一种发动机缸体的消失模模具造型装置及铸造方法

技术领域

本发明涉及发动机模具技术领域，特别涉及一种发动机缸体的消失模模具造型装置及铸造方法。

背景技术

发动机缸体的消失模具是一种用于铸造发动机缸体等复杂形状零件的高效制造工艺。这种方法利用聚苯乙烯(EPS)或其他类似材料制作模具，然后在模具内部浇铸熔融的金属，最终形成所需的零件。消失模模具之所以得名，是因为模具本身在铸造过程中会被高温金属融化，所以最终不存在，仅留下铸造的金属零件。

具体来说，这个模具是由聚苯乙烯(EPS)或其他可熔化的材料制成，根据零件的设计，制作一个与零件镜像相反的模型。模型表面通常会涂覆一层特殊的粘合剂或涂料，以增强表面的耐热性和粘附性。这有助于确保模型在浇铸过程中不会变形或损坏。模型被放置在一个铸造箱内，然后用砂粒或其他填充材料包裹。填充材料的目的是提供支撑和定位模型，并且还能在铸造过程中承受金属的压力。金属通常以液态形式倒入模具中，以充填整个模具内的空间。高温金属将EPS模型融化，将其代替成为最终零件的内部结构。模具内的EPS材料在高温金属的作用下融化和气化，最终消失，只留下铸造的金属零件。

消失模模具的震动造型作业是一种用于辅助流体的流动以确保铸造质量的工艺。在发动机缸体的铸造过程中，通过在模具的外部施加震动力，可以帮助从缸体的熔融金属中排除气体，减少气泡和气孔的形成，从而提高缸体铸件的密实性和质量。还可以帮助金属更均匀地充填模具内部，确保复杂形状零件的所有部分都得到充分填充，避免缸体铸件的不完整。震动可以帮助去除模具表面的气泡和残留物，从而改善缸体铸件的表面质量和光洁度。同时可以帮助减少凝固缩孔的形成，这是一种常见的缺陷，可以降低零件的强度。

但是，经过发明人长期工作与研究发现，传统技术中的消失模模具造型存在如下的技术问题亟需解决：

(1)缺乏精确性和自适应性：传统技术通常只能在铸造箱的外围手动施加固定或无规律动态激振，缺乏对内部流体流动情况的准确控制和调整能力。这会导致难以应对不同铸造条件和材料属性的需求，造成铸件质量不稳定。

(2)均匀性不足：传统技术往往难以实现对整个消失模模具的均匀震动，特定区域可能受到过度或不足的振动影响，从而导致铸件中的不均匀性和缺陷。

(3)无法实时调整：传统技术通常无法实时监测和调整铸造过程中的流体流动情况，无法应对突发情况或材料特性的变化，导致生产过程的刚性和不适应性。

(4)限制了复杂结构的制造：传统技术难以应对复杂结构的铸造需求，因为它们通常缺乏足够的控制精度和自适应性来处理具有多个变化的模具。

(5)能耗效率低：固定或无规律动态激振可能会导致不必要的能耗浪费，因为它们没有根据实际需要动态调整能耗。

为此，提出一种发动机缸体的消失模模具造型装置及铸造方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种发动机缸体的消失模模具造型装置及铸造方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即缺乏精确性和自适应性、均匀性不足、无法实时调整、限制了复杂结构的制造和能耗效率低，并对此至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面

一种发动机缸体的消失模模具造型装置，包括：一个呈筒形特征的机壳及设于机壳内中部的消失模放置架，在所述消失模放置架上钳固设有消失模模具的铸造箱(下文将简称“模具”)；以环形阵列的形式围绕所述消失模放置架及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个造型单元，每相邻的所述造型单元之间具有间距a；

所述造型单元包括升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度，以及用于造型的震源，所述升降线性自由度、所述进给线性自由度和所述万向线性自由度分别用以调节所述震源对消失模模具的外部方位作升降、进给和万向方位调节；震源以此为基础，对消失模模具的外部施加震动力，辅助模具的铸造成型。

还包括设于所述消失模放置架及其所搭载的消失模模具外部的拓扑测定机构，所述拓扑测定机构通过以环形阵列的形式围绕所述消失模放置架及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个测定单元；所述测定单元搭载有温度传感器阵列组；

所有的所述测定单元所围绕形成的拓扑圆形基通过所述拓扑测定机构作变径调节；这个“拓扑圆形”的中轴线是与消失模放置架的中轴线相重叠的，且这个“拓扑圆形”能够作变径调节，即每个测定单元是可以同步调节其自身相较于消失模放置架之间的间距的，一方面可以适配不同大小尺寸的消失模模具，另一方面可通过循环变径的形式对消失模模具的外部作不同方位的调节，调节温度传感器阵列组的检测方位实现更均匀且全面的检测效果；

每相邻的所述造型单元之间具有间距b；所述间距a和所述间距b相适配。即使用时，一个造型单元可插入两个所述测定单元之间的间距a，实现震动力的施加并进行震动造型作业，这种设计避免了机构干涉。

在上述的实施方式中：这种发动机缸体的消失模模具造型装置包括一个筒形的机壳和一个位于机壳内部中部的消失模放置架。消失模放置架上夹持有消失模模具的铸造箱。外围环形阵列方式布置了多个造型单元，每个相邻的造型单元之间具有间距a。每个造型单元都具有升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度，以及用于造型的震源。升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度分别用于调整震源对消失模模具的外部方位进行升降、进给和万向方位调整。通过这些自由度，震源施加震动力于消失模模具的外部，辅助模具的铸造成型。

其中在一种实施方式中：本发动机缸体的消失模模具造型装置的基本使用方法是基于温度传感器阵列组对模具的外部不同方位作红外检测，判定其不同区域的温度情况，基于算法预测模具在下一时间步中的温度分布情况，即可判定流体在模具内部的流动情况。基于此，提前使用造型单元作灵活的角度和方位调节，引导所述震源对消失模模具的外部指定的方位作激振力的输出，实现造型作业。

其中在一种实施方式中：所述拓扑测定机构包括上下滑动配合的第一筒体和第二筒体，所述第二筒体固设于所述机壳内，所述第二筒体搭载有用于升降调节所述第一筒体的升降伺服电缸；所述第一筒体上以环形阵列的形式均匀阵列有所述测定单元，当所述第一筒体升降于所述第二筒体时，所有的所述测定单元共同远离或靠近所述第一筒体的中轴线。

在上述的实施方式中：拓扑测定机构由两个部分组成，即第一筒体和第二筒体。第二筒体被固定在机壳内，并搭载了用于升降调节第一筒体的升降伺服电缸。第一筒体上均匀阵列了多个测定单元，这些测定单元在第一筒体升降时，可以共同远离或靠近第一筒体的中轴线。

其中在一种实施方式中：所述测定单元包括通过合页相互铰接的第一板体和第二板体，所述第一板体位于上方，所述第二板体位于下方，所述第二板体的下端铰接于所述第二筒体上，铰架的一端和另一端分别铰接于所述第一板体的外部和所述第一筒体上；所述第二板体上搭载有所述温度传感器阵列组。当升降伺服电缸调节所述第一筒体升降于所述第二筒体时，铰架铰接牵动第一板体，第一板体受力，铰接于第二板体并保持垂直于所述第一筒体的中轴线，第二板体的底部铰接配合于第二筒体上，将多余的机构自由度消除。通过这种方式，当第二筒体升降时，所有的测定单元的第一板体所围绕形成的拓扑圆形实现了“拓扑圆形”。

