试谈铸造工艺模型立体图制作.doc

铸造陈设室是陈设铸造工艺模型的地方,是用来存放铸造课程教学所用模型,并供同学参观学习的场所。
陈设室的模型或许分类,分别为砂箱模型,模底板模型，芯盒模型,铸造工艺模型,芯头模型,浇注系统模型
一. 整理陈设室
陈设室很久没有进行清洁了,无论柜子上还是模型上都积攒了很多灰尘.为了之后进行模型制图和新柜子的高计，我们需要将全部模型从柜子里面取出，进行分类整理,同时还要进行清洁。
　将模型从柜子里取出后先是凌乱地摆放到桌子和地上，然后一件一件开头清洗。有些外形简单的模型清洗起来格外困难，而且其中几个木制的模型更是只能用布当心擦拭以防受潮。
　 将模型清洗完后开头分类,但发觉很多模型都已损坏，于是在分类前我们将模型中已经损坏地先堆放到一边,再将完好的模型进行区分。
　 正式开头分类时才发觉有些模型没出名称，有些还好,从外观可以看出其功用和类型,但有些就无法确认了,于是我们将那些没出名字又看不出用途的模型放置一边，将剩下的进行细分。
最终我们将模型分为了以下几类：工装模型(包括砂箱模型和模底板模型）、铸件工艺模型、铸件设计参考模型、金属型铸造系列模型、浇注系统模型、芯盒模型、砂芯模型。还有几个独立的模型不属于上述任何一类。
二. 绘制三维立体图
我们的任务主要是绘制三维立体图形,用的是ＰROＥ软件,ｐroe是ＰTＣ公司旗下的产品Ｐｒo/Engｉneeｒ的简称。Ｐrｏ/Ｅ(Pro／Eｎgiｎeer操作软件）是美国参数技术公司(Ｐaraｍetric Ｔeｃhnology Coｒporaｔiｏｎ,简称ＰＴC)的重要产品。是一款集CAD／CAＭ/ＣAE功能一体化的综合性三维软件,在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位,并作为当今世界/CAE/CAＭ领域的新标准而得到业界的认可和推广,是现今最成功的CＡＤ/之一。
　虽然之前学过这个软件,但由于有一段时间没有接触，对这个软件有些生孰了，再次打开这个软件时首先要做的是重新生疏这个软件的界面和各个命令，以便之后绘图。
ＰROE的界面有些简单，有把握坐标轴、坐标面、转动把握的开关,也有常用工具的陈设，还有最基本的文件编辑栏,当然,主要的是绘图框部分,不过只有进入草绘命令时才可以在绘图框内绘图,否帽只能观看图形的立体结构。
PＲOＥ最简单的是一些不常被使用的命令，比如混合和扫描，这些命令甚至不在工具栏里面消灭，只有在最上面编辑命令的开放里面才能找到。诸如此类的困难数不胜数,但经过一段时间的实际应用和摸索后,大多数问题都迎刃而解了。
图1
该图是一个壳体模型的铸造工艺三维立体图，模型本身已经部分损坏，但在图上还是可以修复完整的。制作该图用了或许三个小时,主要是细节部分比较简单，步骤繁琐特别，下面进行简洁介绍。
首先对主体进行制作,就是中间一半的轴体,虽然是阶梯轴，但可以利用旋转命令一次性进行旋转,具体为:点击旋转命令,再点击草绘命令，然后选择草绘平面（为了之后便于观看,选择竖直面）,进入草绘界面后选择参考细，然后就可以正式绘图了，在草绘面中最重要的一点是先设置中心线，否则将简单的图画完后直接点击完成就无法进行旋转操作,这是很简洁失误的地方。其次是要画出封闭的图形，而且不行以有过多的选取线,那样简洁绘图失败。对于阶梯轴的制作，绘图时是要画出一个阶梯轴中心截面的一半,然后进行旋转即可。绘图完成后点击完成，然后开头旋转,设定旋转一百八十度,最终点击完成。
