[发明专利]铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造过程水力学模拟领域，尤其涉及一种铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法。

背景技术

在铸件的制造过程中，充型缺陷是一类典型且严重的铸造缺陷，例如夹渣、卷气等。而铸件浇注系统直接影响充型过程。因此，铸造充型过程的研究，对优化浇注系统设计、改善铸件充型缺陷，具有重大意义。

水力学模拟是研究铸造充型过程的一种常用手段，具有直观有效、成本低的特点。长期以来，被用于铸造充型过程的研究，观察充型过程，改进浇注系统工艺设计。基于流场相似理论设计的水力学模拟实验，可以通过观察和测量充型过程中浇注系统的流量分配、铸件的充型顺序、液面平稳性以及内部漩涡和卷气等，得到关于充型过程的丰富有效数据。

然而，水力学模拟型腔的制作一直存在巨大困难。原因在于，该模型型腔需要同时满足结构复杂性和良好的可视性。为了实现型腔透明内部可视的效果，一般选择透明有机玻璃作为型腔制作材料，通过规则形状的有机玻璃管或板等组成简单形状的铸件型腔结构。当铸件结构非常复杂时，除非对铸件结构进行较大程度的简化，否则无法制作铸件型腔模型。而由于流场对边界的敏感性，简化后的型腔模型又根本无法反应实际流场。

另一方面，当铸件非常复杂时，尤其是铸件结构和浇注系统都非常复杂时，对型腔的观察就变得非常困难。由于有机玻璃板壁厚不一，外层轮廓形状设计不合理，以及由拼装粘接带来的影响，都会大大降低有机玻璃型腔模型的透明性，使得观察内部流场变得非常困难。

因此，现有的型腔模型，都无法实现同时满足型腔结构与实际铸件一致且达到清晰可见的效果。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法，其能制造出任意复杂形状且与实际铸件结构一致的铸件型腔。

本发明的另一目的在于提供一种铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法，其能制造出壳层厚度均匀且很薄的铸件型腔。

本发明的再一目的在于提供一种铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法，其能制造出具有良好可视性的铸件型腔。

为了实现上述目的，本发明提供了一种铸造充型水力学模拟用型腔模型的制作方法，其包括步骤：在三维造型软件中，对包括浇注系统的铸件三维实体造型进行等比例缩放，得到缩放后的铸件三维实体造型且使缩放后的铸件三维实体造型的尺寸达到铸造充型水力学模拟用型腔模型的尺寸；对缩放后的铸件三维实体造型进行抽壳，生成铸件壳体造型；将得到的铸件壳体造型进行逐层切片，切片间的距离固定且相等；将铸件壳体造型形成切片时的切片文件导入至激光雕刻机中，激光雕刻机依照所述切片文件对厚度等于切片间距离的有机玻璃板进行加工，以形成有机玻璃片；将形成的各层有机玻璃片定位、粘接，组装得到铸造充型水力学模拟用型腔模型；其中，抽壳操作中的抽壳的壳层厚度定义为t，t的大小设定需要满足如下关系：

t∈(max(kdtanθmin,5),min(10,lmin2,rmin))---(a)]]>

其中：d为切片间距，θ是相邻两个平行的切片之间的缩放后的铸件三维实体造型的轮廓与所述相邻两个平行的切片形成的夹角，θ的最小值定义为θ_min；

l为缩放后的铸件三维实体造型中的间隙的间距，l的最小值定义为l_min；