在上述的实施方式中：测定单元由两个板体组成，分别是第一板体和第二板体，它们通过合页相互铰接。第一板体位于上方，第二板体位于下方。第二板体的下端铰接在第二筒体上，而铰架的一端和另一端分别铰接在第一板体的外部和第一筒体上。第二板体上搭载了温度传感器阵列组。当升降伺服电缸调节第一筒体的升降运动时，铰架起到牵引作用，使第一板体受力，并保持垂直于第一筒体的中轴线，同时第二板体的底部铰接与第二筒体上，以消除多余的机构自由度。通过这种设计，当第二筒体升降时，所有测定单元的第一板体形成了一个"拓扑圆形"。

其中在一种实施方式中：在所述机壳内上方设有电动旋转台模组，所述电动旋转台模组以环形阵列的形式围绕所述消失模放置架及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个所述造型单元。电动旋转台模组的作用是进一步对每个造型单元作空间位置的旋转调节，具体来说是将所述间距b与所述间距a的重叠区域进行调整，这种模式能够进一步的控制所述震源的空间方位，对模具的震动造型作进一步的调整与适配。

在上述的实施方式中：机壳内部的上方设置有电动旋转台模组，该模组以环形阵列的方式环绕着消失模放置架以及其所搭载的消失模模具的外部，并设有多个造型单元。电动旋转台模组的主要作用是对每个造型单元进行空间位置的旋转调节。具体来说，它可以调整间距b与间距a的重叠区域，以进一步控制震源的空间方位，从而对模具的震动造型进行更进一步的调整和适配。

其中在一种实施方式中：所述造型单元包括用于输出所述升降线性自由度的升降模组、用于输出所述进给线性自由度的宏动调节模组和用于输出所述万向线性自由度的微动调节模组；所述升降模组用于调节所述宏动调节模组的高度方位，所述宏动调节模组用于调节所述微动调节模组的进给距离，所述微动调节模组上搭载有所述震源，所述震源优选为震动马达。

在上述的实施方式中：造型单元包括三个关键组件：升降模组、宏动调节模组和微动调节模组。这些组件分别用于实现升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度的调节。升降模组负责调节宏动调节模组的高度方位，宏动调节模组负责调节微动调节模组的进给距离，而微动调节模组则搭载了震源，优选情况下使用震动马达作为震源。

其中在一种实施方式中：所述微动调节模组包括两个相互相对的盘体，两个所述盘体之间以环形阵列的形式排布有至少三个用于共同输出所述万向线性自由度的直线执行器，所述直线执行器连接于两个所述盘体相对的一侧中；一个所述盘体上安装有所述震动马达。

在上述的实施方式中：微动调节模组包括两个相对的盘体，这两个盘体以环形阵列的方式排布至少三个直线执行器，这些直线执行器共同输出万向线性自由度。直线执行器连接在两个盘体相对的一侧。

其中在一种实施方式中：所述直线执行器优选为第二伺服电缸，所述第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器铰接于两个所述盘体之间相互相对的各自一面上。

在上述的实施方式中：直线执行器的选择优先考虑第二伺服电缸作为直线执行器。第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别通过万向节联轴器铰接于两个相对的盘体之间，各自位于盘体的一侧。

其中在一种实施方式中：所述宏动调节模组包括第一架体、铰接于所述第一架体上的第二架体，以及缸体和活塞杆分别铰接于所述第一架体和所述第二架体上的第一伺服电缸。所述第二架体上固设有所述微动调节模组中未搭载所述震动马达的那个所述盘体。

在上述的实施方式中：宏动调节模组由几个主要部分组成，包括第一架体、铰接在第一架体上的第二架体，以及缸体和活塞杆分别铰接在第一架体和第二架体上的第一伺服电缸。第二架体上安装了微动调节模组，但未搭载震动马达的那个盘体也位于第二架体上。

其中在一种实施方式中：所述升降模组包括桁架、垂直滑动配合于所述桁架的升降台、设于所述升降台和所述桁架之间滑动面上的传动带组件，以及用于驱动所述传动带组件执行的伺服电机；所述传动带组件的传动带固设于所述升降台上，当所述伺服电机驱动所述传动带组件的主动轮旋转时，其传动带带动所述升降台沿所述桁架作升降调节作业。所述桁架上安装有所述宏动调节模组的所述第一架体。

在上述的实施方式中：升降模组由几个主要组件组成，包括桁架、垂直滑动配合于桁架的升降台、安装在升降台和桁架之间的滑动面上的传动带组件，以及用于驱动传动带组件执行升降调节操作的伺服电机。传动带组件的传动带被固定在升降台上，当伺服电机驱动传动带组件的主动轮旋转时，传动带将升降台沿桁架进行升降调节操作。桁架上还安装有宏动调节模组的第一架体。

第二方面

一种发动机缸体的消失模模具造型铸造方法，采用如上述所述的消失模模具造型装置执行如下步骤：

S1、执行元胞自动机：每个所述测定组件的所述温度传感器阵列组中的每个温度传感器，对应检测消失模模具的一个特定的区域，所有所述温度传感器阵列组中的每个温度传感器全面检测消失模模具的温度分布，将所述区域视为一个元胞i；

S2、元胞i定义：每个所述元胞i具有温度Ti的属性，定义Moore邻域Ni，定义转换函数执行所述Moore邻域中每个元胞i在下一时间步的转换情况，所述转换函数遵循三维傅立叶定律；每个元胞i输出在下一个时间步的速率预测值αi；

S3、预测流体流动情况：定义速率阈值RV(瓦特/㎡)，所述速率阈值RV为铸造所用的金属流体的实际速率参数；当所述速率预测值αi低于所述速率阈值RV时，执行S4；

S4、预震动造型：所述造型单元4运载所述震源到达所述速率预测值α低于所述速率阈值RV对应的元胞i处，即对应的消失模模具的特定区域，执行震动力Fi输出，进行震动造型作业；期间所述温度传感器阵列组中的对应的温度传感器实时反馈此处元胞i的转换情况，当该元胞i的所述速率预测值αi高于所述速率阈值RV时，所述造型单元复位；

S5、循环执行S1～S4。

在上述的实施方式中：基于元胞自动机的概念，其中每个元胞代表消失模模具的一个特定区域，并具有温度属性Ti。通过温度传感器阵列组，监测消失模模具的温度分布。元胞之间通过Moore邻域Ni相互连接，通过转换函数根据三维傅立叶定律预测每个元胞在下一个时间步的速率预测值αi。

其中在一种实施方式中：在所述S2中：

1)分配每个所述元胞的所述温度Ti的初始状态为Ti0，所述Moore邻域Ni为立方体，所述立方体包括所述元胞i自身和其周围的所有相邻元胞，所述Moore邻域Ni包括：

其中，ic,jc,kc是元胞i的坐标；

每个元胞i都有一个初始温度Ti0和与之关联的Moore邻域Ni，这些信息可以用于后续的温度梯度计算和速率预测。

2)所述转换函数包括：

2.1)对于每个所述元胞i，执行以下步骤：

计算所述元胞i的温度梯度

j表示元胞i的Moore邻域Ni中的一个相邻元胞，Tj表示相邻元胞j的温度，(Tj-Ti)表示相邻元胞j和元胞i之间的温度差，用于计算温度梯度；

2.2)使用傅立叶定律计算下一个时间步的速率预测值αi：

k是热导率，表示材料的导热性能；

ρ是密度，表示流体的密度；

q是热传导矢量，表示热量传递的方向和速率。

在上述的实施方式中：在S2.1中，对每个元胞i进行初始化。每个元胞具有初始温度Ti0，并且与其关联的Moore邻域Ni是一个立方体，包括元胞i自身和其周围的所有相邻元胞。Moore邻域的边界由坐标ic、jc和kc定义，这些坐标表示元胞i的位置。初始温度和邻域信息将在后续计算中使用。

