CN113858608A - 浇铸模拟方法及浇铸模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造流体形貌观测技术领域，尤其涉及一种浇铸模拟方法及浇铸模拟系统。本公开实施例提供的浇铸模拟方法，包括：绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，浇铸模具包括装配在一起的机匣部分以及浇铸部分；采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具；将浇铸模具固定在旋转平台上；驱动旋转平台带动浇铸模具以预设速度转动；将充型液体从浇铸部分的浇口倒入浇铸模具内并采集浇铸模具的多角度图像；对采集到的多角度图像进行处理。本公开提供的浇铸模拟方法采用直接绘制三维模型的方法，更简便、高效。同时采用3D打印的方法打印浇铸模具，使得模拟实验的工作效率提高。

Description

浇铸模拟方法及浇铸模拟系统

技术领域

本发明涉及铸造流体形貌观测技术领域，尤其涉及一种浇铸模拟方法及浇铸模拟系统。

背景技术

在铸造领域中，流体的充型能力是影响铸造的一项重要的因素，良好的充型能力有利于铸造过程中杂质的上浮和去除，同时也有利于凝固过程的补缩，避免铸件出现缩松缩孔、浇不足等缺陷。然而，铸件的性能是流体的充型能力的决定因素之一。

在实际铸造过程中，通常是在高温且不透明的环境下进行充型，难以对铸型内金属熔体的流动情况进行观察。现有的物理模拟方法，采用三维实体文件反求其砂型文件，然后通过三维CAD软件缩放砂型模型，沿某一固定方向进行逐层剖切，生成计算机文件导入到激光雕刻机进行加工，按顺序将加工好的层片进行定位、固定、装配、粘接，得到铸件型腔模型，再将浇注系统安装到模型上，完成整体模型的制作，然后注水进行观测。

由于其基于现有实体进行反求模型结构，导致模型结构固定，同时其制造模型的方式较为复杂，工作量较大，使得模拟实验的工作效率极低。

发明内容

本发明提供一种浇铸模拟方法及浇铸模拟系统，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本发明的第一个方面是提供一种浇铸模拟方法，包括：绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，浇铸模具包括装配在一起的机匣部分以及浇铸部分；采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具；将浇铸模具固定在旋转平台上；驱动旋转平台带动浇铸模具以预设速度转动；将充型液体从浇铸部分的浇口倒入浇铸模具内并采集浇铸模具的多角度图像；对采集到的多角度图像进行处理。

在根据第一方面的可选的实施例中，绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，具体包括：绘制浇铸模具的机匣模型；绘制浇铸模具的浇铸模型，绘制连接实体，连接机匣模型与浇铸模型；将连接到一起的机匣模型与浇铸模型进行抽壳处理；在机匣模型的顶端绘制排气孔。

在根据第一方面的可选的实施例中，绘制浇铸模具的机匣模型，具体包括：定义XOZ平面为第一基准面，在第一基准面内绘制机匣模型的横截面图形，在第一基准面内绘制同心的第一圆环和第二圆环，第一圆环位于第二圆环的内侧，在第一圆环的外边缘和第二圆环的内边缘之间绘制多个均匀分布的四边形，四边形的连接第一圆环与第二圆环的边与第一圆环的夹角为锐角，得到横截面图形；将第一圆环、第二圆环和四边形沿+Y轴方向拉伸成第一圆环板、第二圆环板和支板，以得到机匣模型。

在根据第一方面的可选的实施例中，绘制浇铸模具的浇铸模型，具体包括：定义YOZ平面为第二基准面，在第二基准面内绘制两个沿Z轴方向间隔布置的第一圆形和第二圆形，第一圆形的圆心与第一圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸，第二圆形的圆心与第二圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸；将第一圆形和第二圆形以Y轴为旋转轴旋转拉伸360°，得到第一圆环体和第二圆环体；在第一基准面内绘制与第一圆环和第二圆环同心的中心圆，沿Y轴方向向两端拉伸中心圆，形成第一圆柱，第一圆柱高于或等于机匣模型的高度；以第一圆柱的顶端面为基准面绘制与中心圆相同的第四圆形，向上拉伸，同时设定向外拔模角度，形成圆锥台；在第一圆环体的外边缘和第二圆环体的内边缘之间绘制多个与支板一一对应的第二圆柱，每一个第二圆柱均位于其对应的支板的-Y轴方向；在第一圆柱与第一圆环体的外边缘之间绘制多个均匀分布的连接柱；在第一圆环体和第一圆环板之间以及在第二圆环体和第二圆环板之间绘制多个均匀布置的连接实体。

