3第三章 三维造型应注意的问题

3-3-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接口，如何选择CAD系统？（n°.3）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？（no.3）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如何灵活应用“优先级别”功能？（No.3）“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，称为公共实体空间（见图3-4所示），在后续华铸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）。图3-1装配图r图3-3砂芯实体图3-4图3-1装配图r图3-3砂芯实体图3-4公共空间（剖面线部分）2）“优先级别”的应用原则准确者优先：空间形状越准确，其优先级别越高。优先级是动态的：不一定砂芯都优先，准确者优先。各实体都准确（无公共空间）时，“优先级别”无意义。实体间不重叠（无公共空间）时，“优先级别”无意义。—般铸型的优先级别最低，可以将铸型造成实心六面体。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。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“4.3.3优先级别选择”）。3.4如何输入砂箱，如何确定合适的吃砂量？（No.3）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？（No・3）1）熔模铸造：不需输入模壳，华铸CAE的前处理可以自动产生模壳。参见本书4.3・5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（对称）”计算技术？（No.3）1）何谓“任意绝热（对称）”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。2）使用“任意绝热”计算技术应注意的问题：铸件必须在一个或多个方向对称。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。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。

绝热材料作为单独实体，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4・3・2“STL选择”。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。绝热材料不是保温材料，不是保温冒口套。3.7STL输出规则（No・3）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（no.3）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，女口下图所示。并分别输出了各实体对应的STL文件，包括:cast.stl（铸件）,core.stl（砂芯）,gating.stl（浇注系统）,riser.stl（冒口）,mold.stl（铸型）。上述STL文件放在华铸CAE系统目录下的EXAMPLES子目录下（例如D:\ZGCAE90\EXAMPLES3・8实例（no.3）图3-8各实体的装配图3.9STL预览/装配/造型（no.4）检查各实体装配关系是否正确；还可添加或修改铸造中所需的浇、冒口和冷铁等组件。用户通过调用华铸CAE文件（E）视51（刃设置（3建複（◎帮助（d）□aw訓丨5|stl检查各实体装配关系是否正确；还可添加或修改铸造中所需的浇、冒口和冷铁等组件。用户通过调用华铸CAE文件（E）视51（刃设置（3建複（◎帮助（d）□aw訓丨5|stl~回Model:19名称:cast3赖色：R6G252B16画隐藏画删除回雇性：回Model:29名称：core9硕色:R1G190B2129隐藏画删除主控平台的“STL预览”前处理系统的“STL预览/装1称色藏赊性2称色藏際性3称色藏際性4称色藏際性del若埶隐删雇del若硕隐删雇del名硕隐删犀del若顾隐删雇LModModBBBBBModBBBBBModaaaaaSTL回回回回回釦A>z忌1函戛Q中配”命令来运行该功能。其主界面如右图所示。图该功能。其主界面如右图所示。图3-9STL预览/装配/造型可以通过操作弹出式菜单或工具栏来操作系统。3.9.1主窗口菜单本系统的主窗口菜单如下图所示。文件（日视图迪设置連模（密帮助（也

图3-10主窗口菜单文件菜单文件菜单如下图。图3-11文件菜单新建：点击新建命令后，系统将清除工作区中的所有实体模型。打开：用户通过该命令可打开一个MDL文件格式的文件。保存：当造型及其它操作完成后，用户可点击该命令，将数据保存为一个MDL文件，可供下次导入系统。导入：用户通过该命令可导入一个STL文件格式的文件，并在工作区中渲染文件实体。导出：用户可将具有一定装配关系的实体选中（如果未选中任何实体模型，系统将无法导出数据），然后导出为一个STL文件。退出：用户通过该命令可以将所有窗口关闭，同时退出本系统。视图菜单视图菜单如下图。

*状态栏（勺修改©►

显示（虫►

模型㈣►图3-12视图菜单①修改：修改命令包含如下图所示的相关操作。图3-13视图菜单“修改命令”显示：显示命令包含如下图3-14所示的相关操作。图3-14视图菜单“显示命令”模型：模型命令包含如下图所示的相关操作。