在上述的实施方式中：温度梯度计算，对于每个元胞i，计算温度梯度

其中在一种实施方式中：在所述S4中：所述震动力Fi的大小的计算方式为：

Fi＝A*αi

A是材料属性参数，表示材料对震动力的响应程度。不同材料具有不同的A值，A的数值可以从现有的机械手册或材料的流体力学标准化手册上得到，用于描述其振动特性。

在上述的实施方式中：这个震动力有助于改善消失模模具内部的流体流动情况，从而提高铸造过程的均匀性和质量。这个实施方式允许根据材料属性参数和速率预测来自动调整震动力的大小，以适应不同的铸造条件和要求。这种精确的控制有助于减少铸造中的缺陷，并提高最终铸件的质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)精确性提升：本发明所提供的技术利用温度传感器实时监测模具内部的温度分布情况，通过元胞自动机计算速率预测值，从而实现对流体流动的精确控制。这确保了铸造过程中的高精度，有助于减少铸件中的缺陷。基于温度分布情况的预测能力，可以提前预测流体流动情况，并进行相应的控制，以确保铸造质量。

(2)均匀性改善：通过在特定区域施加精确的震动力，本发明所提供的技术提高了铸件的均匀性。不同区域的流体流动得以均匀化，减少了铸件中的不均匀性和缺陷，从而提高了质量。温度传感器阵列实时监测温度分布情况，并反馈给系统，使得在铸造过程中可以及时做出调整，减少了生产中的不确定性。

(3)自适应性强：本发明所提供的技术能够实时调整震动力的大小和位置，以适应模具内部流体的变化。这种自适应性使铸造过程能够更好地应对突发情况和材料特性的变化，提高了稳定性。通过灵活的角度和方位调节，本发明所提供的技术适用于不同大小尺寸和复杂结构的消失模模具。这增强了技术的通用性和适应性。

(4)能耗效率提高：本发明所提供的技术通过动态调整震动力的大小，以适应不同的流动情况，降低了能耗浪费，提高了能耗效率。同时本发明的自动化程度较高，减少了人为操作的需求，降低了人工干预造成的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的另一视角的立体示意图；

图3为本发明的拓扑测定机构在机壳内的配合立体示意图；

图4为本发明的拓扑测定机构在机壳内的俯视示意图；

图5为本发明的造型单元和拓扑测定机构的位置配合的立体示意图；

图6为本发明的拓扑测定机构的立体示意图；

图7为本发明的造型单元和拓扑测定机构的位置配合的正视示意图；

图8为本发明的造型单元立体示意图；

图9为本发明的图8的A区放大视角中的微动调节模组的立体示意图；

图10为本发明的温度传感器阵列组在铸造箱外围所检测的元胞分布示意图；

图11为本发明的实施例三的控制程序示意图；

图12为本发明的实施例三的控制程序示意图；

图13为本发明的实施例三的控制程序示意图；

图14为本发明的实施例三的控制程序示意图；

附图标记：1、机壳；2、消失模放置架；3、电动旋转台模组；4、造型单元；401、升降模组；4011、桁架；4012、伺服电机；4013、传动带组件；4014、升降台；402、宏动调节模组；4021、第一架体；4022、第二架体；4023、第一伺服电缸；403、微动调节模组；4031、盘体；4032、直线执行器；4033、震源；5、拓扑测定机构；501、第一筒体；502、第二筒体；503、升降伺服电缸；504、测定组件；5041、铰架；5042、第一板体；5043、第二板体；505、温度传感器阵列组；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，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”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

需要指出的是，“自由度”类的术语均指代至少一个部件的连接关系及施加作用力的关系，例如“线性自由度”指代某部件通过该线性自由度与另一个或多个部件相连并对其施加作用力，使得其能够在一个直线方向上滑动配合或施加力；“转动自由度”指代某个部件至少能够绕一个旋转轴自由旋转，并且可以施加扭矩或承受扭矩。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“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，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

在现有技术中，消失模模具的震动造型作业是一种用于辅助流体的流动以确保铸造质量的工艺；而传统的手动震动造型技术存在着缺乏精确性和自适应性、均匀性不足、无法实时调整、限制了复杂结构的制造和能耗效率低的技术缺陷；为此，请参阅图1-9，本实施例将提供相关技术方案以解决上述技术问题：一种发动机缸体的消失模模具造型装置，包括：一个呈筒形特征的机壳1及设于机壳1内中部的消失模放置架2，在消失模放置架2上钳固设有消失模模具的铸造箱(下文将简称“模具”)；以环形阵列的形式围绕消失模放置架2及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个造型单元4，每相邻的造型单元4之间具有间距a；造型单元4包括升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度，以及用于造型的震源4033，升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度分别用以调节震源4033对消失模模具的外部方位作升降、进给和万向方位调节；震源4033以此为基础，对消失模模具的外部施加震动力，辅助模具的铸造成型。

还包括设于消失模放置架2及其所搭载的消失模模具外部的拓扑测定机构5，拓扑测定机构5通过以环形阵列的形式围绕消失模放置架2及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个测定单元504；测定单元504搭载有温度传感器阵列组505；所有的测定单元504所围绕形成的拓扑圆形基通过拓扑测定机构5作变径调节；这个“拓扑圆形”的中轴线是与消失模放置架2的中轴线相重叠的，且这个“拓扑圆形”能够作变径调节，即每个测定单元504是可以同步调节其自身相较于消失模放置架2之间的间距的，一方面可以适配不同大小尺寸的消失模模具，另一方面可通过循环变径的形式对消失模模具的外部作不同方位的调节，调节温度传感器阵列组505的检测方位实现更均匀且全面的检测效果；

在本方案中，请参阅图7，每相邻的造型单元4之间具有间距b；间距a和间距b相适配。即使用时，一个造型单元4可插入两个测定单元504之间的间距a(可参阅图中B区所指示的框线)，实现震动力的施加并进行震动造型作业，这种设计避免了机构干涉。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠市电进行供能；具体的，装置整体的电器元件与市电输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，本装置的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

具体的：这一装置的原理基于通过多个造型单元4，每个都具有多维自由度，来精确控制震源4033的位置和运动。这些自由度包括升降、进给和万向方位调整。震源4033通过这些调整能够在多个方向上对消失模模具施加震动力。这种震动力有助于减少铸件内的气泡和气孔，促进金属的均匀充填，提高铸件的密实度和表面质量。此外，震动力还有助于减少凝固缩孔的形成，进一步提高零件的质量。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：这个装置的功能性在于为消失模模具的铸造提供了高度的控制和适应性。通过调整造型单元4中的升降、进给和万向自由度，操作人员可以精确地控制震源4033的位置和运动，以满足不同形状和尺寸的消失模模具的要求。这有助于提高生产效率和零件质量。此外，配备了拓扑测定机构5和温度传感器阵列，可以实时监测和调整模具的温度分布，确保更均匀和全面的检测效果。通过适应性的设计，这个装置能够在不同的生产需求下提供高质量的铸造成型，同时避免了机构干涉的问题。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅实施例二：本发动机缸体的消失模模具造型装置的基本使用方法是基于温度传感器阵列组505对模具的外部不同方位作红外检测，判定其不同区域的温度情况，基于算法预测模具在下一时间步中的温度分布情况，即可判定流体在模具内部的流动情况。基于此，提前使用造型单元4作灵活的角度和方位调节，引导震源4033对消失模模具的外部指定的方位作激振力的输出，实现造型作业。

