[发明专利]一种铸件局部区域模数的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸件局部区域模数的计算方法。

技术背景

合理的铸造工艺设计对于生产合格质量的铸件至关重要。冒口是在铸型内人为设置的贮存金属液的结构体，用以补偿铸件形成过程中可能产生的收缩，起到防止铸件产生缩松、缩孔等铸造缺陷的作用，是铸造工艺设计的重要内容。铸件整体或者局部区域的模数是冒口设计、计算过程中的关键参数。

铸件的模数(M)被定义为铸件体积(V)与散热面面积(A)的比值，即M＝V/A。对于铸件整体模数的计算，铸件所有表面都是散热面，即散热面面积等于铸件表面积；而对于铸件局部区域，其表面有一部分位于铸件中，不能向铸件外传热，属于非散热面，所以其散热面面积等于局部区域表面积减去非散热面面积。

对于铸件局部区域模数的计算，以往研究多使用手工指示或者估计的方法来指定非散热面，使用不够方便且精度不高，没有形成简洁、有效的非散热面面积自动计算方法，因此目前还没有成熟的局部区域模数自动计算方法或公式。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种铸件局部区域模数计算的方法，该方法可自动对铸件局部区域的模数进行精确计算，从而提高铸造工艺设计精度，提高最终铸件的生产质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铸件局部区域模数的计算方法，它的步骤为：

1)在三维CAD软件中，完成铸件的三维建模；

2)利用CAD软件表面积计算功能计算铸件模型表面积A_铸件；

3)在三维CAD软件中，利用建模功能做一包容体模型，利用包容体模型与铸件模型相交的部分确定需要计算模数的局部区域；

4)对铸件模型和包容体模型作布尔交运算得到交运算结果模型，该交运算结果模型等同于需要求算模数的铸件局部区域，利用CAD软件表面积计算功能计算交运算结果模型的表面积A_交，利用CAD软件体积计算功能计算交运算结果模型的体积V_交；

5)利用布尔差运算功能，将铸件模型减去包容体模型得到差运算结果模型，利用CAD软件表面积计算功能计算差运算结果模型的表面积A_差；

6)根据以上数据，利用式子(A_交+A_差-A_铸件)/2求得铸件局部区域非散热面面积，进而利用式子A_交-(A_交+A_差-A_铸件)/2求得铸件局部区域的散热面积；

7)判断A_交-(A_交+A_差-A_铸件)/2的值是否为0，如果为0，那么所计算的局部区域完全位于铸件内部，没有散热面不能求得模数，结束；如果不为0，那么利用公式M_局部＝V_交/[A_交-(A_交+A_差-A_铸件)/2]求得局部区域的模数；

8)根据计算出的局部区域模数M_局部，完成冒口设计；

9)对铸造模具进行机械加工。

所述包容体为三维几何形状，它与铸件模型有相交部分，且相交部分为要计算模数的铸件局部区域。

本发明方法的铸件局部区域模数计算公式为：M_局部＝V_交/[A_交-(A_交+A_差-A_铸件)/2]，可以精确计算铸件局部区域的模数。其中上述公式中的项(A_交+A_差-A_铸件)/2用来计算铸件非散热面的面积，即局部区域在铸件内部的面的面积；实现了铸件局部区域非散热面面积的自动计算，是本发明的核心内容。