冷却管路系统自动生成如何辅助重力铸造模具工艺？
在金属铸造过程中，铸件成形过程中的凝固热点通常会形成缩孔缺陷。因此，在设计浇注方案时，需要判断凝固热点的位置，并在此位置设计冷却通道，以消除缩孔，产生快速冷却效果。使用铸件凝固模拟软件，可以判读铸件成形缩孔的位置，并根据经验设计相应的冷却系统，但完成模拟的时间往往超过几个小时，导致延误发展计划。冷却管路自动生成系统可以帮助铸造行业真正解决重力铸造金属模具的冷却管路设计。属于冷却系统设计计算机辅助专用的重要软件。它可以让设计者通过软件计算在第一时间得到正确的、最优的冷却管路设计，提高了铸造行业的转型，缩短了铸造行业的发展时间，节省了不必要的成本和浪费。铸件凝固模拟在铸造行业得到广泛应用。许多商业凝固模拟软件可以通过冷却系统来解决缩孔问题并达到相当的精度，实际的铸造缺陷也得到了相当的验证。提高了铸造业的转型，缩短了铸造业的发展时间，节省了不必要的成本和浪费。铸件凝固模拟在铸造行业得到广泛应用。许多商业凝固模拟软件可以通过冷却系统来解决缩孔问题并达到相当的精度，实际的铸造缺陷也得到了相当的验证。提高了铸造业的转型，缩短了铸造业的发展时间，节省了不必要的成本和浪费。铸件凝固模拟在铸造行业得到广泛应用。许多商业凝固模拟软件可以通过冷却系统来解决缩孔问题并达到相当的精度，实际的铸造缺陷也得到了相当的验证。
- 冷却系统需要由经验丰富的工程师设计。
- 工程师需要多次试错才能检验出最佳的冷却管路设计。
- 工程师需要了解计算机模拟和实际铸造。
许多形状复杂的铸件往往需要经过多次试错才能获得经验，但这些经验并不能为每一次新开发的铸件获得真正准确的冷却管尺寸和数量设计。
为了缩短这个开发时间，业界开始应用所谓的基于铸造知识的专家系统数据库来辅助冷却系统设计。从建立的冷却管路数据库系统出发，分析提出了一种可能的模温平衡方案设计。但该系统仅提供经验和参考资料，并不能解决实际铸造过程中的模温平衡问题。要想解决实际铸件的凝固问题，首先要了解凝固过程中凝固缺陷的形成方式。因此，在凝固过程中，可以利用冷却效率改变模具温度分布，实现定向凝固特性，缩短凝固时间，
铸造过程中冷却过程中的热传递有三种形式：
- 热量通过凝固的金属传递给模具，通过热传导提高模具的温度。
- 热量以对流和热辐射的形式从模具中传递到空气中。
- 通过水和空气介质冷却，热量迅速从模具中带出到空气中。
如果加载形状复杂的铸件的铸造方案的3D图纸文件，可以直接自动生成优化的冷却系统设计系统：包括冷却管路的位置、数量、尺寸，以下相关工作需要要做的事：
- 铸件在模具中凝固所释放的总热模式。
- 热量传入模具时与冷却管路的换热能力。
- 冷却系统设计指南和自动生成冷却管路的软件。
冷却回路自动生成的理论指南和系统设计：
不同于以往的仿真软件（CAE）或建议系统数据库，基于铸件热输入输出理论，给出导入铸件方案的3D CAD文件，解决铸件问题的铸件冷却系统模块设计缺陷是自动生成的。
运用冷却过程中温度值关系式计算的方法，理解以下问题：
- 铸造过程中铸件从液态到固态的放热模型关系。
- 冷却管道与模具之间的热交换模型关系。
- 通过冷却介质快速带走热量的热通量模型关系。
基于以上问题，对凝固理论、流体力学、计算机流体数值模拟等进行了多方面的探讨：
- 应用凝固理论的热容和潜热公式进行计算。并数值计算铸件在凝固过程中在模具中释放的最大热量。
- 计算不同条件下应用流动介质与模具之间的界面传热系数。
- 通过单位时间内带走的热流量，计算出设计系统中冷却管路的位置、数量和尺寸。
- 基于热平衡，建立了模具内的优化冷却算法。使用Visual Basic代码连接CAD软件，自动分析铸造方案产生的热量，并使用最合适的模具生产温度和凝固时间来构建最佳的冷却系统设计。
利用铸件凝固模拟过程的传热结果，通过热点判断分析确定冷却管道的尺寸和数量。然后结合上一项建立的冷却管道数据库和热输出关系方程，自动生成铸件的最佳三维冷却管道设计。设计规则的计算依据是铸件凝固放出的热量等于模具钢吸收的热量与冷却管道所能带走的热量之和。冷却管道所能带走的热量是铸件凝固放出热量的一定比例。这会随着不同的冷却介质而改变，
为什么重力铸造模具工艺需要自动生成冷却管路系统？