具体的：基于温度传感器阵列组505的能力，它可以在不同方位上检测模具外部的温度变化。温度是一个与流体流动密切相关的指标，因此通过温度数据，可以推测流体在模具内的分布情况。算法分析这些温度数据并考虑时间变化趋势，能够预测模具未来的温度分布情况。这个信息提供了对流体行为的洞察，例如流速、液相分布等，这有助于确定适当的造型单元4调整。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：这一方法的功能性在于实现了智能化的模具控制，通过温度数据的实时监测和分析，装置可以预测模具内部的温度分布和流体流动情况，从而实现了更加精确的造型作业。这种精确性意味着可以避免流动不均匀、气泡、气孔和凝固缩孔等缺陷的出现，提高了铸件的质量。通过使用造型单元4的角度和方位调整，可以引导震源4033以激振力的形式作用于消失模模具的特定外部方位，确保所需的铸造效果。这种方法不仅提高了生产效率，还减少了废品率，为高质量的发动机缸体生产提供了关键的支持。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图6：拓扑测定机构5包括上下滑动配合的第一筒体501和第二筒体502，第二筒体502固设于机壳1内，第二筒体502搭载有用于升降调节第一筒体501的升降伺服电缸503；第一筒体501上以环形阵列的形式均匀阵列有测定单元504，当第一筒体501升降于第二筒体502时，所有的测定单元504共同远离或靠近第一筒体501的中轴线。

在本实施例所提供的方案中：拓扑测定机构5由两个部分组成，即第一筒体501和第二筒体502。第二筒体502被固定在机壳1内，并搭载了用于升降调节第一筒体501的升降伺服电缸503。第一筒体501上均匀阵列了多个测定单元504，这些测定单元在第一筒体501升降时，可以共同远离或靠近第一筒体501的中轴线。

具体的：使用第一筒体501和第二筒体502之间的升降伺服电缸503来实现测定单元504的高度调整。当电缸503操作时，第一筒体501可以升降，从而改变测定单元504与模具之间的距离。这个高度调整是关键的，因为它允许测定单元504与不同大小和形状的消失模模具保持适当的距离，以确保温度传感器阵列组505对模具外部的温度变化进行准确检测。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：提供了一种可调整的拓扑测定机构5，能够适应不同尺寸和形状的消失模模具。通过升降伺服电缸503的操作，装置可以在不同的生产需求下调整测定单元504的高度，确保温度传感器阵列组505始终能够正确地检测模具外部的温度变化。这个机构的可调性和精确性有助于提高温度数据的准确性，进而提高了对模具状态的监测和控制。这对于确保铸件的质量和生产效率至关重要，尤其是在生产不同规格和形状的铸造零件时。通过自动调整测定单元的高度，可以避免机构干涉，实现全面而均匀的温度检测。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图5和6：测定单元504包括通过合页相互铰接的第一板体5042和第二板体5043，第一板体5042位于上方，第二板体5043位于下方，第二板体5043的下端铰接于第二筒体502上，铰架5041的一端和另一端分别铰接于第一板体5042的外部和第一筒体501上；第二板体5043上搭载有温度传感器阵列组505。当升降伺服电缸503调节第一筒体501升降于第二筒体502时，铰架5041铰接牵动第一板体5042，第一板体5042受力，铰接于第二板体5043并保持垂直于第一筒体501的中轴线，第二板体5043的底部铰接配合于第二筒体502上，将多余的机构自由度消除。通过这种方式，当第二筒体502升降时，所有的测定单元504的第一板体5042所围绕形成的拓扑圆形实现了“拓扑圆形”。

在本实施例所提供的方案中：采用铰接结构和升降伺服电缸503，以实现测定单元504的高度调整。当电缸503操作时，铰架5041将力传递到第一板体5042，使其保持垂直于第一筒体501的中轴线。同时，第二板体5043的底部铰接在第二筒体502上，确保测定单元504的整体高度随着第一筒体501的升降而变化。这种铰接和升降机制的联动有助于消除多余的自由度，使测定单元504在调整高度时保持相对于模具的正确位置，从而确保温度传感器阵列组505能够准确地检测模具外部的温度变化。

进一步的，拓扑圆形的排布方式确保了在整个消失模模具的外部都有测定单元504覆盖。这意味着温度传感器阵列组505可以全面地监测模具外部的温度情况，不会漏掉任何区域。因此，对于元胞自动机来说，它能够基于完整的温度数据来计算速率预测值，实现全面的模拟和控制。同时拓扑圆形的构建允许测定单元504可以仅依靠升降伺服电缸503的单组线性自由度的输入，就可以同步调节其自身相对于消失模放置架2之间的间距。这种特性使得这项技术适应不同大小尺寸的消失模模具成为可能。此外，通过循环变径的方式，可以对消失模模具的外部进行不同方位的调节，以适应不同形状和结构的模具。

进一步的，拓扑圆形排布的测定单元504与实施例二中的元胞自动机之间建立了紧密的联系。每个测定单元504实时反馈所在区域的温度情况，这些数据用于元胞自动机的速率预测和控制。因此，无论温度分布如何变化，都能够快速响应并调整相应的震动力，实现自适应的流体流动控制。同时拓扑圆形排布的测定单元504增加了温度传感器阵列组505的密度，提供了高分辨率的温度数据。这有助于元胞自动机更准确地模拟模具内部温度分布，从而提高了对流体流动的精确控制。

具体的，铸造过程中温度分布可能会迅速变化，特别是在消失模模具中流体流动的过程中。为了确保对流体流动的实时掌控和精确控制，需要及时获取温度数据。实时反馈温度情况允许系统持续地监测和响应变化，以满足铸造质量的要求。实施例二的元胞自动机依赖于温度数据来计算速率预测值，这些预测值用于确定是否需要施加震动力以调整流体流动。温度是控制流体流动的关键因素之一，因为温度分布直接影响流体的粘度、密度和热传导性。通过实时监测温度情况，元胞自动机可以准确地预测不同区域的流体速率，以便进行相应的控制。温度分布的变化可能会导致流体流动速率的不均匀性，从而产生缺陷或质量问题。通过实时反馈，系统可以迅速识别温度分布的变化并调整相应的震动力。这种自适应性调整确保了铸造过程的稳定性和一致性，减少了可能导致废品的风险。温度是影响铸造过程的重要因素之一，对于保持流体流动的精确性和均匀性至关重要。实时反馈温度情况有助于提供高精度的控制，以避免过热或过冷区域的出现，从而减少缺陷和浪费。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：通过铰接设计和电缸的协同作用，装置能够确保温度传感器阵列组505始终保持在正确的位置，以准确地检测模具外部的温度变化。这有助于实现全面、均匀的温度检测，提高了模具状态监测的准确性。通过适应性的设计，这个机构能够适用于不同尺寸和形状的消失模模具，从而支持了生产不同规格的铸造零件的需求。通过消除多余的机构自由度，还可以避免机构干涉，确保测定单元504的稳定运行。这有助于提高铸件的质量和生产效率。

需要指出的是，在本实施例所提供的方案中：实质上是将消失模模具视为了一个三维傅立叶流体模型，这意味着铸造过程中的流体行为可以通过数学建模来描述，类似于三维傅立叶方程用于分析流体的热传导、速率分布等特性。通过拓扑测定机构5以环形阵列式均匀布置的测定组件504及其同步调节的模式，能够为元胞自动机模型耦合至三维傅立叶流体模型的过程中提供多个维度的相互支持；具体来说：