在根据第一方面的可选的实施例中，在第一圆环体的外边缘和第二圆环体的内边缘之间绘制多个与支板一一对应的第二圆柱，每一个第二圆柱均位于其对应的支板的-Y轴方向，具体包括：以支板与第一圆环板的连接面的截面为第三基准面，在第一圆环体的外边缘绘制第三圆形，拉伸第三圆形以形成连接第一圆环体和第二圆环体的第二圆柱，并通过圆周阵列得到多个第二圆柱；和/或，在第一圆柱与第一圆环柱的外边缘之间绘制多个均匀分布的第三圆柱，具体包括：在第二基准面上，定位在第一圆柱的轴心线上绘制第五圆形，拉伸第五圆形，以形成连接第一圆环体和第一圆柱的第三圆柱；和/或，在第一圆环柱和第一圆环板之间以及在第二圆环柱和第二圆环板之间绘制多个均匀布置的连接实体，具体包括：在第一基准面下，分别在第一圆环体和第二圆环体上各绘制多个均匀布置的圆形或者多边形；往-Y轴方向拉伸圆形或者多边形，以形成连接第一圆环板和第一圆环体以及连接第二圆环板和第二圆环体的连接实体。

在根据第一方面的可选的实施例中，3D打印采用SLA固化或DLP固化。

在根据第一方面的可选的实施例中，采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具，具体包括：在SLA 3D打印机的料盒中倒入透光的光敏树脂并使用刮刀将料盒内的光敏树脂层的表面刮平；根据三维模型确定目标截面的固化路径，控制SLA 3D打印机的激光头沿预设路径照射以形成目标截面；重复以上步骤，直至打印出浇铸模具的胚体；对胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到浇铸模具；和/或，在DLP3D打印机的刮刀中倒入透光的光敏树脂；移动刮刀，以在DLP 3D打印机的料盒底部均匀涂覆一层光敏树脂层；根据三维模型由下至上对光敏树脂层的预设区域进行照射固化；重复以上步骤，直至打印出浇铸模具的胚体；对胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到浇铸模具。

在根据第一方面的可选的实施例中，光敏树脂为光敏丙烯酸树脂和光敏环氧树脂中的一种或多种；和/或，光敏树脂的粘度为130mPa·s-300mPa·s；和/或，浇铸模具的雾度为1％-40％；和/或，预设速度为0rpm-400rpm；和/或，充型液体为水。

本发明的第二个方面还提供一种浇铸模拟系统，包括旋转平台、图像采集装置以及浇铸模具。图像采集装置包括环形安装部分、多个支撑部分以及多个图像采集头；环形安装部分固定在旋转平台上并与旋转平台同轴，多个支撑部分环绕环形部分的中心轴均匀布置并均与环形安装部分紧固连接，每个支撑部分均对应安装有一个图像采集头；浇铸模具，根据绘制的三维模型采用透光的光敏树脂3D打印而成；浇铸模具包括机匣部分和浇铸部分，其中，浇铸部分包括环形水平流道、水平流道、浇口以及竖直流道；环形水平流道以及水平流道位于机匣部分下方，环形水平流道与所述旋转平台紧固连接，所述环形水平流道与所述机匣部分紧固连接并连通；所述浇口通过所述竖直流道与所述环形水平流道连通，所述浇口高于所述机匣部分的高度。

在根据第二方面的可选的实施例中，支撑部分包括竖直支撑臂和水平支撑臂，竖直支撑臂的底端与环形安装部分紧固连接，竖直支撑臂的顶端与水平支撑臂的外端紧固连接，水平支撑臂的内端用于安装图像采集头。需要说明的是，设置支撑部分包括竖直支撑臂和水平支撑臂，竖直支撑臂用于支撑连接环形安装部分以及水平支撑臂，所述水平支撑臂用于安装图像采集头对应浇铸模具，进而便于采集图像。