*状态栏修改©模型㈣►线架图"实体图图3-15视图菜单“模型命令”设置菜单设置菜单所下图所示。设置⑸*显不/隐藏背員颜色图3-16设置菜单显示/隐藏：点击该命令，可将系统左边的树型列显示或隐藏。背景颜色：用户点击该命令，可进行工作区的背景颜色修改和保存。建模菜单建模菜单如下图3-17所示。造型©爆炸切片⑤图3-17设置菜单造型：用户点击造型命令后，系统将动态创建造型工具条，可进行浇冒口和冷铁等铸件的设计和修改操作。爆炸：用户点击爆炸命令后，系统将动态创建实体动态托动工具条，用户可利用鼠标动态地托动工作区中的单个实体，也可使众多实体沿着不同的方向移动。

切片：用户点击切片命令后，系统将动态创建切片工具条，用户可选择不同的轴向将实体剖切，可观察实体内部的几何关系。帮助菜单帮助菜单如下图所示。帮助®关于InteCasCCAD®...图3-18帮助菜单3.9.2工具栏1.主窗口工具条主窗口工具条的具体命令如下图所示新打保

建开存nidimdl主窗口工具条的具体命令如下图所示新打保

建开存nidimdl导f入出文文

件件帮助实体图线框图轴侧图.卜视图府视图右视图左观图后视图主视图旋转零件平移零件缩放零件局部放大全图显示打卄切片丁具条打开爆炸丁具条打开造型丁具条图3-19主窗口工具条工具条上各命令操作同主窗口菜单中所介绍。（略）2.造型工具条用户可用导入命令导一个STL文件，或利用打开命令打开一个MDL文件，然后调可或旋转到适当的角度和位置。点击造型命令，系统将动态创建一个造型工具条，如下图所示。慘改模型删除模塑拾取三维坐标立方体柱体慘改模型删除模塑拾取三维坐标立方体柱体直浇道图3-20造型工具条修改模型：选中修改模型命令，双击所要修改的实体模型，系统将弹出相应对话框供用户修改相应参数。注：此修改只针对本系统所生成的实体，在其它三维CAD造型软件下生成的实体无法修改。删除模型：用户通过该命令可删除一个实体。拾取三维坐标：当用户选中立方体，棱体或其它实体图标后，此命令变为可用，用户可点击该命令，拾取工作区中实体表面的一个点。各实体：用户可选中其中一个命令，系统将弹出相应的对话框。用户可输入相应参数，从而生成实体。某一实体参数对话框如下图所示。单桩；mm「半径、高*轴向轴向：广xCy(*zrl：12rl：12图3-21某一参数对话框用户可输入起始位置，或用拾取操作拾取实体表面某一点；也可用滑动长改变相应参数，并可用鼠标中键微调滑动条的值。根据实际需要可在x,y,z轴向建模，在某一铸件上新建一圆柱体如下图所示。合华铸CAD/lnteCast_CAD_'亘X文件匡）视图（巧设置⑤I建模（也帮助I出©00®0o中半径、高、轴向轴向：「x<*yCz半径：20高：100起始也置■>■>-J，称色我降性2称色藏B性-名颤隐删属del:名颜隐删属-»99»»MO»»»»»riserREG77E1石圆拄R128G128B255就绪图3-22某一圆柱造型图示3.爆炸工具条用户点击爆炸命令后，系统将动态生成爆炸工具条如下图所示。17-：/■空°少•也:E善|：-说：'7-H1-■：-ij州H|1'图3-23爆炸工具条①选中：用户点击选中命令，然后点击工作区中的实体，实体如被选中将改变颜色，这时移位命令变为可用。②托动：用户选择该命令后，鼠标改变形状。然后对准工作区中的任一实体，按住鼠标不放，移动鼠标实体则随着鼠标移动。③移位：此命令只有用户单击选中命令，并选择某一实体后，才可处于可用状态。当用户单击该命令后，弹出移位对话框所下图3-24所示。用户可选输入各坐标轴上所需移动的距离，移动后实体如图3-25所示。bTLEl回castF'6G252B16coreR.1G190B212gatingF'172G81B6riserF'149G77B153就绪5TL|文件（日视图㈣设置⑸建模她数宇X图3