(1)消失模模具作为三维傅立叶流体模型：消失模模具内部的流体行为与三维傅立叶流体模型的基本原理相一致。傅立叶方程描述了热量传递和速率分布如何受温度梯度和材料性质的影响。在这项技术中，通过实时监测温度分布并基于这些数据进行计算，实际上将消失模模具内部的流体行为建模为一个三维傅立叶流体模型。

(2)拓扑测定机构5的环形阵列布置：拓扑测定机构5的关键作用之一是以环形阵列均匀布置测定组件504。这种布局的优势在于它可以提供多个维度的支持。环形阵列布置的多个测定组件504可以同时监测消失模模具的不同部位，以获得全面的温度数据。这种多维度的支持使得元胞自动机模型能够更准确地反映消失模模具内部的温度分布和流体行为。

(3)同步调节模式的重要性：同步调节模式的第一个有益效果在于其允许测定组件504之间的间距和位置能够实时调整，以适应不同尺寸和形状的消失模模具。这是非常关键的，因为不同的模具可能具有不同的几何结构和尺寸，需要个性化的控制。通过同步调节模式，确保了测定组件504能够在不同情况下提供准确的温度数据，以支持元胞自动机的模拟和控制。

(4)明确的元胞关系：同步调节模式的第二个有益效果在于其助于能够明确元胞自动机的Moore邻域关系。Moore邻域是元胞自动机模型中用于计算元胞状态的一组相邻元胞。通过环形阵列式布置，可以清晰地定义哪些元胞相邻、相邻的元胞在其它的面上的三维分布关系等，从而更容易建立元胞之间的关系，进行温度梯度计算和速率预测。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图2、5和7：在机壳1内上方设有电动旋转台模组3，电动旋转台模组3以环形阵列的形式围绕消失模放置架2及其所搭载的消失模模具的外部设置有若干个造型单元4。电动旋转台模组3的作用是进一步对每个造型单元4作空间位置的旋转调节，具体来说是将间距b与间距a的重叠区域进行调整，这种模式能够进一步的控制震源4033的空间方位，对模具的震动造型作进一步的调整与适配。

在本实施例所提供的方案中：电动旋转台模组3的主要作用是对每个造型单元4进行空间位置的旋转调节。具体来说，它可以调整间距b与间距a的重叠区域，以进一步控制震源4033的空间方位，从而对模具的震动造型进行更进一步的调整和适配。

具体的：电动旋转台模组3的能力可以通过旋转来改变造型单元4的空间位置。通过调整旋转台模组的角度，可以改变模具外部的震动源的相对位置，进而影响震动力的方向和强度。这种旋转调节有助于进一步精确控制模具的震动造型，以适应不同的生产需求和模具形状。

进一步的，电动旋转台模组3包括一个环形架及其所转动配合的圆环，该圆环由一个电机驱动旋转，该圆环的底部以环形阵列的形式均匀设有造型单元4。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：提供了额外的空间位置调整，通过电动旋转台模组3，可以进一步改变造型单元4的位置和角度，从而调整震动源的空间方位。这种调整能够实现对模具的更精确的震动造型作业，有助于进一步提高铸件的质量和生产效率。通过控制震动力的方向，可以避免可能导致铸件缺陷的问题，如气泡、气孔或凝固缩孔的形成。这种高度可调性和适应性使装置能够应对各种不同形状和尺寸的消失模模具，确保了铸造过程的精确性和一致性。同时，这种调整还有助于避免机构干涉，保持模具的稳定性。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图5、7、8和9：造型单元4包括用于输出升降线性自由度的升降模组401、用于输出进给线性自由度的宏动调节模组402和用于输出万向线性自由度的微动调节模组403；升降模组401用于调节宏动调节模组402的高度方位，宏动调节模组402用于调节微动调节模组403的进给距离，微动调节模组403上搭载有震源4033，震源4033优选为震动马达。

在本实施例所提供的方案中：造型单元4包括三个关键组件：升降模组401、宏动调节模组402和微动调节模组403。这些组件分别用于实现升降线性自由度、进给线性自由度和万向线性自由度的调节。升降模组401负责调节宏动调节模组402的高度方位，宏动调节模组402负责调节微动调节模组403的进给距离，而微动调节模组403则搭载了震源4033，优选情况下使用震动马达作为震源4033。

具体的：其原理在于分层的调节机制，其中每个模组负责不同的线性自由度。升降模组401控制宏动调节模组402的高度方位，通过改变宏动调节模组402的位置，可以实现模具的升降调节。宏动调节模组402负责调节微动调节模组403的进给距离，通过这个调节，可以改变震源4033与模具之间的距离，从而控制震动力的强度。微动调节模组403搭载了震源4033，通常采用震动马达，以产生震动力，这个力被传递给消失模模具，用于实现造型作业。

进一步的，分级控制允许对不同方向的运动进行精确的调整。升降模组401负责垂直方向的运动，宏动调节模组402用于水平方向的调整，而微动调节模组403则提供了更细微的运动控制。这种层次结构使得造型单元4能够以不同级别的精确性控制消失模模具的震动造型，以适应不同的铸造需求和模具形状。

进一步的，宏动调节模组402在水平方向上负责调整造型单元4的位置。这种模式的主要作用是对整体位置进行微调，确保模具的震动力可以精确地应用到目标区域。宏动模式通过控制宏动模组的运动来实现，可用于大范围的位置调整。微动调节模组403位于宏动调节模组402之上，负责更精细的运动控制。微动模式通过直线执行器4032和震动马达来实现，这些执行器能够提供微小的运动，用于对震动力的细微调整。这种模式的作用是在宏动模式的基础上进行微小的修正，以确保最终的震动造型非常精确且均匀。

进一步的，由于铸造模具和工件可能具有不同的尺寸和形状，需要对造型单元4进行灵活的调整。分级控制以及宏动模式与微动模式的结合使得造型单元4能够适应不同大小和形状的消失模模具，而无需进行重大的机械更改。这提高了设备的通用性和适用性。通过分级控制和不同模式的组合，可以确保震动力在铸造过程中精确且均匀地施加到模具上。这有助于减少铸造过程中的缺陷和不均匀性，提高了铸造质量和成品工件的一致性。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：提供了多层次的控制以适应不同的造型需求。通过升降模组401、宏动调节模组402和微动调节模组403的协同作用，可以实现对消失模模具的高度、位置和震动力的精确控制。这种精确性对于铸造过程非常重要，因为它可以确保金属材料均匀充填模具，减少气泡和气孔的产生，并提高铸件的密实度。此外，通过使用震动马达作为震源4033，可以产生高频率的震动力，更好地适应不同的材料和模具形状。因此，这个装置能够提高生产效率，降低废品率，确保铸造零件的质量。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图9：微动调节模组403包括两个相互相对的盘体4031，两个盘体4031之间以环形阵列的形式排布有至少三个用于共同输出万向线性自由度的直线执行器4032，直线执行器4032连接于两个盘体4031相对的一侧中；一个盘体4031上安装有震动马达。

具体的：基于两个相对的盘体4031和直线执行器4032的组合。通过环形阵列排布的直线执行器4032，可以实现对微动调节模组403的进给方向的精确控制。直线执行器4032连接在两个盘体4031的一侧，通过它们的协同运动，可以改变震动马达的位置和角度，从而实现对震动力方向的调整。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：通过使用多个直线执行器4032，微动调节模组403可以在不同方向上调整震动马达的位置，以适应不同形状和尺寸的消失模模具。这种精确性和多方向的调整有助于确保铸造过程中铸液均匀充填模具，减少了气泡和气孔的产生，提高了铸件的密实度和质量。此外，通过使用震动马达，可以产生高频率的震动力，有助于更好地适应不同的材料和模具形状。因此，这个装置能够提高生产效率，降低废品率，并确保铸造零件的高质量。