本公开实施例提供的浇铸模拟方法及浇铸模拟系统，的浇铸模拟方法包括：绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，浇铸模具包括装配在一起的机匣部分以及浇铸部分；采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具；将浇铸模具固定在旋转平台上；驱动旋转平台带动浇铸模具以预设速度转动；将充型液体从浇铸部分的浇口倒入浇铸模具内并采集浇铸模具的多角度图像；对采集到的多角度图像进行处理。本公开提供的浇铸模拟方法采用直接绘制三维模型的方法，相比现有技术的根据实体反求浇铸模具来说，更加简便、高效；同时本公开采用的3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具，采用3D打印方法进一步使得模拟实验的工作效率提高。本公开提供的浇铸模拟系统基于上述浇铸模拟方法，因此也具备有上述的技术效果。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本公开实施例提供的浇铸模拟方法的示意图；

图2为本公开实施例提供的浇铸模具在第一视角下的整体结构示意图；

图3为本公开实施例提供的浇铸模具在第二视角下的整体结构示意图；

图4为本公开实施例提供的浇铸模拟系统在第一视角下的整体结构示意图；

图5为本公开实施例提供的浇铸模拟系统在第二视角下的整体结构示意图；

图6为本公开实施例提供的浇铸模拟系统的支撑部分和图像采集头的结构示意图。

附图标记：

11-机匣部分；

111-排气孔；112-第一圆环壳板；

113-第二圆环壳板；114-支壳板；

13-浇铸部分；

131-第一环形水平流道；132-第二环形水平流道；

133-竖直流道；134-浇口；

135-第一水平流道；137-第二水平流道；

15-连接通道；

16-旋转平台；

161-离心机；

17-图像采集装置；

171-环形安装部分；1711-螺纹孔；

1713-环形滑槽；172-支撑部分；

1721-竖直支撑臂；1723-水平支撑臂；

1725-连接板；1727-滑块；

173-图像采集头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

应当理解的是，下面的实施例并不限制本发明所保护的方法中各步骤的执行顺序。本发明的方法的各个步骤在不相互矛盾的情况下能够以任意可能的顺序并且能够以循环的方式来执行。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在实际铸造过程中，通常是在高温且不透明的环境下进行充型，难以对铸型内金属熔体的流动情况进行观察。现有的物理模拟方法，采用三维实体文件反求其砂型文件，然后通过三维CAD软件缩放砂型模型，沿某一固定方向进行逐层剖切，生成计算机文件导入到激光雕刻机进行加工，按顺序将加工好的层片进行定位、固定、装配、粘接，得到铸件型腔模型，再将浇注系统安装到模型上，完成整体模型的制作，然后注水进行观测。

由于其基于现有实体进行反求模型结构，导致模型结构固定，同时其制造模型的方式较为复杂，工作量较大，使得模拟实验的工作效率极低。

有鉴于此，本申请实施例提供的浇铸模拟方法，采用直接绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，本公开提供的浇铸模拟方法采用直接绘制三维模型的方法，相比现有技术的根据实体反求浇铸模具来说，更加简便、高效。同时本公开采用的3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具，采用3D打印方法进一步使得模拟实验的工作效率提高。本公开提供的浇铸模拟系统基于上述浇铸模拟方法，因此也具备有上述的技术效果。

具体而言，本公开实施例提供的浇铸模拟方法及浇铸模拟系统，包括：绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，浇铸模具包括装配在一起的机匣部分以及浇铸部分；采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具；然后将浇铸模具固定在旋转平台上；再驱动旋转平台带动浇铸模具以预设速度转动；将充型液体从浇铸部分的浇口倒入浇铸模具内并采集浇铸模具的多角度图像；最后，对采集到的多角度图像进行处理。

本公开提供的浇铸模拟方法通过直接绘制三维模型的方法并根据该三维模型由3D打印的方式打印出浇铸模具，不仅简便，而且可以提高效率，有利于对浇铸模具的快速设计。

请参照图1，本公开实施例提供的浇铸模拟方法，包括：绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，浇铸模具包括装配在一起的机匣部分11以及浇铸部分13；采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据三维模型打印出浇铸模具；将浇铸模具固定在旋转平台16上；驱动旋转平台16带动浇铸模具以预设速度转动；将充型液体从浇铸部分13的浇口134倒入浇铸模具内并采集浇铸模具的多角度图像；对采集到的多角度图像进行处理。

