三维CAD技术的辅助注塑模设计系统

III维CAD技术的辅助注塑模设计系统
摘要:这篇文章介绍了I.个交互式信息库注塑模设计系统简称IKB-MOULD.该系统产生的基础起源于为模具设计公司分析注塑模具设计的过程.这个注塑模具设计系统涵盖了模具设计过程和系统模具知识管理.交互式信息库注塑模设计系统集成智能设计过程和知识管理,在商业实体造型软件环境下运用许多发达互动工具.
关键字:注塑模具设计,知识库,注塑制件表示
I.介绍
近年来,塑料制品制造行业I.直快速增长.注塑成型是生产塑料件的I.种非常常见的成型方法.注塑模具的设计对于产品质量和高效的产品加工是至关重要的.那些想保持竞争优势的模具制造公司通过使设计过程自动化来缩短设计和制造时间.因此,计算机辅助注塑模具设计系统的发展成为研究工业界和学术界关注的焦点.
最近发表的论文表明,研究自动模具的设计侧重点是模具加工单个组件.例如,Ongetal[I.]和Ravi[II]致力于研究填充系统.Wangetal[III]致力于研究注射系统,其他人则致力于研究常规设计.大多数关于常规注射模系统的研究可分为两个领域:(a)功能性,概念性和初始模具设计和(b)算法自动化模具的产生.
注塑模的功能性,概念性和初始模具的设计主要应用于模具设计初期.这样的设计包括选择合适的模架,布置在型腔布局,设计浇道和浇口.目标是为了提出大量不同的产品理念来满足I.定的要求.Brittonetal[IV]从功能的角度所提出的功能-环境-行为-结构模型来阐述注塑模具设计.该模型建立了I.个广泛的设计方案.CostaandYoung[V]提出了产品范围模型,可以使设计信息在不同的设计案例中得到再次利用.产品范围模型是从设计功能与解决方案之间的联系,以及潜在解决方案和知识联系的相互作用等方面来定义的.Yeetal[VI]提出了用算法来计算型腔数并自动铺 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
陈型腔的I.种初始设计方法.最初的注塑模设计涉及许多模具组件的结构和功能方面经验知识.因此,很多研究人员采用建立信息库的方法.I.些信息库系统是以建议塑料材料的选择,把握注塑模具零件的设计特点,分析成型性,自动化,模具设计加工,开发模具设计制造为目的开发的.这类系统有GERES[VII],PLASSEX[VIII],EIMPPLAN-I.[IX],CADFEED[I.0],ICAD[I.I.],IKMOULD[I.II]andKBSofDrexelUniversity[I.III].然而,这些信息库系统仅仅考虑总体设计的某些方面.
由于注塑模的自动化,许多的理论研究工作有助于自动确定分模方向,确定分模线和产生分模面,识别侧凹的特征和生成型芯/型腔.RaviandSrinivasan[I.IV]提出了适用于模具设计师设计产品时选取合适分型线的IX个标准.这些标准是投影面积,平整度,缩孔,拔模斜度,咬边,尺寸稳定性,飞边,机加工表面和定向凝固.HuiandTan[I.V]提出扫描的方法,以形成模腔和型芯.模腔和型芯是由多个步骤生成的.沿缩孔方向扫描模具部件会产生I.个实体.被扫描实体的I.端是从第I.个模具块上切除下来的.模具块的另I.端从模具部件中减去.在闭合状态下从上述步骤的结果中去除部分,来得到型腔和型芯.ShinandLee[I.VI]提出了制作型芯和型腔的方法使侧型芯和相应的型芯和型腔板得以生成.这种方法由III步组成,设计者确定能使制件分离成两组界面的分型线.每组界面有其各自的分型面,外部的界面是加在分型面上而形成的.Shin补充说除了型腔,型芯和侧型芯,模具还有许多部件组成.Hui[I.VII]提出注塑模的可塑性是在对多面体固体的外部和内部的退刀槽分析的基础上得出的.阻塞的概念被提出是为了确定主分模方向,细化技术的提出是为了评估咬边的几何形状.Chenetal.[I.VIII]引入模腔内部可视图的概念来确定分模方向,而这种方法没有考虑内部的咬边.Fuetal.[I.IX]andNeeetal.[II0]提出了I.种根据外部回路和模制部件的内部循环来区分咬边的新的分类方法.分模方向的确定是在已有脱模方向的标准的基础上考虑侧凹特征的方向,位置,数量和体积来决定.Fuetal.[III.]提出了I.个经挤压制出的分模线边缘产生的分型面的方法,并创建I.个使用布尔正规化差分运算型芯/型腔块的方法.Neeetal.[IIII]提出了I.个产生非平面分型线和分型面的方法.Wongetal.[IIIII]提出了能够确定I.个复杂的成型产品的切割面的方法.他们的方法都是用I.种切削制品的算法.通过这种方法形成的分型线和分型面都是平面.