进一步的，微动调节模组403通过调整震动马达的角度，可以实现对震动力的精确方向控制。这意味着在造型过程中，可以将震动力准确地应用于模具的特定区域，以实现精细的造型和更高的铸造质量。万向角度调节的形式使得微动调节模组403能够适应不同造型需求。根据具体的工件形状和要求，可以调整震动马达的角度，以确保最佳的造型效果。通过精确的角度调节，可以最大程度地减少能量浪费和不良品率。传统的固定或无规律动态激振可能会导致能量的浪费和不均匀的造型，从而增加了废品率。微动调节模组403可以减少这种浪费，提高了资源利用率和生产效率。

进一步的，还可以通过以循环的形式调整震动马达的角度不断地摇曳变化，可以实现更均匀的震动分布。这是因为不同部位的模具可能需要不同的震动方向和力度，而微动调节模组403能够在不同方向上进行微小的调整，以确保震动均匀地传递到整个模具表面。由于微动调节模组403可以实时调整震动马达的角度，因此具有自适应性。这意味着在铸造过程中，如果模具的形状或要求发生变化，系统可以立即做出调整，而不需要停机或进行重大的机械更改。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图9：直线执行器4032优选为第二伺服电缸，第二伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器铰接于两个盘体4031之间相互相对的各自一面上。

具体的：基于第二伺服电缸的使用，它被设计为直线执行器4032以控制微动调节模组403的进给方向。缸体和活塞杆分别通过万向节联轴器连接到两个相对的盘体4031上，这种铰接机制允许电缸的运动被有效地传递到微动调节模组403。通过调整第二伺服电缸的活塞杆的位置，可以改变震动马达的位置和方向，从而控制震动力的方向和强度。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：使用第二伺服电缸作为直线执行器4032，实现了对震动力方向的精确控制。通过电缸的运动，可以改变活塞杆的位置，从而调整震动马达的位置和角度，以适应不同的消失模模具形状和尺寸。这种精确性和可控性有助于确保铸造过程中铸液均匀充填模具，减少了气泡和气孔的产生，提高了铸件的密实度和质量。同时，使用第二伺服电缸作为直线执行器4032，还可以实现高度可编程的控制，以满足不同铸造需求。这个装置的设计有助于提高生产效率，减少废品率，并确保高质量的铸造零件。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图8：宏动调节模组402包括第一架体4021、铰接于第一架体4021上的第二架体4022，以及缸体和活塞杆分别铰接于第一架体4021和第二架体4022上的第一伺服电缸4023。第二架体4022上固设有微动调节模组403中未搭载震动马达的那个盘体4031。

具体的：基于宏动调节模组402的设计，它通过第一伺服电缸4023来控制模组的高度方位。第一伺服电缸4023的缸体和活塞杆铰接在第一架体4021和第二架体4022上，允许调整模组的高度。第二架体4022上固定了微动调节模组403中未搭载震动马达的盘体4031。这个结构允许在宏动调节模组402的帮助下，对微动调节模组403的高度进行精确调整，并确保了与震动马达相关的部分保持在适当的位置。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：提供了对模组高度的精确控制，同时保持了微动调节模组403和震动马达的相对位置。通过第一伺服电缸4023的运动，可以实现对模组的高度方位的调整，从而确保了震动力的方向和强度可以精确控制。此外，微动调节模组403的未搭载震动马达的盘体4031位于第二架体4022上，从而确保与震动马达相关的部分在调整过程中保持稳定的位置。这种精确性和稳定性有助于提高铸造过程的控制性和一致性，从而提高了铸件的质量。同时，这个设计还可以适应不同的消失模模具，从而支持不同铸造需求的生产。

在本申请的一些具体实施方式中，请结合参阅图8：升降模组401包括桁架4011、垂直滑动配合于桁架4011的升降台4014、设于升降台4014和桁架4011之间滑动面上的传动带组件4013，以及用于驱动传动带组件4013执行的伺服电机4012；传动带组件4013的传动带固设于升降台4014上，当伺服电机4012驱动传动带组件4013的主动轮旋转时，其传动带带动升降台4014沿桁架4011作升降调节作业。桁架4011上安装有宏动调节模组402的第一架体4021。

具体的：原理在于使用传动带组件4013和伺服电机4012来实现升降模组401的操作。传动带被安装在升降台4014和桁架4011之间，并由伺服电机4012的旋转驱动。当伺服电机4012启动时，传动带组件4013的主动轮开始旋转，从而带动传动带进行升降运动。升降台4014随着传动带的运动沿着桁架4011进行升降调节操作，这可以用来调整整个装置的高度。

可以理解的是，在本实施例所提供的方案中：提供了对装置高度的可编程调整，以满足不同的铸造需求。通过伺服电机4012和传动带组件4013，可以实现对升降模组401的高度方位的精确控制。这种高度可调性有助于确保适应不同形状和尺寸的消失模模具，从而支持不同规格铸件的生产。此外，升降模组401的设计还可以通过将桁架4011上的宏动调节模组402的第一架体4021与升降模组401集成在一起，以确保它们的相对位置稳定，从而提高了铸造过程的一致性和控制性。这个装置的设计有助于提高生产效率，降低废品率，并确保铸造零件的高质量。

进一步的，升降模组401、宏动调节模组402和微动调节模组403构成了独立的造型单元4，每个造型单元4都具备独立的运动能力。这种独立性为元胞自动机的三维位置变化关系提供了极大的灵活性和精确性。具体的：

(1)独立的运动控制：每个造型单元4都有自己的升降模组401、宏动调节模组402和微动调节模组403。这意味着每个造型单元4可以独立地控制其位置和角度。当元胞自动机的Moore邻域反馈了元胞的三维位置变化关系时，每个造型单元4可以根据所需的激振力输出，自主地调整其位置和角度，以适应不同区域的铸造需求。

(2)三维空间内的独立激振力输出：由于每个造型单元4都可以独立运动，因此可以在三维空间内实现相互独立的激振力输出。这意味着可以根据模具的形状和工件的需求，在不同方向上施加不同的震动力，以实现精确的造型和铸造。这对于处理复杂形状的模具和工件尤为重要。

(3)自适应性和灵活性独立的运动控制赋予了系统自适应性和灵活性。无论铸造过程中模具的形状如何变化，每个造型单元4都可以根据元胞自动机的反馈信息迅速做出调整，以确保激振力的准确施加。这意味着不需要手动干预或机械调整，提高了系统的自动化程度。

(4)提高了铸造的一致性和质量：独立的激振力输出使得铸造过程更加一致，减少了造型上的不均匀性。每个造型单元4都可以根据需要进行微小的调整，以确保在整个模具表面上实现均匀的激振力分布。这有助于提高铸造质量和减少缺陷。

总结性的，针对传统技术中的相关问题，本具体实施方式基于上述所提供的一种发动机缸体的消失模模具造型装置及铸造方法，采用了如下的技术手段或特征实现了解决：

(1)精确性和自适应性：本实施例的技术利用温度传感器实时监测消失模模具内部的温度分布情况。这些温度数据用于计算速率预测值，从而精确预测模具内部流体流动情况。此外，本实施例的技术根据温度分布自适应地调整震动力的大小和位置。这种自适应性确保了铸造过程中的精确控制，解决了传统技术的精确性不足问题。

(2)均匀性提升：本实施例通过在模具内部特定区域施加震动力，本实施例的技术能够实现更精确和均匀的流体流动。温度传感器阵列组505实时反馈温度分布情况，确保了不同区域的流动均匀性。这一特性有助于降低铸件中的不均匀性和缺陷，从而提高了铸造均匀性。

