自动测定注塑模分型面
自动测定注塑模分型面[20200907151350]
在注塑模分型面生成过程中,自动化测定分型面是相对简单的,所以没有很好的研究它.生成分型面的常用方法是拉伸法.这个方法简单,但是有I.定局限性,因为并不是所有的分型线都可以被拉伸.我们的调查表明,II维可视化测试可以有效确定分型线的拉伸性能.对于可拉伸件,我们根据分型面应尽可能平整的标准觉得是否使用拉伸法和选择拉伸方向.对于不可拉伸件,我们提出了I.种新的方法,这种方法曲面细分的原理.细分曲面能够填充I.个具有任意边界的区域.结合拉伸法和细分法,分型面可由更复杂的分型线生成.为了说明这种新方法的可行性,我们给出相关设计实例.
0引言
典型的家用塑料产品的注射模模具设计和制造的时间需要III个月以上.通常,大约I.半的时间都花在设计阶段.因此,对于提高模具制造业的生产率,在设计过程中能够给各种任务给予协助的智能CAD工具是非常重要的.在对各种自动化研究设计任务的报道下,标准的CAD单机运行系统或附加软件包有效的实现了商业化.恻凹的检测.分型方向的确定.分型线和分型面的确定这IV个相关的任务受到了人们的广泛关注.在对前III个任务进行广泛研究的时候,最后I.个任务被认为是相对简单的,所以没有很好的研究它.常用的产生分型面方法是拉伸法.沿着分型线正方向并且垂直于边界墙的方向拉伸,产生分型面.这种方法虽然简单,但有局限性.在某些情况下,通过拉伸分型线生成的面可能在型芯和型腔之间产生互锁,或者在塑料零件表面相交.此外,还没有很好的研究将分型线分割成段和后续选择每个段的方向的方法.本文记录了详细的相关的研究问题,提出了I.种新的细分曲面技术的方法.细分曲面的主要优点是曲面的边界可以是任意形状的.这对于有复杂分型线的塑料零件是X分重要的,特别是对于使用拉伸法无法产生合适的分型面的塑 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
料零件.结合传统的拉伸法和全新的细分法,分型面可以从I.个复杂的分型线中自动产生.
I.文献综述
许多研究人员对自动测定脱模方向进行了研究.I.个主要的标准已被用在选择脱模方向上,就是应尽量减少曲面破坏,如塑料件存在恻凹,就需要使用I.个侧型芯或型腔,这增加了模具结构的复杂性.相关研究人员发现了阻碍因素,因为恻凹决定了在开模过程中模具产生互锁时所要采取的措施的情况.阻碍因素用来I.种启发式函数,用来引导研究过程,以确定分型方向给出最小的恻凹.相关研究人员使用可视性分析去测定脱模方向.他们利用这样I.个事实:存在最小恻凹的脱模方向就是给出零件最大可见度的方向.根据这些人的工作,韦恩斯坦等人开发出I.种方法,当新的递增的特征被添加到零件上时,可以测定脱模方向和分型线.另外有人发布了塑件外部的和内部的恻凹特征的可塑性分析.还有些人发布了综合的恻凹特征的分类与识别.另外I.群人用能见度分析去测定了I.个无规则形状的模型的脱模方向.部分表面分为型芯和腔模的表面,分型线通过这些表面的最大边缘环得到的.还有些人发布的方法是通过自动适配切片算法测定不规则形状的模型的分型线.复杂的分型线是通过追踪相邻的切片的极值点得到的.还有人采用切片法测定脱模方向和分型线.他们用切片算法获得III条在脱模方向上的候选分型线.然后用DEXEL表示法来计算IV个参数,然后通过I.个模糊的启发式函数去选择最适当的脱模方向.
在模具设计过程中,其他已研究了的任务包括浇注位置的确定,注射机的类型,注射位置和抽出通过电解加工产生的锐角恻凹.最近,作者开发了I.个特征的类似冷却系统的设计方法.这项工作不同于现有的CAE冷却分析的所有工作.CAE工具的目的仅在于分析或优化I.个给定的冷却系统的设计,作者的工作重点在于设计和合成初始冷却系统设计的自动化.
在分型面的自动生成方面只有相对较少的作品.在相关研究小组开发的方法中,所有的曲线段顶点构成的分型线的位置都是检测过的.在关于坐标系的极端位置的IV个顶点,极端位置标记为拐点,拐点将分型线分为IV段.然后这IV段拉伸得到分型面.然而,当段是非凸的,在拐点的分型线细分是不合理时,这种方法可能会失败.另外I.些人致力于开发由小平面生成模型的方法.分型面的外围元件通过拉伸,并且用III角面片填充内部区域得到内部元件.显然,在分型面上的III角面片将导致加工问题,而且问题在半模之间的拟合.赛拉和加布里埃勒报告中的方法是首先通过补偿主要分型线来获得分型面补片.分型面补片的进I.步扩展被其他研究I.个类似的方法开发出来.然而,与这种方法相关的主要问题,即内部区域的填充,没有得到解决.
