3第三章 三維造型應(yīng)注意的問題

3-3-第三章三維造型應(yīng)注意的問題華鑄CAE是基于真三維的鑄造過程分析優(yōu)化系統(tǒng)，因此，用戶做任何分析工作的第一步，是將分析對(duì)象的三維形體輸入到電腦中去?，F(xiàn)將有關(guān)注意問題總結(jié)如下：3.1華鑄CAE可以與哪些CAD接口，如何選擇CAD系統(tǒng)？（n°.3）三維造型工作是利用商品化的三維造型軟件來完成的。華鑄CAE集成系統(tǒng)可以與目前幾乎所有流行的三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這些系統(tǒng)包括：AutoCAD、MDT、UG-II、Solidedge、PRO/ENGINEER、I-DEAS、CADAM、SolidWorks、EUCLID、CATIA等。用戶可以任意選擇上述CAD系統(tǒng)，華鑄CAE對(duì)這些CAD系統(tǒng)的唯一要求是：這些系統(tǒng)必須提供STL接口。而實(shí)際上上述絕大部分CAD系統(tǒng)都帶有STL出口模塊，是它們的標(biāo)準(zhǔn)配置。用戶在選擇CAD系統(tǒng)時(shí)主要考慮欲分析對(duì)象形體的復(fù)雜程度，產(chǎn)品的形狀很復(fù)雜時(shí)最好采用性能較好CAD系統(tǒng)。目前來說UG-II、Solidedge、PRO/ENGINEER、I-DEAS、SolidWorks都是不錯(cuò)的選擇。建議用戶最好不要采用AutoCAD，其三維造型功能有限，并且輸出的STL錯(cuò)誤較多。3.2華鑄CAE對(duì)三維造型工作有何要求？（no.3）1）華鑄CAE要求用戶必須準(zhǔn)確地、全面地進(jìn)行三維造型。分析對(duì)象的各個(gè)組成部分應(yīng)全部進(jìn)行三維造型，例如鑄件、澆注系統(tǒng)、冒口、砂芯、冷鐵、冒口套、鑄型等，只要實(shí)際生產(chǎn)有的實(shí)體，造型時(shí)均應(yīng)輸入到電腦中去。2）不同材質(zhì)的實(shí)體，造型時(shí)必須分開。例如鑄件與冷鐵必須是兩個(gè)實(shí)體，分開造型。3）相同材質(zhì)的實(shí)體，可分開，也可不分開。例如鑄件、澆注系統(tǒng)與冒口的材質(zhì)相同（充滿時(shí)都是金屬），造型時(shí)可以將此三部分作為一個(gè)實(shí)體進(jìn)行造型，也可分開作為三個(gè)實(shí)體。系統(tǒng)建議最好分開造型，這樣會(huì)帶來很多好處。4）各個(gè)實(shí)體必須按實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行正確的裝配。5）三維造型工作是一個(gè)繁瑣的工作，占整個(gè)分析工作量的90%以上。不過華鑄CAE提供“優(yōu)先級(jí)別”功能，可以使用戶的三維造型工作事半功倍，因此，用戶應(yīng)靈活應(yīng)用“優(yōu)先級(jí)別”功能