(3)实时调整和自适应性：结合实施例二，本实施例的技术采用了元胞自动机和速率预测，可以在每个时间步中实时调整震动力的大小和位置，以适应模具内部流体的变化。这种实时调整和自适应性使本实施例的技术能够更好地应对突发情况和材料特性的变化，解决了传统技术无法实时调整的问题。

(4)适用于复杂结构：本实施例的技术通过控制造型单元4的震动力，可以适应复杂结构的铸造需求。通过灵活的角度和方位调节，能够处理不同大小尺寸的消失模模具，从而克服了传统技术对复杂结构的制造限制。

(5)能耗效率提高：本实施例的技术通过根据速率预测值动态调整震动力的大小，以适应不同的流动情况。这种精确的控制可以降低能耗浪费，提高了能耗效率。

以上具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例二

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，接下来将采用实施例的形式对本发明做详细的应用性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例进一步提供：一种发动机缸体的消失模模具造型铸造方法，采用如实施例一所述的消失模模具造型装置执行如下步骤：

S1、执行元胞自动机：每个测定组件504的温度传感器阵列组505中的每个温度传感器，对应检测消失模模具的一个特定的区域，所有温度传感器阵列组505中的每个温度传感器全面检测消失模模具的温度分布，将区域视为一个元胞i；

S2、元胞i定义：每个元胞i具有温度Ti的属性，定义Moore邻域Ni，定义转换函数执行Moore邻域中每个元胞i在下一时间步的转换情况，转换函数遵循三维傅立叶定律；每个元胞i输出在下一个时间步的速率预测值αi；

S3、预测流体流动情况：定义速率阈值RV(瓦特/㎡)，速率阈值RV为铸造所用的金属流体的实际速率参数；当速率预测值αi低于速率阈值RV时，执行S4；

S4、预震动造型：造型单元4运载震源4033到达速率预测值α低于速率阈值RV对应的元胞i处，即对应的消失模模具的特定区域，执行震动力Fi输出，进行震动造型作业；期间温度传感器阵列组505中的对应的温度传感器实时反馈此处元胞i的转换情况，当该元胞i的速率预测值αi高于速率阈值RV时，造型单元4复位；

S5、循环执行S1～S4。

在本实施例中：基于元胞自动机的概念，其中每个元胞代表消失模模具的一个特定区域，并具有温度属性Ti。通过温度传感器阵列组505，监测消失模模具的温度分布。元胞之间通过Moore邻域Ni相互连接，通过转换函数根据三维傅立叶定律预测每个元胞在下一个时间步的速率预测值αi。

可以理解的是，在本实施例中：这个方法的功能性在于实现了对消失模模具的精确温度监测和流体流动预测。首先，在S1中，温度传感器阵列组505对消失模模具的温度分布进行全面检测，将其划分为多个元胞。在S2中，每个元胞通过转换函数根据三维傅立叶定律预测下一个时间步的速率预测值αi，这有助于了解消失模模具中的温度变化和流动情况。在S3中，定义了速率阈值RV，用于判断金属流体的实际速率参数。如果速率预测值αi低于RV，将执行S4，即预震动造型。在S4中，造型单元4将震源4033带到对应速率预测值低于RV的元胞i处，通过输出震动力Fi进行震动造型作业。同时，温度传感器阵列组505实时反馈元胞i的转换情况。当速率预测值αi高于RV时，造型单元4将复位。

具体的，这个方法通过循环执行S1到S4来不断监测和调整消失模模具的温度和流动情况，以确保铸造过程中的流体流动均匀，减少缺陷的产生，提高铸件的质量。通过使用元胞自动机和温度传感器的实时反馈，这个方法能够实现高度精确的铸造控制。

在本实施例的S2中，具体的包括：

1)分配：初始状态分配和Moore邻域定义：

1.1)初始状态分配：在元胞自动机中，每个元胞i的温度Ti的初始状态被分配为Ti0。这个初始状态是基于实际问题的起点，通常可以根据铸造模拟的开始状态来确定。

1.2)Moore邻域定义：Moore邻域是一种常见的元胞自动机邻域定义方式。它以元胞i自身为中心，包括了元胞i自身和其周围的所有相邻元胞。具体而言，Moore邻域Ni是一个立方体，其中包括了坐标(i,j,k)满足条件的元胞，条件是它们与元胞i的坐标差在各维度上都不超过1。

其中，ic,jc,kc是元胞i的坐标；

每个元胞i都有一个初始温度Ti0和与之关联的Moore邻域Ni，这些信息可以用于后续的温度梯度计算和速率预测。

2)转换函数包括温度梯度计算和速率预测：

2.1)对于每个元胞i，执行以下步骤：

计算元胞i的温度梯度

j表示元胞i的Moore邻域Ni中的一个相邻元胞，Tj表示相邻元胞j的温度，(Tj-Ti)表示相邻元胞j和元胞i之间的温度差，用于计算温度梯度；

2.2)傅立叶定律描述了温度梯度与热传导速率之间的关系。在这里，αi是下一个时间步的速率预测值，使用傅立叶定律计算下一个时间步的速率预测值αi：

k是热导率，表示材料的导热性能；

ρ是密度，表示流体的密度；

q是热传导矢量，表示热量传递的方向和速率。

具体的，温度梯度

P1、温度梯度计算：

首先，通过使用Moore邻域Ni内的温度值差分计算元胞i的温度梯度

P2、预测下一个时间步的状态空间：利用得到的温度梯度

P2.1、使用温度梯度

ΔTi＝αi*Δt

其中：

ΔTi：温度变化量，表示元胞i在下一个时间步中的温度变化。

αi：速率预测值，表示热量传导速率，通过傅立叶定律计算得出。

Δt：时间步长，表示模拟中的时间间隔。

P2.2、基于温度的变化量，更新元胞i的温度状态。这个更新考虑热传导的速率、时间步长的因素：

Ti new＝Ti+ΔTi

其中Ti new：元胞i在下一个时间步中的新温度状态。

这些公式将温度梯度

P3、对于Moore邻域：如果元胞i的温度状态升高(ΔTi>0)，则其热量会向周围的相邻元胞传导，导致周围元胞的温度也可能上升。如果元胞i的温度状态降低(ΔTi<0)，则元胞i会吸收周围相邻元胞的热量，导致周围元胞的温度也可能下降。这个步骤中，意味着温度的变化在Moore邻域内会扩散传播，影响到与元胞i相邻的其他元胞。这种温度传导效应可以通过Moore邻域中其他元胞的温度状态更新来体现，从而形成了元胞自动机中的相邻元胞之间的温度相互影响。

可以想象的场景是：请参阅图10，C区(图中的大方块)是模具箱的示意，D区所示的若干个阵列的小方块是元胞(即实施例一中温度传感器阵列组505的每个温度传感器所检测的区域)，若干个三维的Moore邻域包括了若干个元胞(三维区域)，每个区域都是离散的；在热量变化的前提下，每个区域(元胞)都会被转换，所有的区域所组成的一种离散的三维网格状结构可以视作流体在模具里的流动所带来的温度变化情况；基于前述的步骤，可以预估下一个时刻的温度变化情况，进而结合前述实施例一的技术对指定的区域作震动力输出，实现振动造型作业；这进一步说明了元胞自动机中的相邻元胞之间的关联性，以及温度变化如何在整个系统中传播和影响流体流动情况。

