[发明专利]镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法

说明书

本发明提供了一种镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法，其包括对标准块体建模，且构建的标准块体表面光滑，然后输出STL格式文件；在造型软件中输出所述铸型或砂芯的STL格式文件；读取标准块体的STL格式文件，缩放标准块体的对应方向的尺寸；读取铸型或砂芯的STL格式文件；将放缩后的标准块体进行阵列；在与X、Y或Z轴垂直的各横截面内，判断标准块体的轮廓与所述铸型或砂芯的轮廓之间的关系；判断所述铸型或砂芯的轮廓与各标准块体的轮廓之间的距离；将最终保留下来的标准块体的所有三角面片的法线反向，将反向后的标准块体添加到砂型或砂芯的STL格式文件中，以生成具有光滑内腔的镂空铸型或镂空砂芯的STL格式文件。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法。

背景技术

传统铸型或砂芯为密实结构，外轮廓相对厚大而且各处厚度不一。因此，在铸件浇注后的凝固成形和冷却过程中，对铸型或砂芯的厚大部位的表面进行冷却时很难快速影响到铸件，造成铸件不同部位的冷却速度不同，温度分布不均匀，从而导致铸件残余应力大、变形大。3D打印技术可以脱离传统造型对铸型的几何特征的限制。3D打印技术可以在铸型的厚大部位或砂芯的内部形成镂空内腔，减小铸型或砂芯厚大部位的厚度，从而在对铸型或砂芯厚度部位的表面进行冷却时能够快速影响到铸件，减少铸件的变形。但是现在还缺少镂空铸型或镂空砂芯的设计方法，尤其缺少对铸型或砂芯形成表面光滑的镂空内腔的设计方法。光滑的镂空内腔的表面有助于避免应力集中而造成的镂空铸型开裂。

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镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法，其能够在铸型的厚大部位或砂芯的内部形成镂空的光滑内腔，镂空的光滑内腔能够避免应力集中而导致的镂空铸型的开裂，实现铸件在凝固和冷却过程中的冷却控制，保证铸件质量；同时降低铸型或砂芯的整体重量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种镂空铸型或镂空砂芯的光滑内腔的设计方法，其包括：采用造型软件对标准块体建模，且构建的标准块体表面光滑，然后输出标准块体的STL格式文件；针对已有的铸型或砂芯，在造型软件中输出所述铸型或砂芯的STL格式文件；读取标准块体的STL格式文件，将已有铸型或砂芯的坐标系作为基准坐标系，根据已有铸型或砂芯的X、Y和Z方向尺寸分别缩放标准块体的与铸型或砂芯的对应方向的尺寸；读取铸型或砂芯的STL格式文件；将放缩后的标准块体进行阵列，在基准坐标系下生成m行、n列、p层标准块体的STL格式文件，位于各方向最外侧的各标准块体在该方向的最大坐标绝对值大于铸型或砂芯的轮廓在该方向的最大坐标绝对值；在与X、Y或Z轴垂直的各横截面内，判断标准块体的轮廓与所述铸型或砂芯的轮廓之间的关系，当标准块体的轮廓不在所述铸型或砂芯的轮廓内时，删除该标准块体；判断所述铸型或砂芯的轮廓与各标准块体的轮廓之间的距离，当标准块体的某一三角面片的某一顶点到所述铸型或砂芯的轮廓的最近距离小于一定值时，删除该标准块体；将最终保留下来的标准块体的所有三角面片的法线反向，然后将反向后的标准块体添加到砂型或砂芯的STL格式文件中，以生成具有光滑内腔的镂空铸型或镂空砂芯的STL格式文件，其中，光滑内腔的形状为标准块体的形状。

在一实施例中，构造的标准块体的形状为球体、圆柱体或经过倒棱和倒角处理的六面体。

在一实施例中，缩放标准块体的尺寸时，将标准块体各方向的尺寸控制在所述铸型或砂芯的对应方向的尺寸的1/20至1之间。

在一实施例中，标准块体的某一三角面片的某一顶点到所述铸型或砂芯的轮廓的最近距离控制在5mm-60mm之间。

在一实施例中，当所述铸型或砂芯为薄壁件，所述最近距离不小于5mm。

在一实施例中，当所述铸型或砂芯为厚大件，所述最近距离不大于60mm。