请参照图2和图3，示例性地，绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，例如可以采用当前常用的3D绘图软件进行绘制，当然也可以采用二维和三维绘图软件配合绘制。在绘制时，可以将不同模块分别绘制再将各模块连接或者装配到一起，也可以整体进行绘制。

在本实施例中，可以分别绘制浇铸模具的机匣模型和浇铸模型，然后绘制连接实体将机匣模型与浇铸模型连接在一起；再将连接到一起的机匣模型与浇铸模型进行抽壳处理；最后，在机匣模型的顶端绘制排气孔111。需要指出的是，在抽壳后，连接实体就成为连接机匣部分11与浇铸部分13的连接通道15。在本实施例中，抽壳的尺寸可以设置为0.5mm～5mm，例如，3mm；排气孔111的直径可以为4mm。

示例性地，在绘制浇铸模具的机匣模型时，可以采用现有的任何绘制方式，例如，可以在CAD或者SolidWorks中绘制出机匣模型的横截面图形，然后再通过拉伸或者其他处理方式得到机匣模型的实体；当然，在其他一些方式中，也可以直接绘制出机匣模型的三维轮廓。

在一些具体的实现方式中，可以先定义三维软件中的XOZ平面为第一基准面，在第一基准面内绘制机匣模型的横截面图形，在第一基准面内绘制同心的第一圆环和第二圆环，第一圆环位于第二圆环的内侧，在第一圆环的外边缘和第二圆环的内边缘之间绘制多个均匀分布的四边形，四边形的连接第一圆环与第二圆环的边与第一圆环的夹角为锐角，得到横截面图形；然后将第一圆环、第二圆环和四边形沿+Y轴方向拉伸成第一圆环板、第二圆环板和支板，以得到机匣模型。需要说明的是，该机匣模型在抽壳后，第一圆环板、第二圆环板和支板分别形成机匣部分11的第一圆环壳板112、第二圆环壳板113以及支壳板114。

示例性地，第一圆环的直径可以为135mm，第二圆环的直径可以为270mm，第一圆环的宽度以及第二圆环的宽度均可以为1mm。四边形连接第一圆环与第二圆环的边与第一圆环的夹角可以为30°。将第一圆环、第二圆环和四边形沿+Y轴方向拉伸的高度均可以为81mm。

示例性地，在第一圆环的外边缘和第二圆环的内边缘之间可以绘制六个沿着第一圆环的中心阵列的四边形，从而在拉伸后可以得到六个支板，这六个支板抽壳后可以得到六个支壳板114。

示例性地，在绘制浇铸模具的浇铸模型时，可以采用其他绘制方法，例如采用UG或Creo绘制，示例性地，在本实施例中，采用SolidWorks三维制图软件进行绘制。

在一些具体的实现方式中，可以先定义三维软件中的YOZ平面为第二基准面，在第二基准面内绘制两个沿Z轴方向间隔布置的第一圆形和第二圆形，第一圆形的圆心与第一圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸，第二圆形的圆心与第二圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸；然后，将第一圆形和第二圆形以Y轴为旋转轴旋转拉伸360°，得到第一圆环体和第二圆环体。需要指出的是，第一圆环体和第二圆环体抽壳后为浇铸模具的第一环形水平流道131以及第二环形水平流道132。由于将第一圆形的圆心与第一圆环的中环线设计在Z轴的同一尺寸，第二圆形的圆心与第二圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸，也即使得经过旋转轴旋转拉伸后的第一圆环壳板112位于第一圆环板的正下方，第二环形水平流道132位于第二圆环壳板113的正下方，从而在抽壳后有利于通过第一环形水平流道131向第一圆环壳板112内注入流体，通过第二环形水平流道132向第二圆环壳板113内注入流体。

在本实施例中，第一圆形以及第二圆形的直径可以为10mm。第一圆环体距离第一圆环板底部的距离可以为15mm，第二圆环体距离第二圆环板底部的距离也可以是15mm。

在第一基准面内绘制与第一圆环和第二圆环同心的中心圆，沿Y轴方向向两端拉伸中心圆，形成第一圆柱，第一圆柱高于或等于机匣模型的高度。在本实施例中，中心圆的直径可以为25mm，并沿着+Y轴方向拉伸91mm，也即高出第一圆环板的顶端10mm，以及沿着-Y轴方向拉伸25mm，也即与第一圆环体以及第二圆环体底端齐平。