主体完成后开头进行细节的制作，挨次为由上而下,顶部有个小的突出半环(由于主体制作时不行以有太多细节，否则简洁造型失败,所以这些小的旋转细节都留作后续工作),使用旋转命令制作，其间选取主体的前面为绘图面，然后绘图时要选取主体截面上线为参考线进行绘制。同样旋转一百八十度完成，而且中间还要留意图形封闭。
再依次是透亮的半圆片部分，同样旋转一百八十度制作。中间的嵌入式阶梯轴,旋转三百六十度制作。两个直浇道从底部进行拉伸。
需要提一下的是主体表面的几个附着的长方形块状结构的制作：由行其表面必需是圆弧状，所以确定不能用拉伸命令,所以只能从旋转命令上想方法,我们实行的是小角度旋转,当然,不能从主体前面开头，要重新建立旋转起始面。建立其准面是PRＯＥ的重要组成,它实现了三维造型的多样化。建立新其准面需要其础,我们选取了主体前面为基础,然后使之绕主体的中轴旋转肯定角度开成新的基准面,然后我们在这个面上进行旋转命令的绘图部分,由于是双层阶梯状突起，所以要多次建基准面、多次旋转,统计一下，为了完成突起的长方形块状结构,我们一共建了六个面,旋转了十二次,当然,没有将失败的次数算在里面，由于失败了多少次我们也不记得了。
最终是上色,这个命令是从前我们没有把握的,算是弱项,而图形的颜色无疑是任务的重要组成,所以为此我们到图书馆查阅了相关的说明,最终成功把握了这个命令。
上色分两种,一种是整体上色，这样可以将每一个细小的面进行上色,但只能上一种颜色，可以说只进行上色的话和不上色是一样的,到底绘图是要将模型的每一部分区分开来，使之和实际一样。因此其次种上色方法就是对第一种缺陷的弥补，命令为曲面上色,需要一个面一个面地选取,然后选取完后点击完成,再新建颜色,对之进行调整,最终点击确定。需要提到的一处上色是最顶部的透亮半圆片的上色,需要特殊调整其透亮性,并且在之后的上色时要把透亮性个改回来，以免其他部位也变得透亮。
图2
图２为15０吨转炉齿轮轴工艺模型的三维立休图。
制作过程和上面的壳体模型类似,同样是先对略微简单的半轴体进行一百八十度旋转，但不同的是这个半轴的截面图形过于简单,边缘的齿状结构对草绘毫无难度,但对旋转造成了不小的负担。由于只要被旋转的图形心寸约束越多，其成功率就越低，所以当时做的时候失败了十几次之多，铺张了很多贵重时间(草绘占百分之九十以上,每重复一次都要进行大量约束),可以说之所以成功旋转完全是靠运气。现在应当反省的是当时可以分步旋转却走了弯路，这是个不应当犯的错误。
主体旋转成功后为了达到图中的效果,要在边缘拉伸出一块,因此要在草绘时对边缘线进行选取，其间由于线过于简单,拉伸也和旋转时一样失败了几次,同样的错误－---应当分批拉伸。
然后是顶部突起的红色半圆，也是靠拉伸形成的,很简洁。
中间截面处突起的红色结构,需要选取顶部拉伸的半圆的边缘，由于外形不算简单,很简洁就成功了。
接着是中间的多段轴,虽然是个不算难的回转体结构，但其旋转所用的草绘面选择却简洁出错,按要求是要先在主体的中轴面上,却简洁选成突起结构的上表面,除此之外都很简洁。
最终是浇注系统的制作，全部用简洁的拉伸操作，只是要留意尺寸的合理,目测误差不行以太大。
图3
图３是泵体铝件的浇冒口工艺模型的三维立体图。
