第三章 三维造型应注意的问题

1、第三章 三维造型应注意的问题华铸CAE是基于真三维的铸造过程分析优化系统，因此，用户做任何分析工作的第一步，是将分析对象的三维形体输入到电脑中去。现将有关注意问题总结如下：3.1 华铸CAE可以与哪些CAD系统接口，如何选择CAD系统？三维造型工作是利用商品化的三维造型软件来完成的。华铸CAE集成系统可以与目前几乎所有流行的三维CAD系统进行数据交换，这些系统包括：AutoCAD、MDT、UG-II 、Solidedge、PRO/ENGINEER、 I-DEAS、CADAM、SolidWorks、EUCLID、CATIA 等。用户可以任意选择上述CAD系统，华铸CAE对这些CAD系统的唯一要求

2、是：这些系统必须提供STL接口。而实际上上述绝大部分CAD系统都带有STL出口模块，是它们的标准配置。用户在选择CAD系统时主要考虑欲分析对象形体的复杂程度，产品的形状很复杂时最好采用性能较好CAD系统。目前来说UG-II 、Solidedge、PRO/ENGINEER、 I-DEAS、SolidWorks都是不错的选择。建议用户最好不要采用AutoCAD，其三维造型功能有限，并且输出的STL错误较多。3.2 华铸CAE对三维造型工作有何要求？1）华铸CAE要求用户必须准确地、全面地进行三维造型。分析对象的各个组成部分应全部进行三维造型，例如铸件、浇注系统、冒口、砂芯、冷铁、冒口套、铸型等，只

3、要实际生产有的实体，造型时均应输入到电脑中去。2）不同材质的实体，造型时必须分开。例如铸件与冷铁必须是两个实体，分开造型。3）相同材质的实体，可分开，也可不分开。例如铸件、浇注系统与冒口的材质相同（充满时都是金属），造型时可以将此三部分作为一个实体进行造型，也可分开作为三个实体。系统建议最好分开造型，这样会带来很多好处。4）各个实体必须按实际生产情况进行正确的装配。5）三维造型工作是一个繁琐的工作，占整个分析工作量的90%以上。不过华铸CAE提供“优先级别”功能，可以使用户的三维造型工作事半功倍，因此，用户应灵活应用“优先级别”功能6）用AutoCAD造型时尽量少做、迟做布尔运算。3.3 如何

4、灵活应用“优先级别”功能？“优先级别”是华铸CAE特有的功能，灵活应用可以大大降低用户的三维造型工作量。1）何谓“优先级别”？ 以下图所示的阀体铸件为例，分析对象由铸件与砂芯组成。如没有“优先级别”功能，用户应将铸件的准确形状（铸件内部应准确掏空）、砂芯的准确形状输入电脑，再进行正确装配（如图3-1）。利用优先级别功能，可以只输入实心的铸件实体（内部不挖空，见图3-2），而将砂芯实体准确输入（见图3-3），将两者装配。这样装配后的砂芯空间同时为铸件和砂芯占有，称为公图3-1 装配图 图3-2 实心的铸件实体图3-3 砂芯实体 图3-4 公共空间（剖面线部分）共实体空间（见图3-4所示），在后续

5、华铸CAE前处理网格剖分软件中，定义砂芯的优先级别高于铸件，则公共空间属于砂芯，这样，铸件自动被掏空，从而形成准确的铸件实体图（由不准确变为准确）。 2）“优先级别”的应用原则 A准确者优先：空间形状越准确，其优先级别越高。 B优先级是动态的：不一定砂芯都优先，准确者优先。 C各实体都准确（无公共空间）时，“优先级别”无意义。 D实体间不重叠（无公共空间）时，“优先级别”无意义。 E一般铸型的优先级别最低，可以将铸型造成实心六面体。 F砂芯与铸型材质一致时，无需输入砂芯，只需输入铸型，“优先级别”功能会自动造出砂芯。 G用户应准确了解各实体的优先级别次序，不能错序。后续的前处理网格剖分部分将要

