[发明专利]基于图像生成自由镂空铸型的设计方法、系统及介质

说明书

本发明涉及一种基于图像生成自由镂空铸型的设计方法、系统及介质，方法包括：对铸件及其浇冒口系统模型进行规则网格离散剖分，得到铸件及其浇冒口的有限差分网格模型；对铸件有限差分网格模型进行平移增加吃砂量；将铸件有限差分网格模型输出为系列图像；编辑系列图像添加铸型结构，得到铸型像素；将铸型单元的外轮廓表面进行面片化，形成镂空铸型外表面；将铸件原始模型面片方向反向，并将按照吃砂量平移后的模型和镂空铸型外表面合并，得到镂空铸型。本发明的设计方法使设计人员可以手动控制设计任意的镂空结构，从而为实现随心所欲的铸造过程控制奠定基础，同时能够降低材料的使用量，从而极大地降低铸型的生产成本。

技术领域

本发明是关于一种基于图像生成自由镂空铸型的设计方法、系统及介质，涉及铸造技术领域。

背景技术

增材制造技术制备铸型是铸造的发展趋势，该技术使得可以在铸件外部生成自由镂空铸型。镂空化使铸型脱离传统密实结构、方便控制铸件冷却、加快铸件冷却，同时又减少打印材料的使用，节约打印时间和能源，有利于推广铸型的增材制造技术。

但是，目前镂空铸型的设计方法还很少，尤其缺少对不规则的、任意的形状的铸型结构设计的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在铸件外部形成任意形状的自由镂空铸型结构的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法、系统及介质。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法，包括：

对铸件及其浇冒口系统模型进行规则网格离散剖分，得到铸件及其浇冒口的有限差分网格模型；

对铸件有限差分网格模型进行平移增加吃砂量；

将铸件有限差分网格模型输出为系列图像；

编辑系列图像添加铸型结构，得到铸型像素；

将铸型像素对应到铸型空间结构单元，且将铸型空间结构单元进行叠加形成铸型单元，并将铸型单元的外轮廓表面进行面片化，形成镂空铸型外表面；

将铸件原始模型面片方向反向，并将按照吃砂量平移后的模型和镂空铸型外表面合并，得到镂空铸型。

所述的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法，进一步地，有限差分网格模型通过有限差分软件对铸件及其浇冒口系统模型进行规则网格离散剖分获得，其中，有限差分网格剖分步长小于铸件最小壁厚的1/2。

所述的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法，进一步地，对铸件有限差分网格模型进行平移增加吃砂量，包括：对铸件有限差分网格模型向x、y、z正方向平移，在x和y的正方向留出空白单元作为最大吃砂量，空白单元的尺寸是各方向最大网格数对应尺寸的1～3倍，其中，x、y、z的方向继承了铸件及其浇冒口系统模型的方向。

所述的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法，进一步地，将铸件有限差分网格模型输出为系列图像，包括：

沿着x，y，z方向输出有限差分网格模型的每层网格，输出的每层网格会形成一幅图像；

输出的图像中，将每个铸件网格对应一个像素，属于铸件网格的像素取设定颜色，需要区别于背景颜色；

对每层图像文件名进行命名，图像文件名包含变化的方向和其所在层号。

所述的基于图像生成自由镂空铸型的设计方法，进一步地，编辑系列图像添加铸型结构，得到铸型像素，包括：

采用图像编辑工具编辑图像，通过修改像素颜色的方法添加铸型结构，其中，背景、铸件和铸型像素设置为不同；

将铸件像素和背景像素均修改成相同颜色，使得铸型结构的像素颜色区别于背景色。