P4、使用傅立叶定律评估热传导。

在本实施例的S2.1中，需要对每个元胞i进行初始化。每个元胞具有初始温度Ti0，并且与其关联的Moore邻域Ni是一个立方体，包括元胞i自身和其周围的所有相邻元胞。Moore邻域的边界由坐标ic、jc和kc定义，这些坐标表示元胞i的位置。初始温度和邻域信息将在后续计算中使用。

在本实施例的温度梯度计算中，对于每个元胞i，计算温度梯度

在本实施例中：这个转换函数的目的是根据温度梯度来预测元胞在下一个时间步中的速度变化，进而影响消失模模具的流体流动情况。这种模拟方法允许在铸造过程中实时预测和调整流体流动，以提高铸件的质量和均匀性。

进一步的，在本实施例的元胞自动机的模拟中，温度梯度是一个关键参数，用于描述温度在空间中的变化情况。通过Moore邻域中相邻元胞的温度值差分计算，可以得到元胞i的温度梯度。这个温度梯度是后续计算速率预测值αi所必需的信息。Moore邻域还决定了元胞i与其相邻元胞之间的信息交流路径。在铸造方法中，这些信息交流路径用于在元胞之间传递温度梯度和其他必要信息，以便进行下一个时间步的状态预测和流体流动控制。Moore邻域的定义使得每个元胞都能够获得其周围元胞的信息，这为元胞自动机的自适应性提供了支持。根据周围元胞的状态和温度分布情况，元胞可以调整自身的状态和输出，以适应不同的条件和需求。

进一步的，本实施例的振动造型的触发是基于速率预测值αi和速率阈值RV的比较。当某个元胞i的速率预测值αi低于速率阈值RV时，表示该区域内的流体流动较为缓慢，这可能需要通过振动造型来促进流动，以确保铸造的均匀性和质量。这时，造型单元4被激活，准备执行振动造型作业。一旦满足触发条件，造型单元4会运载震源4033到达速率预测值α低于速率阈值RV对应的元胞i处。这意味着振动力Fi将会被输出并作用在特定的元胞i上，即消失模模具的特定区域。在振动造型作业期间，温度传感器阵列组505中的温度传感器实时监测元胞i的温度变化情况。这些数据反馈回系统，用于控制和调整振动力的输出。如果在振动造型过程中，元胞i的速率预测值αi升高并超过速率阈值RV，表示流体流动已经足够快，不再需要额外的振动。这时，造型单元4会复位，停止振动力的输出，以避免对流体流动产生过多的干扰。

可以理解的是，通过这一机制，系统能够实现提前对流体流动进行自适应控制。振动力的输出会根据流体在下一个时间步的流动情况的变化而调整，从而确保了流体在模具内部的均匀流动，提高了铸造的质量和一致性。同时，系统的实时响应性使其能够适应不同情况下的铸造需求，提高了生产效率和能耗效率。

在本实施例中，S4中的震动力Fi的大小的计算方式为：

Fi＝A*αi

A是材料属性参数，表示材料对震动力的响应程度。不同材料具有不同的A值，A的数值可以从现有的机械手册或材料的流体力学标准化手册上得到，用于描述其振动特性。

可以理解的是，在S4中，计算震动力Fi的大小，这个震动力将被应用于消失模模具的特定区域。αi是在S2中计算得到的速率预测值，它描述了元胞i在下一个时间步中的速度变化。通过将速率预测值与材料属性参数A相乘，可以确定在特定区域施加的震动力的大小。这个震动力有助于改善消失模模具内部的流体流动情况，从而提高铸造过程的均匀性和质量。这个实施方式允许根据材料属性参数和速率预测来自动调整震动力的大小，以适应不同的铸造条件和要求。这种精确的控制有助于减少铸造中的缺陷，并提高最终铸件的质量。

进一步的，材料属性参数A是一个表示材料对震动力响应程度的参数。这个参数通常依赖于具体的材料和制造过程，以及所需的振动效果。它可以是：

(1)弹性模量(Elastic Modulus)：弹性模量衡量了材料在外力作用下的变形程度。对于不同的材料，其弹性模量可能会有显著差异，因此可以作为材料属性参数A或其一部分。

(2)材料的振动阻尼(Damping)：材料的振动阻尼指的是材料吸收振动能量的能力。不同材料的振动阻尼性质不同，某些材料可能会在振动中损耗更多的能量，因此振动阻尼也可以用作参数A或其一部分。

(3)温度敏感性(Temperature Sensitivity)：材料在不同温度下的力学性能可能会变化。如果材料对温度变化非常敏感，那么温度变化也可以作为参数A或其一项影响因素。

(4)材料的粘性(Viscosity)：材料的粘性特性会影响其对振动的响应。较黏稠的材料可能在振动作用下产生更多的能量损耗，因此粘性可以作为参数A或其一部分。

需要指出的是，震动力Fi的大小计算方式是实现本技术的充分条件，而非必要条件。基于A的数值可以获得更精确的震动力Fi输出，但是如果不采用调节震动力Fi的形式，也仍能实现对模具进行震动造型。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例三

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，接下来将采用实施例的形式对本发明做详细的应用性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例将提供一种存储介质，该存储介质内存储有用于执行实施例二中S1～S5步骤的控制程序，请参阅图11～12，其采用C++伪代码的形式展示了逻辑，其原理包括：

(1)定义元胞结构体(struct Cell)：创建了一个包含温度(temperature)和温度梯度(gradient)属性的元胞结构体，这些元胞将组成三维网格。

(2)初始化三维网格：创建了一个三维网格(grid)，表示铸造过程中的空间。每个元胞的初始温度和梯度被设置为初始值。

(3)计算温度梯度(CalculateGradient)：定义了一个函数来计算每个元胞的温度梯度，该函数遍历元胞的Moore邻域并计算相邻元胞温度之差，用于后续的速率预测。这是实现S2的一部分。

(4)S1到S4循环遍历三维网格：使用嵌套的循环遍历三维网格中的每个元胞，对每个元胞执行S1到S4的步骤：

S1：在每个元胞上计算温度梯度。

S2：根据计算的温度梯度使用傅立叶定律估算速率预测值(alpha)。

S3：判断速率预测值是否低于速率阈值(rateThreshold)，如果是，则继续到S4。

S4：如果速率预测值低于速率阈值，执行震动造型操作。

本实施例的这个部分提供了一个三维空间中的元胞自动机，其中每个元胞具有温度和温度梯度属性。通过计算温度梯度和应用傅立叶定律来估算速率预测值，系统可以根据速率是否低于阈值来决定是否执行震动造型操作。

在本实施例中，该存储介质内存储有用于执行实施例一中所提供的装置的控制程序，请参阅图13～14，其采用C++伪代码的形式展示了逻辑，其原理包括：

(1)RotaryTable::rotate(double angle)：这个函数定义了控制电动旋转台模组3旋转到指定角度的操作。在实际应用中，它会调用底层的硬件控制接口来控制旋转台的运动。

(2)MoldingUnit::adjustHeight(double height)、MoldingUnit::adjustPosition(double position)、MoldingUnit::adjustOrientation(doubleorientation)：这些函数定义了单个造型单元4的高度、位置和方位调节。它们用于调整模组的运动，以便在三维空间内实现激振力的输出。在实际应用中，这些函数也会涉及底层硬件控制。

(3)TopologicalMeasurement::moveUpAndDown(doubledistance)：这个函数定义了拓扑测定机构5的升降操作，它会控制升降伺服电缸503的升降运动。

(4)TopologicalMeasurement::performMeasurement()：这个函数定义了温度测量的操作。在实际应用中，它会与传感器进行通信，获取温度数据并执行相应的元胞自动机算法。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。