铸件的相关参数，如高度，外形形状（圆形或方形等），参数（直径或边长）等等，这些尺寸不必十分精确，只要与实际的铸件的相关尺寸接近就可以。当铸件造型完成时，系统将根据铸件的实际尺寸更新有关铸件的参数。毛坯处理模块根据数据文件中的信息，判断在初始化阶段，用户是否选择了铸件，从而确定以哪种方式进行工作。

　　（1）分型面的确定铸件分型面的选择正确与否是铸造工艺合理性的关键之一。此子模块，以交互式的方式，确定铸件的分型面。

　　（2）处理孔洞与槽为了使铸件的外形面与内形面分开，或其他工艺和结构上的原因，铸件上的某些孔特征与槽特征必须去掉或修补。此子模块根据用户的选择，修补相应的孔或糟。

　　（3）添加脱模斜度为了使砂型能顺利地与模具分离，必须在铸件的局部，特别是镶件和筋条，加上脱模斜度。

　　（4）铸件的收缩率，此模块按照三种方式处理铸件的收缩率：①各个方向的收缩率相同，即一致收缩方式；②轴向径向方式，即轴向和径向不同；③各个方向的收缩率都不同的方式。用户可以针对铸件的不同特点选择不同的收缩方式。

　　镶件的设计型芯砂型做好后，要从模具中顺利地脱离出来，但由于模具的局部突出结构，使得无法在不破坏砂型的情况下，顺利的脱模。这种突出的局部可以做成镶件，该镶件可以在开模前从模具的外部或内部取下，从而使砂型能脱离模具。同时，为了给镶件进行定位，在它的某个部位要加上定位装置。模具上除了这种因阻碍型芯砂型脱模的结构需设计成镶件外，还有些部位，它们虽然不会阻碍脱模，但出于加工或结构方面的考虑，仍然需要将它们做成镶件。镶件分为三类：活动式、半活动式、固定式。阻碍型芯砂型脱模的突出部分一般做成活动式镶件。对于为了便于加工而在局部所加的镶件，若它比较大，可以考虑采用半活动式镶件。砂型做好后，它们可以从模具上取下来，在需要用到时才装到模具上；若镶件比较小，则可以采用固定式镶件，这种镶件使用粘合剂直接固定到模具上，不能取下来。对于这三种不同的方式，系统将由不同的模块来完成。

　　a.活动式b.半活动式c.固定式由于镶件的形状复杂多变，导致镶件的设计自动化程度很低，设计人员要针对特定的形状分别进行设计，且镶件及取下镶件后的零件一般是分开设计，然后将它们进行装配，这种设计方法必然造成重复造型。若希望修改镶件，也必须分别修改镶件和取下镶件后的零件，且在修改过程中，它们之间的装配关系也可能被破坏，不得不重新装配，这无疑增加了设计人员的额外的工作量。

　　针对这些弊端，系统根据面向装配的思想，采取自顶向下的镶件设计方法。其设计思路是：首先，生成镶件的包容体，并以该包容体做相应的处理，使包容体的形状和尺寸尽量与所需镶件相符，从而得到镶件，最后从原始零件取下镶件，得到取下镶件后的零件。基于这种方法产生的镶件与零件之间没有装配关系，只存在相互的位置关系，所以不用顾虑因为镶件的修改而丢失装配信息，而且UG提供的相关拷贝功能，能够保持镶件以零件之间的相关性，使得修改镶件时，零件自动做出相应的调整，从而避免重复劳动。