是个比较简单的模型,制作过程如下:首先确定制作挨次,明确模型结构，并留意上部和下部的回转体的轴心并不重合,然后开头做图。
先拉伸出底部圆片,然后为了提高做图效率,上面同轴的回转体结构用旋转命令一次性完成,需要留意的一点是由于图中有一处回转体虽然直径相同,但颜色不同,而上色时此回转面会按一个曲观处理,就是说到时只能在这个曲面上上一种颜色,这样会与模型不符，所以旋转后需要再进行一次旋转，将此处的上半部分扩大一到两个毫米,这样就会形成两个曲面，便于上色。
接着进行制作中间的一个拉伸体，有些难度,由于它的截面图形不是简洁的直线构成,而是有一条构造曲线,需要用曲线命令制作，而后再通过调整曲线的几个构造点对其外形进行调整，以达到与实体相近的程度，绘图完成后进行拉伸就完成了。
随后是整个图形最难的一部分了，即浇注系统图形的绘制。
由于前面的回转体是用开头时的基准面绘图制作的,所以该基准面就成了回转体的中轴面,而浇注系统的中心面必需和回转体的中轴面重合,这就意味着浇注系统要拉伸就必需换面或者在中心面上拉伸两次。我们选择的是换面拉伸,然后的草绘就成了一道难题,由于浇注系统的简单外形,草绘后拉伸失败了很多次,但最终成功了,担接下来直浇道却成了几乎不行能跨越的障碍，它的外形是一个圆弧，我们的方案是先拉伸出一个截面是正方形的结构,然后对四条棱线进行倒圆角，但实际操作之后才发觉这条路走不通,至于缘由,应当是浇道的弧度与倒角有冲突,而且与下面的浇道形成了一个无法修正的死角。没有方法之余，我们只能勉为其难,将下面浇道倒完圆角,然后将上面圆弧部分整个切除,接着重新生成圆弧部分（还是拉伸),不行避开会和下面已经倒完圆角的部分无法完整接合，就这样连续将上面浇道倒圆角，幸运的是虽然倒完圆角后和下面部分照旧有些微小的错开痕迹,但从宏观上看并没有太大的疏漏。
完成弯道部分后就要开头上面的浇口杯了，可以说只比完成下面弯道简洁一点点,由于需要用到那个混合命令，这个命令是我学到的全部PＲＯＥ命令中最简单的一个,也是最不简洁操作的一个，为了便利确定浇口杯的高度,我们事先在估计浇口杯的顶面处建了一个新的面,然后在该面处开头混合。混合命令是以一个面为基面,同时画多个图形,然后定义这几个图形在垂直方向的距离，然后将这几个图形连成一个立体。它需要每层图形的图元数量相同而且每层的图元都有一个陷含序号，这样每层的一号连在一起，二号连在一起，以此类推。而实际操作起来困难重重,而且很简洁出错和失败。由于弯道处的端面是由正方形倒角开形成的,图元到少有四个最多有八个,而浇口杯的顶面只是一个圆,图元是一个，这个根本无法混合成功,所以我们又一次选择了有缺憾的做法：在弯道端面处不进行选取,重新做一个近似大小的圆,这样最终混合成功了,但也留下了一个微小处的缺陷。
图４
图４是履带板工艺模型的三维立体图截图。
履带板主体是难点细节很多,而且模型太小,很多细节都要认真看才能看清。
整体看模型主体是一个两边对称的东西，所以可以先制作一边,然后用镜像命令生成另一边，不过这个选择存在一些缺陷,在后面才会体现出来。
依据一般原则,先做主板,拉伸命令;然后将板上面的平整的边块拉伸出来;而另一边上表面呈弧状的突起,则需要一些技巧:先拉伸一个块状体,拉伸地足够高,然后再从一侧切除修整出一个弧面。