需要说明的是，第一圆柱抽壳后为浇铸模具的竖直流道133，将其设置为不低于第一圆环体以及第二圆环体的顶面，根据连通器的原理，可以得知，如此设置便于液体可以灌满由第一圆环体以及第二圆环体抽壳后形成的机匣部分11的第一圆环壳板112以及第二圆环壳板113

以第一圆柱的顶端面为基准面绘制与中心圆相同的第四圆形，向上拉伸，同时设定向外拔模角度，形成圆锥台。在本实施例中，第四圆形的直径也可以设计成25mm，也即是说，第四圆形与中心圆同心且同直径，在向上拉伸20mm后，同时设定向外拔模角度为25°，以便形成圆锥台。该圆锥台在抽壳后为喇叭形的浇口134，便于充型液体由此注入。

在第一圆环体的外边缘和第二圆环体的内边缘之间绘制多个与支板一一对应的第二圆柱，每一个第二圆柱均位于其对应的支板的-Y轴方向。在本实施例中，每一个第二圆柱均位于支板的正下方。具体绘制时，可以以支板与第一圆环板的连接面的截面为第三基准面，在第一圆环体的外边缘绘制第三圆形，拉伸第三圆形以形成连接第一圆环体和第二圆环体的第二圆柱，并通过圆周阵列得到多个第二圆柱。在本实施例中，第三圆形的直径可以为10mm，通过圆周阵列出六个第二圆柱，每一个第二圆柱均位于一个支板的正下方，并且每个支板的底端距离第二圆柱的距离均为15mm。

在绘制第三圆柱时，可以先切换至第二基准面，并在第一圆柱的轴心线上绘制第五圆形，拉伸该第五圆形，以形成连接第一圆环体和第一圆柱的第三圆柱。在本实施例中，第五圆形的直径可以为10mm，在第一圆柱与第一圆环柱的外边缘之间绘制有六个等弧度分布的第三圆柱，每一个第三圆柱与第一圆环体的连接处均对应有一个第二圆柱。

需要说明的，第二圆柱在抽壳后形成水平流道，为了区分竖直流道133底部分支出的水平流道，此处定义为第一水平流道135。第三圆柱抽壳后为第二水平流道137。通过以上设计，在抽壳后，竖直流道133内流动的流体可经过第二水平流道137流入第一环形水平流道131内，进而更便于流入第二环形水平流道132内。

在第一圆柱与第一圆环体的外边缘之间绘制多个均匀分布的连接柱。

在第一圆环体和第一圆环板之间以及在第二圆环体和第二圆环板之间绘制多个均匀布置的连接实体。具体在绘制时，可以先切换至第一基准面，分别在第一圆环体和第二圆环体的底部各绘制多个均匀布置的圆形或者多边形；往-Y轴方向拉伸圆形或者多边形，以形成连接第一圆环板和第一圆环体以及连接第二圆环板和第二圆环体的连接实体。该连接实体在抽壳后形成机匣部分11与浇铸部分13的连接通道15，便于流体从浇铸部分13经过抽壳后的连接通道15流入机匣部分11内。

在一种实现方式中，为了绘制连接实体，可以在第一圆环板以及第二圆环板的底部绘制草图，并以10°夹角的第一圆环板以及第二圆环板外轮廓，在第三圆柱与第一圆环柱的连接处，以及在第二圆柱与第二圆环柱的连接处，对应靠近第一圆柱体以及第二圆柱体的方向拉伸绘制连接实体，进而得到连接实体。

示例性地，连接实体可以为十二个，在第一圆环体与第一圆柱体之间呈圆周阵列分布六个，在第二圆环体与第二圆柱体之间呈圆周阵列分布六个。

在一些实现方式中，连接实体的形状可以为圆弧形的板状结构，圆弧板的厚度与第一圆环体以及第二圆环体的厚度可以均设计成10mm。

在本实施例中，3D打印可以采用SLA固化或DLP固化的方式，也即，可以采用SLA 3D打印机或者DLP 3D打印机对上述绘制的三维模型进行3D打印，在打印时采用透光的光敏树脂作为原料，例如，可以采用光敏丙烯酸树脂和光敏环氧树脂中的一种或多种作为打印原料。本实施例采用的光敏树脂的粘度为130mPa·s-300mPa·s。在一种具体的实现方式中，光敏树脂的粘度可以为150mPa·s。