6）用AutoCAD造型時(shí)盡量少做、遲做布爾運(yùn)算。3.3如何靈活應(yīng)用“優(yōu)先級(jí)別”功能？（No.3）“優(yōu)先級(jí)別”是華鑄CAE特有的功能，靈活應(yīng)用可以大大降低用戶的三維造型工作量。1）何謂“優(yōu)先級(jí)別”？以下圖所示的閥體鑄件為例，分析對(duì)象由鑄件與砂芯組成。如沒有“優(yōu)先級(jí)別”功能，用戶應(yīng)將鑄件的準(zhǔn)確形狀（鑄件內(nèi)部應(yīng)準(zhǔn)確掏空）、砂芯的準(zhǔn)確形狀輸入電腦，再進(jìn)行正確裝配（如圖3-1）。利用優(yōu)先級(jí)別功能，可以只輸入實(shí)心的鑄件實(shí)體（內(nèi)部不挖空，見圖3-2），而將砂芯實(shí)體準(zhǔn)確輸入（見圖3-3），將兩者裝配。這樣裝配后的砂芯空間同時(shí)為鑄件和砂芯占有，稱為公共實(shí)體空間（見圖3-4所示），在后續(xù)華鑄CAE前處理網(wǎng)格剖分軟件中，定義砂芯的優(yōu)先級(jí)別高于鑄件，則公共空間屬于砂芯，這樣，鑄件自動(dòng)被掏空，從而形成準(zhǔn)確的鑄件實(shí)體圖（由不準(zhǔn)確變?yōu)闇?zhǔn)確）。圖3-1裝配圖r圖3-3砂芯實(shí)體圖3-4圖3-1裝配圖r圖3-3砂芯實(shí)體圖3-4公共空間（剖面線部分）2）“優(yōu)先級(jí)別”的應(yīng)用原則準(zhǔn)確者優(yōu)先：空間形狀越準(zhǔn)確，其優(yōu)先級(jí)別越高。優(yōu)先級(jí)是動(dòng)態(tài)的：不一定砂芯都優(yōu)先，準(zhǔn)確者優(yōu)先。各實(shí)體都準(zhǔn)確（無公共空間）時(shí)，“優(yōu)先級(jí)別”無意義。實(shí)體間不重疊（無公共空間）時(shí)，“優(yōu)先級(jí)別”無意義?！汨T型的優(yōu)先級(jí)別最低，可以將鑄型造成實(shí)心六面體。砂芯與鑄型材質(zhì)一致時(shí)，無需輸入砂芯，只需輸入鑄型，“優(yōu)先級(jí)別”功能會(huì)自動(dòng)造出砂芯。用戶應(yīng)準(zhǔn)確了解各實(shí)體的優(yōu)先級(jí)別次序，不能錯(cuò)序。后續(xù)的前處理網(wǎng)格剖分部分將要求用戶輸入各實(shí)體的優(yōu)先級(jí)別次序（參見前處理部分說明的“4.3.3優(yōu)先級(jí)別選擇”）。3.4如何輸入砂箱，如何確定合適的吃砂量？（No.3）用戶無需特意輸入砂箱，不管是常見的規(guī)則砂箱，還是異形砂箱。用戶只需輸入鑄型，可以將鑄型造成實(shí)心正六面體，一般鑄型的優(yōu)先級(jí)別最低，這樣鑄型將被其他實(shí)體自動(dòng)挖出。輸入鑄型時(shí)，吃砂量不宜過大，對(duì)一般鑄件而言，吃砂量取100--200mm就足夠了，對(duì)于一些小件吃砂量還可以再縮小。吃砂量過大，對(duì)計(jì)算的準(zhǔn)確性沒有任何幫助，反而會(huì)大大增加計(jì)算的網(wǎng)格數(shù)，降低計(jì)算效率。當(dāng)然，吃砂量也不能過小，否則會(huì)影響計(jì)算的準(zhǔn)確性。3.5特種鑄造方式情況下，三維造型注意哪些事項(xiàng)？（No?3）1）熔模鑄造：不需輸入模殼，華鑄CAE的前處理可以自動(dòng)產(chǎn)生模殼。參見本書4.3?5節(jié)的“其他參數(shù)”。

2）低壓鑄造：不需要輸入全部升液管，只需輸入與澆口相連的部分，注意升液管與鑄件造型時(shí)一定要分別造型。3）壓力鑄造：不需要輸入壓射室的實(shí)體形狀，澆口與鑄件造型時(shí)一定要分別造型。3.6如何使用“任意絕熱（對(duì)稱）”計(jì)算技術(shù)？（No.3）1）何謂“任意絕熱（對(duì)稱）”計(jì)算技術(shù)？“任意絕熱”是華鑄CAE系統(tǒng)提供的另一項(xiàng)特別技術(shù)，它只適用于對(duì)稱件的純傳熱計(jì)算（凝固計(jì)算），對(duì)于任意件不適應(yīng)，也不適應(yīng)流動(dòng)及耦合計(jì)算。所謂“任意絕熱”，有別于目前其他軟件規(guī)定只能在某一個(gè)方向上絕熱。華鑄CAE引入“絕熱材料”這一新概念，注意絕熱材料不是保溫材料。用戶在分析對(duì)稱件的凝固過程時(shí)，可以只輸入鑄件對(duì)稱的一部分，而在對(duì)稱面上輸入一層“絕熱材料”（見圖3-6）。這樣可以大大降低計(jì)算的網(wǎng)格數(shù)，提高計(jì)算速度。引入“絕熱材料”后，造型時(shí)對(duì)鑄件的放置方向不做任何要求，并且通過采用多個(gè)“絕熱材料”實(shí)體，可以實(shí)現(xiàn)多方向絕熱（如果鑄件多方向?qū)ΨQ的話），見圖3-7所示，進(jìn)一步降低計(jì)算網(wǎng)格數(shù)。2）使用“任意絕熱”計(jì)算技術(shù)應(yīng)注意的問題：鑄件必須在一個(gè)或多個(gè)方向?qū)ΨQ。絕熱材料必須保證能將整個(gè)對(duì)稱面全部覆蓋，且與鑄件對(duì)稱面緊密接觸，沒有間隙。絕熱材料的厚度不宜過大，但必須大于一個(gè)剖分網(wǎng)格的尺寸。