主板边缘的斜面结构是其中的一个难点，由于它不是和一个平面接触，而是和两个平面一个弧面接触，这就要求拉伸斜三角时以最远的平面为准，结果会贯穿另一个平面形成一个多余的结构,于是构造完斜面后还要切除多余的“副产物”,而且斜面也要再进行一下剪切修整达到实际模型的外形。
主板下面的细节也很多,而且不易观看,但制作起来也不是很难，只是比较繁琐。然后还有贯穿板体的柱状结构,应当是砂芯，也不难制作。
当一边的主体制作完成后,开头镜像,于是问题消灭：有些部分镜像失败,有些则镜像“过分”——切除修整斜面的命令在镜像之后变成了一个很多余的东西,由于它在另一边被镜像时正好把原来的部分切到了,而且切到的还是很难制作的部分,如此一来就要进行修补：将没有镜像成功的部分制作出来,同时把镜像切除的地方重新生成一遍。
再然后是浇注系统的制作,思路是先拉伸后倒角。难点在于拉伸时的草绘而不是倒角（倒角特别地简洁),草绘时为了将转角时的外形调整得精确一些，运用了多种画线方法,结果是由于尺寸太多而使拉伸接连失败。后来直接在草绘时只画直线,然后倒角形成转角时的圆弧，如此就削减了大量尺寸,使草绘图变得简洁了很多,这才拉伸成功了。
上色时有一点小问题,就是由于倒角形成的小曲面太多，软件或者电脑上色时有些迟钝,画面显示有些问题,但后来发觉经过保存再打开就可以消退这些显示问题了。
图5
图5是拖拉机驱动轮工艺模型的三维立体图截图。
该图的主体轮盘是最难制作的，一方面它的轮架支撑体不是规章的的外形,另一方面它的外齿也极难拉伸，由于无论是把每个齿制作成相同的尺寸还是各自为政,都会让草图中消灭大量繁杂的尺寸和线条,还有就是支撑结构处的过渡圆弧,要生成也是需要花相当多的精力的,可以说这个图的制作也是一个不小的挑战。
首先做外轮盘,用最简洁的拉伸。就像前面提到的,草绘成了一个很难的步骤，由于要使每个齿外形全都几乎不行能完成,那样会使约束达到不能被接受的程度，要知道约束之间是经常发生冲突的。所以只能退而求其次,只将每个齿的外形做到大致相同的程度,而不进行进一步同化。结果是已经预料到的：失败了很多次。不过最终成功了。
接着是中间轴环的制作,只需要拉伸即可,不过要留心其拉伸长度。
然后是内部支撑结构的制作，我们选择了先旋转出一个整块的没有空隙的片状支撑结构，然后再用拉伸切除命令修剪出想要的外形，旋转起始面选在圆盘的中轴面,然后草绘出一个曲线做的截面,再进行旋转。可能是由于对曲线的加工使约束过多,旋转了多次才成功了。于是开头进行切除。这个过程比预想中难很多,由于切完之后要消灭一个圆角,所以要在草绘时进行很多修改。六个圆孔要共进行二十四次圆角操作,完后还要对多余的线进行删剪,这就无形中使切除命令变成了一件不行能完成的事，事实上以这种方法去做也的确没有完成——失败了很多次后最终放弃了一次性切除的方案,转而进行分批修改,事实证明这样做是明智的,虽然步骤更加繁琐了,但结果还是很抱负的，切除成功了。
接下来是中间部分的制作,其他都很简洁,只是在制作中那个近似棱形体的块状结构时我们先是直接进行棱形拉伸，然后再倒圆角,省去了草绘时的大量工作,可以说是得到了一条不错的捷径。
三．　总结
通过这次科研训练,我们更好地把握了PＲOE画图软件,并且学会了团结互助的优势。虽然其间略有困难，但不断努力克服之后总能得到抱负的结果,这些经受在以后的工作生活中都必定成为一种贵重的财宝,它将为我们度过今后遇到的坚难逆境供应有用的精神挂念。