先以SLA 3D打印机为例：在打印时，先在SLA 3D打印机的料盒中倒入透光的光敏树脂并使用刮刀将料盒内的光敏树脂层的表面刮平；根据上述绘制的三维模型确定目标截面的固化路径，控制SLA 3D打印机的激光头沿预设路径照射以形成目标截面；重复以上步骤，直至打印出浇铸模具的胚体；最后对胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到浇铸模具。示例性地，浇铸模具的雾度为1％-40％，例如5％。

再以DLP 3D打印机为例：在打印时，先在DLP 3D打印机的刮刀中倒入透光的光敏树脂；移动刮刀，以在DLP 3D打印机的料盒底部均匀涂覆一层光敏树脂层；根据三维模型由下至上对光敏树脂层的预设区域进行照射固化；重复以上步骤，直至打印出浇铸模具的胚体；对胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到浇铸模具。示例性地，浇铸模具的雾度为1％-40％，例如5％。

为了对实现上述浇铸模拟，如图4、图5以及图6所示，本公开还提供了一种浇铸模拟系统，其包括旋转平台16、图像采集装置17以及浇铸模具。图像采集装置17包括环形安装部分171、多个支撑部分172以及多个图像采集头173；环形安装部分171固定在旋转平台16上并与旋转平台16同轴，多个支撑部分172环绕环形部分的中心轴均匀布置并均与环形安装部分171紧固连接，每个支撑部分172均对应安装有一个图像采集头173。

其中，浇铸模具包括机匣部分11和浇铸部分13，其是根据绘制的三维模型采用透光的光敏树脂3D打印而成。其中，浇铸部分13包括环形水平流道、水平流道、浇口134以及竖直流道133；环形水平流道以及水平流道位于机匣部分11下方，环形水平流道与旋转平台16紧固连接，环形水平流道与机匣部分11紧固连接并连通；浇口134通过竖直流道133与环形水平流道连通，浇口134高于机匣部分11的高度。

示例性地，环形水平流道包括第一环形水平流道131以及第二环形水平流道132，水平流道包括第一水平流道135以及第二水平流道137。

示例性地，旋转平台16传动连接在离心机161的驱动轴上，通过离心机161的转动带动旋转平台16转动。

示例性地，图像采集装置17包括三个图像采集头173，三个图像采集头173呈等角度圆周阵列安装在环形安装部分171。可以理解的，这里并不对图像采集头173的具体个数进行限定，在其他具体实施例中，可根据用户的需求，将图像采集头173的个数设置为一个、两个或者四个等。还需要说明的是，本公开中将图像采集头173的采集角度正对浇铸模具的轴向方向，可对其水平以及竖直两个方向的图像进行采集，相对于现有技术，该设置方式采集到的图像更加全面。

在可选地示例性实施例中，支撑部分172包括竖直支撑臂1721和水平支撑臂1723，竖直支撑臂1721的底端与环形安装部分171紧固连接，竖直支撑臂1721的顶端与水平支撑臂1723的外端紧固连接，水平支撑臂1723的内端用于安装图像采集头173。需要说明的是，设置支撑部分172包括竖直支撑臂1721和水平支撑臂1723，竖直支撑臂1721用于支撑连接环形安装部分171以及水平支撑臂1723，水平支撑臂1723用于安装图像采集头173对应浇铸模具，进而便于采集图像。

示例性地，环形安装部分171上设由呈圆周阵列的多个螺纹孔1711，支撑部分172与环形安装部分171螺纹连接。

示例性地，竖直支撑臂1721底部与环形安装部分171通过连接板1725连接，连接板1725与竖直支撑臂1721垂直，与水平支撑臂1723平行且位于竖直支撑臂1721垂直的同一侧，连接板1725上设置有滑块1727，环形安装部分171底部设置有与滑块1727滑动配合的圆环形滑槽1713，圆环形滑槽1713与旋转平台16同轴心设置。在使用过程中，可将滑块1727对应环形滑槽1713内，旋转至预设位置处之后再通过螺纹连接，将支撑部分172进行固定。需要说明的是，如此设置，可便于调整支撑部分172的位置，同时滑块1727与滑槽的配合以及螺纹连接，形成两点固定结构，便于支撑部分172安装位置的固定，避免其发生偏移，进而保证图像采集头173的稳定性。