絕熱材料作為單獨(dú)實(shí)體，獨(dú)立輸出STL文件，在剖分網(wǎng)格給STL文件賦材質(zhì)屬性時(shí)務(wù)必要選擇“絕熱材料”，參見本書4?3?2“STL選擇”。即使采用“任意絕熱”計(jì)算技術(shù)，也還要輸入鑄型實(shí)體，不過此時(shí)的鑄型尺寸要小得多，能把鑄件和絕熱材料包圍即可。絕熱材料不是保溫材料，不是保溫冒口套。3.7STL輸出規(guī)則（No?3）三維造型完畢后，后續(xù)的工作就是輸出STL文件以供華鑄CAE系統(tǒng)使用。輸出STL有以下要求：1）輸出STL以前，各實(shí)體的絕對(duì)坐標(biāo)一定保證符合裝配狀態(tài)。2）材質(zhì)不同的實(shí)體，STL一定不同。例如鑄件與冷鐵必須是兩個(gè)STL文件。3）材質(zhì)相同的實(shí)體，STL可分開，也可不分開。例如鑄件、澆注系統(tǒng)與冒口的材質(zhì)相同（充滿時(shí)都是金屬），可以將此三部分作為一個(gè)實(shí)體進(jìn)行造型，輸出一個(gè)STL文件；也可分開作為三個(gè)實(shí)體，輸出三個(gè)STL文件。系統(tǒng)建議最好分開輸出，這樣會(huì)帶來很多好處。4）STL文件命名要見名知意。不應(yīng)命名為1.STL,2.STL,3.STL或A.STL,B.STL,C.STL等。而應(yīng)命名為CAST.STL,CORE.STL,MOLD.STL或鑄件.STL,砂芯.STL,鑄型.STL等。5）STL文件名不宜過長，文件名中不能有空格。6）要全面正確輸出各實(shí)體的STL，不能多，不能少。7）中高檔CAD系統(tǒng)輸出STL時(shí)都有輸出精度選擇，就鑄造而言，精度不宜太高，一方面鑄造不需要很高的精度，另一方面，精度太高會(huì)導(dǎo)致STL文件大小急劇增大，剖分速度變慢。8）利用AutoCAD進(jìn)行造型時(shí)，必須保障各實(shí)體的任意坐標(biāo)為非負(fù)值，才能輸出STL文件。