传统上，模具冷却系统设计仍然依赖设计者的经验和有限的知识积累。但是，随着铸件越来越复杂，对冷却效率的要求越来越高，仅凭经验设计冷却系统并不能保证设计最优，参数最合适。一个优秀的冷却系统需要充分考虑铸件各部分的质量和厚度分布。在壁厚较大的区域，即蓄热较多的区域，可以有针对性地提高传热能力，达到整体平衡。此外，铸件的冷却过程应尽可能凝固。凝固从浇口的最远端开始到流道入口，最后凝固到流道和滤饼。否则，
由于生产效率高、机动性好，高压铸造已成为重要的铸件生产工艺。铸造过程包括填充阶段、凝固阶段和冷却阶段。在这个过程中，不仅充型阶段很关键，凝固冷却阶段也很关键，因为它直接影响生产效率和铸件质量。一个优秀的冷却系统可以大大减少冷却时间，提高铸件生产率，最大限度地减少因温度不均引起的各种缺陷，如热点、缩孔、残余应力不均、翘曲等。此外，它对模具寿命、产品脱模等。模具本身可以看作是一个热交换器，通过循环的冷却介质带走金属液的热量。
铸件冷却系统由以下部分组成：
- 温控单元
- 泵
- 软管
- 供应和收集歧管
- 模具中的冷却通道
冷却管钻孔布置：
- 并联冷却管：从制冷剂供应歧管到制冷剂收集歧管有多个流路。根据各冷却通道流阻的不同，制冷剂在各冷却通道中的流速也不同，导致各冷却通道的传热效率不同，并联冷却通道之间可能会出现冷却效果不均匀的情况。
- 串联冷却管：从制冷剂供应歧管到制冷剂收集歧管形成单一流路，是最常用的冷却管道布置方式。如果冷却孔具有均匀的管径，则通过整个冷却系统的制冷剂可以设计为所需的湍流以获得最有效的热传递。对于大型模具，可能需要串联多组冷却管以获得模具的均匀冷却。
冷却系统设计的基本原则：
- 管路布置均匀分布在金属填充区，应考虑对模具热平衡的影响。
- 当铸件壁厚均匀时，冷却管与型腔的距离应尽可能相等。当壁厚不均时，可合理设计冷却水靠近型腔加强冷却。
- 合理选择冷却水管接头的位置，为不影响操作，应位于模具背面。
- 冷却管内冷却介质的流速必须是湍流，因为湍流的产生可以提高散热率。
冷却管道的数据结构：
- 冷却系统列表：管理已建立的冷却管路，支持分组功能。例如，将可移动侧和固定侧的冷却管道指定为两个不同的组。该程序会自动显示冷却通道的总长度和表面积。您还可以利用该分类管理功能设计不同的冷却水路方案。
- Detailed Data Sheet：列出了每个簇中每个段的详细参数，包括位置坐标、长度、直径和方向。每个线段都是一个单独的 CAD 几何图形，除非用户执行自动合并它们的布尔运算。
- 每个段的设计参数：显示冷却管道每个段的设计参数。
在线冷却系统分析的工作流程：
- 第 1 步：EMDI（铸件质量分布）分析
EMDI的MDI是Mass Distribution Index的意思，可以简单理解为铸件的三维厚度分布。EMDI将铸件三维厚度分布组织起来，以云图方式直接显示在铸件表面。EMDI 没有单位，只有等级。等级数量越大，零件的厚度就越大。EMDI计算过程中，系统会在后台自动生成分析网格。用户可以自定义网格密度，较小的网格尺寸可以获得更准确的结果，但需要更多的 CPU 时间和资源。EMDI计算完成后，系统会使用另一个平滑网格直接将EMDI结果与云图一起显示。所有网格生成都是自动的，无需任何用户干预。EMDI 生成的数据易于阅读，并且在冷却管道设计过程中具有重要价值。该值直观地描述了铸件的厚度分布。值越高越厚，值越低越薄。在冷却管路的设计过程中，希望铸件壁厚较厚的区域冷却效率较高，带走更多的热量，达到热平衡状态，减少热结的产生。 - 第二步：快速冷却效率分析
快速冷却分析主要用于评估冷却管路对铸件各部分的冷却效率。这种效率可以简单地理解为热影响距离的函数。冷却通道的直径越大，距离铸件越近，冷却效率越高。对于多个冷却通道的综合效果，该数据具有较高的参考价值。该指标直接反映了冷却管路的综合影响和冷却效率。数值越大的区域代表散热效率越好，带走的热量也越多。反之，数值越低的区域代表制冷效率越差，带走的热量越多，热量越少。 - 第 3 步：冷却影响分析
在冷却管路的设计过程中，应考虑在铸件壁厚较大的区域，设计冷却效率越高，带走的热量越多，减少热结。这种方法同时考虑了铸件的几何形状和冷却通道的冷却效率，其结果对冷却系统的设计很有用。当我们将显示比例调整到小于 0.5 的值时，我们会发现冷却位置不足。由于铸件壁厚过大，这些位置可能没有足够的冷却效率。此时，我们需要调整冷却管道的设计以获得更好的热平衡。