示例性地，在本实施例中，环形部分和旋转平台16一体设置。需要说明的是，将环形部分和旋转平台16一体设置便于加强结构的整体稳定性。

下面介绍一下采用上述3D打印而成的浇铸模具进行浇铸测试的过程：

先将打印而成的浇铸模具固定在旋转平台16上，然后驱动旋转平台16带动浇铸模具以预设速度转动，在转动过程中从浇口注入充型液体(例如水)。充型液体从浇口134流入竖直流道133，再由竖直流道133流入第二水平流道137流入第一环形水平流道131，随后经过第一水平流道135流入第二环形水平流道132，同时，第一环形水平流道131以及第二环形水平流道132内的流体可经连接流道流入机匣部分11，进而实现浇铸部分13流体向机匣部分11注入。在此过程中，通过环绕浇铸模具的多个图像采集装置采集该浇铸模具充型时的图像，最后对采集到的图像进行分析，从而得到浇铸过程的定性和/或定量分析结果。

在一些示例中，旋转平台16带动浇铸模具以0rpm-400rpm的速度转动。例如，旋转平台带动浇铸模具以120rpm的速度匀速转动。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种浇铸模拟方法，其特征在于，包括：

绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，其中，所述浇铸模具包括装配在一起的机匣部分以及浇铸部分；

采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据所述三维模型打印出所述浇铸模具；

将所述浇铸模具固定在旋转平台上；

驱动所述旋转平台带动所述浇铸模具以预设速度转动；

将充型液体从所述浇铸部分的浇口倒入所述浇铸模具内并采集所述浇铸模具的多角度图像；

对采集到的多角度图像进行处理。

2.根据权利要求1所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述绘制用于测试的浇铸模具的三维模型，具体包括：

绘制所述浇铸模具的机匣模型；

绘制所述浇铸模具的浇铸模型，绘制连接实体，连接所述机匣模型与所述浇铸模型；

将连接到一起的所述机匣模型与所述浇铸模型进行抽壳处理；

在所述机匣模型的顶端绘制排气孔。

3.根据权利要求2所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述绘制所述浇铸模具的机匣模型，具体包括：

定义XOZ平面为第一基准面，在所述第一基准面内绘制所述机匣模型的横截面图形，在所述第一基准面内绘制同心的第一圆环和第二圆环，所述第一圆环位于所述第二圆环的内侧，在所述第一圆环的外边缘和所述第二圆环的内边缘之间绘制多个均匀分布的四边形，所述四边形的连接第一圆环与第二圆环的边与所述第一圆环的夹角为锐角，得到所述横截面图形；

将所述第一圆环、所述第二圆环和所述四边形沿+Y轴方向拉伸成第一圆环板、第二圆环板和支板，以得到所述机匣模型。

4.根据权利要求3所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述绘制所述浇铸模具的浇铸模型，具体包括：

定义YOZ平面为第二基准面，在所述第二基准面内绘制两个沿Z轴方向间隔布置的第一圆形和第二圆形，所述第一圆形的圆心与所述第一圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸，所述第二圆形的圆心与所述第二圆环的中环线位于Z轴的同一尺寸；将所述第一圆形和所述第二圆形以Y轴为旋转轴旋转拉伸360°，得到第一圆环体和第二圆环体；

在所述第一基准面内绘制与所述第一圆环和第二圆环同心的中心圆，沿Y轴方向向两端拉伸所述中心圆，形成第一圆柱，所述第一圆柱高于或等于所述机匣模型的高度；

以所述第一圆柱的顶端面为基准面绘制与所述中心圆相同的第四圆形，向上拉伸，同时设定向外拔模角度，形成圆锥台；

在第一圆环体的外边缘和第二圆环体的内边缘之间绘制多个与所述支板一一对应的第二圆柱，每一个所述第二圆柱均位于其对应的所述支板的-Y轴方向；

在第一圆柱与第一圆环体的外边缘之间绘制多个均匀分布的连接柱；

在第一圆环体和第一圆环板之间以及在第二圆环体和第二圆环板之间绘制多个均匀布置的连接实体。

5.根据权利要求4所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述在第一圆环体的外边缘和第二圆环体的内边缘之间绘制多个与所述支板一一对应的第二圆柱，每一个所述第二圆柱均位于其对应的所述支板的-Y轴方向，具体包括：