3?8實(shí)例（no.3）利用PRO/E系統(tǒng)，我們對(duì)一個(gè)實(shí)際鑄造對(duì)象（包括鑄件、鑄型、砂芯、澆注系統(tǒng)、冒口、砂芯）進(jìn)行了造型，女口下圖所示。并分別輸出了各實(shí)體對(duì)應(yīng)的STL文件，包括:cast.stl（鑄件）,core.stl（砂芯）,gating.stl（澆注系統(tǒng)）,riser.stl（冒口）,mold.stl（鑄型）。上述STL文件放在華鑄CAE系統(tǒng)目錄下的EXAMPLES子目錄下（例如D:\ZGCAE90\EXAMPLES3?8實(shí)例（no.3）圖3-8各實(shí)體的裝配圖3.9STL預(yù)覽/裝配/造型（no.4）檢查各實(shí)體裝配關(guān)系是否正確；還可添加或修改鑄造中所需的澆、冒口和冷鐵等組件。用戶通過調(diào)用華鑄CAE文件（E）視51（刃設(shè)置（3建複（◎幫助（d）□aw訓(xùn)丨5|stl檢查各實(shí)體裝配關(guān)系是否正確；還可添加或修改鑄造中所需的澆、冒口和冷鐵等組件。用戶通過調(diào)用華鑄CAE文件（E）視51（刃設(shè)置（3建複（◎幫助（d）□aw訓(xùn)丨5|stl~回Model:19名稱:cast3賴色：R6G252B16畫隱藏畫刪除回雇性：回Model:29名稱：core9碩色:R1G190B2129隱藏畫刪除主控平臺(tái)的“STL預(yù)覽”前處理系統(tǒng)的“STL預(yù)覽/裝1稱色藏賒性2稱色藏際性3稱色藏際性4稱色藏際性del若埶隱刪雇del若碩隱刪雇del名碩隱刪犀del若顧隱刪雇LModModBBBBBModBBBBBModaaaaaSTL回回回回回釦A>z忌1函戛Q中配”命令來運(yùn)行該功能。其主界面如右圖所示。圖該功能。其主界面如右圖所示。圖3-9STL預(yù)覽/裝配/造型可以通過操作彈出式菜單或工具欄來操作系統(tǒng)。3.9.1主窗口菜單本系統(tǒng)的主窗口菜單如下圖所示。文件（日視圖迪設(shè)置連模（密幫助（也

圖3-10主窗口菜單文件菜單文件菜單如下圖。圖3-11文件菜單新建：點(diǎn)擊新建命令后，系統(tǒng)將清除工作區(qū)中的所有實(shí)體模型。打開：用戶通過該命令可打開一個(gè)MDL文件格式的文件。保存：當(dāng)造型及其它操作完成后，用戶可點(diǎn)擊該命令，將數(shù)據(jù)保存為一個(gè)MDL文件，可供下次導(dǎo)入系統(tǒng)。導(dǎo)入：用戶通過該命令可導(dǎo)入一個(gè)STL文件格式的文件，并在工作區(qū)中渲染文件實(shí)體。導(dǎo)出：用戶可將具有一定裝配關(guān)系的實(shí)體選中（如果未選中任何實(shí)體模型，系統(tǒng)將無法導(dǎo)出數(shù)據(jù)），然后導(dǎo)出為一個(gè)STL文件。退出：用戶通過該命令可以將所有窗口關(guān)閉，同時(shí)退出本系統(tǒng)。視圖菜單視圖菜單如下圖。

*狀態(tài)欄（勺修改??

顯示（蟲?

模型㈣?圖3-12視圖菜單①修改：修改命令包含如下圖所示的相關(guān)操作。圖3-13視圖菜單“修改命令”顯示：顯示命令包含如下圖3-14所示的相關(guān)操作。圖3-14視圖菜單“顯示命令”模型：模型命令包含如下圖所示的相關(guān)操作。

*狀態(tài)欄修改?模型㈣?線架圖"實(shí)體圖圖3-15視圖菜單“模型命令”設(shè)置菜單設(shè)置菜單所下圖所示。設(shè)置⑸*顯不/隱藏背員顏色圖3-16設(shè)置菜單顯示/隱藏：點(diǎn)擊該命令，可將系統(tǒng)左邊的樹型列顯示或隱藏。背景顏色：用戶點(diǎn)擊該命令，可進(jìn)行工作區(qū)的背景顏色修改和保存。建模菜單建模菜單如下圖3-17所示。造型?爆炸切片⑤圖3-17設(shè)置菜單造型：用戶點(diǎn)擊造型命令后，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)創(chuàng)建造型工具條，可進(jìn)行澆冒口和冷鐵等鑄件的設(shè)計(jì)和修改操作。爆炸：用戶點(diǎn)擊爆炸命令后，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)創(chuàng)建實(shí)體動(dòng)態(tài)托動(dòng)工具條，用戶可利用鼠標(biāo)動(dòng)態(tài)地托動(dòng)工作區(qū)中的單個(gè)實(shí)體，也可使眾多實(shí)體沿著不同的方向移動(dòng)。

切片：用戶點(diǎn)擊切片命令后，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)創(chuàng)建切片工具條，用戶可選擇不同的軸向?qū)?shí)體剖切，可觀察實(shí)體內(nèi)部的幾何關(guān)系。幫助菜單幫助菜單如下圖所示。幫助?關(guān)于InteCasCCAD?...圖3-18幫助菜單3.9.2工具欄1.主窗口工具條主窗口工具條的具體命令如下圖所示新打保