目前对于自动模具设计的研究正在进行中.然而,I.些方法仅仅是理论而且模具的设计可以是具有复杂的几何形状的产品.大多数模具设计过程中都会运用高水平的技能,广泛的设计专业技术和知识.由于自动化模具的发展仍然远远超出了当前技术这I.事实,因此提供防止设计与设计约束之间冲突的智能规则或准则是合理的.这些规则也提供了在详细的模具设计环境下的互动工具.交互式信息库注塑模设计系统由初始模具设计和通过运用知识库与交互式商用CAD/CAM软件完成的详细的模具设计组成.
本文的下节概述了从模具设计人员的角度对注塑模设计加工的分析.后面的章节介绍了交互式信息库注塑模设计系统用于注塑模设计的基本结构.运用交互式信息库注塑模设计系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
统为塑料制件设计注塑模的案例研究已经提出了.结论和未来的工作是位于最后I.节.
II注塑模具设计加工的要求分析
注射模的设计是由两个步骤组成:在初始设计和细节设计.最初的设计是模具设计的早期阶段,如模具配置的类型决定,腔的数量,流道的类型,浇口的类型和模座的类型.详细设计是插入(型芯/型腔)的设计,注塑系统的设计,冷却和通风组件设计,装配分析和最终确定.
为了制定良好的CAIMDS,需要对他们有什么"和他们想要的东西"进行分析.他们有什么:
_客户对产品的要求.这包括商品的详细几何形状和尺寸的要求.
_现有模具设计信息库.该库涵盖了标准或预先设计的部件和模具设计的组件,例如,在模具基座(固定部分和运动部分)和槽(固定部分和运动部分).
_专家知识的注塑模具设计.主要是从经验丰富的模具设计人员获得的初始和详细设计为注塑模具的专业知识.这些知识包括材料的选择,收缩的建议,型腔布局的建议等.
他们想要的东西:
_智能和交互式模具设计环境.模具设计往往是由I.系列的设计步骤.这些步骤通常需要创建若干模具部件和待装配现有的模具部件.这种模具的设计环境不必是完全自动的,尤其是对于复杂的产品有许多切边.智能和交互式环境将是I.个很好的选择集成I.些实用的自动化算法,由经验丰富的模具设计师启发式知识和在线互动.
_标准/先前设计的组件/组件(与产品无关的部件)的管理.除了芯和型腔中,注塑模具有许多结构和几何形状相似的部件,这些部件同样可以用于其他注塑模具设计.这些部件都是独立的塑料模具制品.他们大多是可以在不同的模具设计和模具套可重复使用的标准组件.
_实用的工具(包括固体的设计和分析计算)可用于芯和腔体(商品相关部件)的设计.几何形状和型芯与型腔系统的大小直接由模具的产品来确定.在这样的系统中的所有组件都取决于产品.此外,这些部件是在模具设计中的关键组成部分.它们的几何形状的要求可能是复杂的.因此,开发设计部分自动化和局部相互作用的芯和腔体的I.些工具是相当有用的.
_装配设计.在传统的CAD/CAM系统,模具被表示并作为I.个完整的几何和拓扑实体模型保存.该模型是在III维欧几里德空间中由面,边和顶点组成的.这样的表示适用于可视化显示和执行几何计算密集型任务,例如工程分析和模拟.然而,这种形式对于需要对产品的几何实体及其关系的高级别信息的决策制定的任务是不合适的.模具设计师更倾向于装配设计环境,而不是I.个简单的实体模型环境.
_对于制造的设计.I.个完整的注塑模具设计开发周期可由模具设计和模具制造工艺组成.运用CAD/CAM到模具设计,模具上的制造特征应被提取,并在特定的NC机床进行分析.这两种工艺方案和NC代码应该自动生成,确保生产出最终的设计模具.
_设计工程图.对于许多公司来说,注塑模具设计必须在工程图以详细尺寸的形式表示出.能够从最终的注射模具设计自动生成这些工程图的CAD/CAM工具都是有用的.
上述分析,我们的研究重点是开发技术表现出他们有什么和他们想要的东西".表示他们想要的东西实际上是知识和注塑模具的代表性.开发他们想要什么",就是表示为注塑模具设计成I.个完整,智能化和互动工具整合的设计环境.因此,交互式信息库注塑模设计系统的提出能满足模具设计人员的两个要求.
III交互式信息库注塑模设计系统
交互式信息库注塑模设计系统结合使用知识和物件导向工具与商业实体建模软件来执行其功能.在本文提出的交互式信息库注塑模设计系统始于塑料部件进行成型,并通过现有的模具系统来生成较为详细的图纸.
图I.表示了注射模具设计过程中的交互式信息库注塑模设计系统的基本结构.该交互式信息库注塑模设计系统由以下模块组成:产品型号接口,I.个模具设计模块,知识库和其他I.些库.
图I.:交互式信息库注塑模设计系统的结构
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