以所述支板与所述第一圆环板的连接面的截面为第三基准面，在所述第一圆环体的外边缘绘制第三圆形，拉伸第三圆形以形成连接所述第一圆环体和第二圆环体的所述第二圆柱，并通过圆周阵列得到多个所述第二圆柱；和/或，

所述在第一圆柱与第一圆环柱的外边缘之间绘制多个均匀分布的第三圆柱，具体包括：

在所述第二基准面上，定位在所述第一圆柱的轴心线上绘制第五圆形，拉伸所述第五圆形，以形成连接所述第一圆环体和第一圆柱的第三圆柱；和/或，

所述在第一圆环柱和第一圆环板之间以及在第二圆环柱和第二圆环板之间绘制多个均匀布置的连接实体，具体包括：

在所述第一基准面下，分别在所述第一圆环体和第二圆环体上各绘制多个均匀布置的圆形或者多边形；

往-Y轴方向拉伸所述圆形或者多边形，以形成连接所述第一圆环板和第一圆环体以及连接所述第二圆环板和第二圆环体的连接实体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述3D打印采用SLA固化或DLP固化。

7.根据权利要求6所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述采用透光的光敏树脂作为原料，以3D打印的方式根据所述三维模型打印出所述浇铸模具，具体包括：

在SLA 3D打印机的料盒中倒入透光的光敏树脂并使用刮刀将料盒内的光敏树脂层的表面刮平；根据所述三维模型确定目标截面的固化路径，控制SLA 3D打印机的激光头沿所述预设路径照射以形成所述目标截面；重复以上步骤，直至打印出所述浇铸模具的胚体；对所述胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到所述浇铸模具；和/或，

在DLP 3D打印机的刮刀中倒入透光的光敏树脂；移动所述刮刀，以在所述DLP 3D打印机的料盒底部均匀涂覆一层光敏树脂层；根据所述三维模型由下至上对所述光敏树脂层的预设区域进行照射固化；重复以上步骤，直至打印出所述浇铸模具的胚体；对所述胚体进行清洗、干燥、打磨、喷光油，从而得到所述浇铸模具。

8.根据权利要求1-5任一项所述的浇铸模拟方法，其特征在于，所述光敏树脂为光敏丙烯酸树脂和光敏环氧树脂中的一种或多种；和/或，

所述光敏树脂的粘度为130mPa·s-300mPa·s；和/或，

所述浇铸模具的雾度为1％-40％；和/或，

所述预设速度为0rpm-400rpm；和/或，

所述充型液体为水。

9.一种浇铸模拟系统，其特征在于，包括：

旋转平台；

图像采集装置，包括环形安装部分、多个支撑部分以及多个图像采集头；所述环形安装部分固定在所述旋转平台上并与所述旋转平台同轴，多个所述支撑部分环绕所述环形部分的中心轴均匀布置并均与所述环形安装部分紧固连接，每个所述支撑部分均对应安装有一个所述图像采集头；

浇铸模具，根据绘制的三维模型采用透光的光敏树脂3D打印而成；所述浇铸模具包括机匣部分和浇铸部分，其中，所述浇铸部分包括环形水平流道、水平流道、浇口以及竖直流道；所述环形水平流道以及所述水平流道位于所述机匣部分下方，所述环形水平流道与所述旋转平台紧固连接，所述环形水平流道与所述机匣部分紧固连接并连通；所述浇口通过所述竖直流道与所述环形水平流道连通，所述浇口高于所述机匣部分的高度。

10.根据权利要求9所述的浇铸模拟系统，其特征在于，所述支撑部分包括竖直支撑臂和水平支撑臂，所述竖直支撑臂的底端与所述环形安装部分紧固连接，所述竖直支撑臂的顶端与所述水平支撑臂的外端紧固连接，所述水平支撑臂的内端用于安装所述图像采集头。

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