6、求用户输入各实体的优先级别次序（参见前处理部分说明的“ 优先级别选择”）。3.4 如何输入砂箱，如何确定合适的吃砂量？ 用户无需特意输入砂箱，不管是常见的规则砂箱，还是异形砂箱。用户只需输入铸型，可以将铸型造成实心正六面体，一般铸型的优先级别最低，这样铸型将被其他实体自动挖出。 输入铸型时，吃砂量不宜过大，对一般铸件而言，吃砂量取100-200mm就足够了，对于一些小件吃砂量还可以再缩小。吃砂量过大，对计算的准确性没有任何帮助，反而会大大增加计算的网格数，降低计算效率。当然，吃砂量也不能过小，否则会影响计算的准确性。3.5 特种铸造方式情况下，三维造型注意哪些事项？1） 熔模铸造：不需输入模壳

7、，华铸CAE的前处理可以自动产生模壳。参见本书节的“其他参数”。2） 低压铸造：不需要输入全部升液管，只需输入与浇口相连的部分，注意升液管与铸件造型时一定要分别造型。3） 压力铸造：不需要输入压射室的实体形状，浇口与铸件造型时一定要分别造型。3.6 如何使用“任意绝热”计算技术？1）何谓“任意绝热”计算技术？ “任意绝热”是华铸CAE系统提供的另一项特别技术，它只适用于对称件的纯传热计算（凝固计算），对于任意件不适应，也不适应流动及耦合计算。 所谓“任意绝热”，有别于目前其他软件规定只能在某一个方向上绝热。华铸CAE引入“绝热材料”这一新概念，注意绝热材料不是保温材料。用户在分析对称件的凝固过

8、程时，可以只输入铸件对称的一部分，而在对称面上输入一层“绝热材料”（见图3-6）。这样可以大大降低计算的网格数，提高计算速度。引入“绝热材料”后，造型时对铸件的放置方向不做任何要求，并且通过采用多个“绝热材料”实体，可以实现多方向绝热（如果铸件多方向对称的话），见图3-7所示，进一步降低计算网格数。 图3-5 全部计算 图3-6 对称绝热计算 图3-7 多方向对称绝热 2） 使用“任意绝热”计算技术应注意的问题： A铸件必须在一个或多个方向对称。 B绝热材料必须保证能将整个对称面全部覆盖，且与铸件对称面紧密接触，没有间隙。C 绝热材料的厚度不宜过大，但必须大于一个剖分网格的尺寸。 D绝热材料作

9、为单独实体，独立输出STL文件，在剖分网格给STL文件赋材质属性时务必要选择“绝热材料”，参见本书 “STL选择”。E 即使采用“任意绝热”计算技术，也还要输入铸型实体，不过此时的铸型尺寸要小得多, 能把铸件和绝热材料包围即可。F 绝热材料不是保温材料，不是保温冒口套。3.7 STL输出规则三维造型完毕后，后续的工作就是输出STL文件以供华铸CAE系统使用。输出STL有以下要求：1）输出STL以前，各实体的绝对坐标一定保证符合装配状态。2）材质不同的实体，STL一定不同。例如铸件与冷铁必须是两个STL文件。3）材质相同的实体，STL可分开，也可不分开。例如铸件、浇注系统与冒口的材质相同（充满时

10、都是金属），可以将此三部分作为一个实体进行造型，输出一个STL文件；也可分开作为三个实体，输出三个STL文件。系统建议最好分开输出，这样会带来很多好处。4） STL文件命名要见名知意。不应命名为 1.STL, 2.STL, 3.STL或 A.STL, B.STL, C.STL等。而应命名为CAST.STL, CORE.STL, MOLD.STL.或 铸件.STL, 砂芯.STL, 铸型.STL 等。5） STL文件名不宜过长，文件名中不能有空格。6）要全面正确输出各实体的STL，不能多，不能少。7）中高档CAD系统输出STL时都有输出精度选择，就铸造而言，精度不宜太高，一方面铸造不需要很高的精度，另一方面，精度太高会导致STL文件大小急剧增大，剖分速度变慢。8）利用AutoCAD进行造型时，必须保障各实体的任意坐标为非负值，才能输出STL文件。3.8 实例 利用PRO/E系统，我们对一个实际铸造对象（包括铸件、铸型、砂芯、浇注系统、冒口、砂芯）进行了造型，如下图所示。并分别输出了各实体对应的STL文件,包