建開存nidimdl主窗口工具條的具體命令如下圖所示新打保

建開存nidimdl導(dǎo)f入出文文

件件幫助實(shí)體圖線框圖軸側(cè)圖.卜視圖府視圖右視圖左觀圖后視圖主視圖旋轉(zhuǎn)零件平移零件縮放零件局部放大全圖顯示打卄切片丁具條打開爆炸丁具條打開造型丁具條圖3-19主窗口工具條工具條上各命令操作同主窗口菜單中所介紹。（略）2.造型工具條用戶可用導(dǎo)入命令導(dǎo)一個(gè)STL文件，或利用打開命令打開一個(gè)MDL文件，然后調(diào)可或旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)慕嵌群臀恢?。點(diǎn)擊造型命令，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)造型工具條，如下圖所示。慘改模型刪除模塑拾取三維坐標(biāo)立方體柱體慘改模型刪除模塑拾取三維坐標(biāo)立方體柱體直澆道圖3-20造型工具條修改模型：選中修改模型命令，雙擊所要修改的實(shí)體模型，系統(tǒng)將彈出相應(yīng)對(duì)話框供用戶修改相應(yīng)參數(shù)。注：此修改只針對(duì)本系統(tǒng)所生成的實(shí)體，在其它三維CAD造型軟件下生成的實(shí)體無法修改。刪除模型：用戶通過該命令可刪除一個(gè)實(shí)體。拾取三維坐標(biāo)：當(dāng)用戶選中立方體，棱體或其它實(shí)體圖標(biāo)后，此命令變?yōu)榭捎?，用戶可點(diǎn)擊該命令，拾取工作區(qū)中實(shí)體表面的一個(gè)點(diǎn)。各實(shí)體：用戶可選中其中一個(gè)命令，系統(tǒng)將彈出相應(yīng)的對(duì)話框。用戶可輸入相應(yīng)參數(shù)，從而生成實(shí)體。某一實(shí)體參數(shù)對(duì)話框如下圖所示。單樁；mm「半徑、高*軸向軸向：廣xCy(*zrl：12rl：12圖3-21某一參數(shù)對(duì)話框用戶可輸入起始位置，或用拾取操作拾取實(shí)體表面某一點(diǎn)；也可用滑動(dòng)長改變相應(yīng)參數(shù)，并可用鼠標(biāo)中鍵微調(diào)滑動(dòng)條的值。根據(jù)實(shí)際需要可在x,y,z軸向建模，在某一鑄件上新建一圓柱體如下圖所示。合華鑄CAD/lnteCast_CAD_'亙X文件匡）視圖（巧設(shè)置⑤I建模（也幫助I出?00?0o中半徑、高、軸向軸向：「x<*yCz半徑：20高：100起始也置■>■>-J，稱色我降性2稱色藏B性-名顫隱刪屬del:名顏隱刪屬-?99??MO?????riserREG77E1石圓拄R128G128B255就緒圖3-22某一圓柱造型圖示3.爆炸工具條用戶點(diǎn)擊爆炸命令后，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)生成爆炸工具條如下圖所示。17-：/■空°少?也:E善|：-說：'7-H1-■：-ij州H|1'圖3-23爆炸工具條①選中：用戶點(diǎn)擊選中命令，然后點(diǎn)擊工作區(qū)中的實(shí)體，實(shí)體如被選中將改變顏色，這時(shí)移位命令變?yōu)榭捎?。②托?dòng)：用戶選擇該命令后，鼠標(biāo)改變形狀。然后對(duì)準(zhǔn)工作區(qū)中的任一實(shí)體，按住鼠標(biāo)不放，移動(dòng)鼠標(biāo)實(shí)體則隨著鼠標(biāo)移動(dòng)。③移位：此命令只有用戶單擊選中命令，并選擇某一實(shí)體后，才可處于可用狀態(tài)。當(dāng)用戶單擊該命令后，彈出移位對(duì)話框所下圖3-24所示。用戶可選輸入各坐標(biāo)軸上所需移動(dòng)的距離，移動(dòng)后實(shí)體如圖3-25所示。bTLEl回castF'6G252B16coreR.1G190B212gatingF'172G81B6riserF'149G77B153就緒5TL|文件（日視圖㈣設(shè)置⑸建模她數(shù)宇X圖3