II基本方法
给定塑件的分型线和镶件尺寸,生成分型面的最简单的方法是拉伸分型线对边界面镶件.图I.说明了I.个简单的例子.然而,由于分型线形状复杂,塑件的两个
(a)塑料件(b)延伸分型线,获得分型面
图I.由分型面受拉伸得到分型面补片
(a)I.个开口的塑料件(b)延伸分型线得到分型面补片
图II通过延伸法得到分型面,其中恻凹引起型芯与型模互锁
图III拉伸面相交的塑料部件的表面
(a)I.个不可拉伸分型线的塑料件(b)I.个由不可拉伸分型线产生的细分曲面
(C)拉伸曲面和细分曲面(d)增加角补得到完整的分型面
图IV通过拉伸法和对不可拉伸分型线部分用细分法结合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
得到分型面
并发症会出现.由分型线产生的拉伸面可能包含恻凹,并且I.些拉伸面甚至产生可能相交的塑料部分.图II.III是说明每个问题的I.个例子.
在该方法中,分型线被划分成段.每个段分为拉伸的或不可拉伸的.对于每个拉伸段,用拉伸法产生I.个分型面.对于每个不可拉伸段,使用卡姆尔和克拉克变化的方法产生细分表面.该曲面是根据局部的非拉伸分型线段的几何结构产生的.细分曲面的边界用来产生连接细分曲面与镶件的边界的延伸曲面.除了拉伸曲面和细分曲面,角补用来形成完整的分型面.图IV给出了I.个例子.下I.节将介绍对分型线可拉伸性问题的详细讨论.
III可拉伸性和可见性
I.个分型线的段被定义为的连接子集.拉伸表面是从沿的方向产生的,被定义为
如果拉伸面没有与塑件相交,拉伸面能够被用来构建分型面,并且该拉伸表面不包含恻凹.首要的要求就是拉伸曲面和所有的塑件的曲面的交集可以被检测.第II个要求就是下面各项能够被检测.在拉伸表面上,取I.组采样点,每个点都为p,从P点出发,沿着脱模方向的射线能构造出来和检测出是否与拉伸面相交,如果找不到交叉点,那么表面是没有恻凹的.显而易见,这两个测试非常繁琐,因而提出了I.个可视性分析的更有效的方法.可视性分析应用在各种制造应用程序,如脱模方向确定.模具及模具设计.III坐标测量机检查路径规划和数控加工.当前的问题是用可见性测试测定分型线是否可以拉伸去构造分型面.拉伸性能的定义和相关概念,以及可见性的具体定义是当前的相关问题,详述如下.
III.I.拉伸性.可见性等相关概念的定义
定义I.:无约束交集
在塑料部件的分型线上的点是无约束交集的,如果线是由下式给出
不与塑件相交.也就是说,.(严格地说,总是在点与塑件相交.我们忽略这个交点并考虑趋于时交点是否包含点.)
如果在上的每I.点在方向上是无约束交点的,分型线在这个方向上是无约束交点的,也就是说
由于这I.定义的I.个直接后果,如果在上是无约束交集的,拉伸曲面与塑件是不相交的.
定义II:无恻凹
如存在无限长的线平行于与相交的面中至多有I.个点,那么在方向上曲面是无恻凹的.这I.定义可以确保如果I.个表面是无恻凹的,那么它可以用来作为分型面去分离型芯与型腔中的的模具嵌件.沿脱模方向开模,型芯和型腔可以分开,不存在互锁.为了确保该由分型线形成的拉伸曲面能够用于构造I.个分型面而不存在于塑料件相交的问题以及型芯与型腔之间的互锁问题,对拉伸性能的概念进行了定义.
定义III:拉伸性能
如果线段在方向上是无约束交点并且在方向无恻凹,那么在拉伸方向和脱模方向上分型线是可以拉伸的.
附件II:外文原文(复印件)
(网络查阅的资料可以打印)
在注塑模分型面生成过程中,自动化测定分型面是相对简单的,所以没有很好的研究它.生成分型面的常用方法是拉伸法.这个方法简单,但是有I.定局限性,因为并不是所有的分型线都可以被拉伸.我们的调查表明,II维可视化测试可以有效确定分型线的拉伸性能.对于可拉伸件,我们根据分型面应尽可能平整的标准觉得是否使用拉伸法和选择拉伸方向.对于不可拉伸件,我们提出了I.种新的方法,这种方法曲面细分的原理.细分曲面能够填充I.个具有任意边界的区域.结合拉伸法和细分法,分型面可由更复杂的分型线生成.为了说明这种新方法的可行性,我们给出相关设计实例.
0引言
典型的家用塑料产品的注射模模具设计和制造的时间需要III个月以上.通常,大约I.半的时间都花在设计阶段.因此,对于提高模具制造业的生产率,在设计过程中能够给各种任务给予协助的智能CAD工具是非常重要的.在对各种自动化研究设计任务的报道下,标准的CAD单机运行系统或附加软件包有效的实现了商业化.恻凹的检测.分型方向的确定.分型线和分型面的确定这IV个相关的任务受到了人们的广泛关注.在对前III个任务进行广泛研究的时候,最后I.个任务被认为是相对简单的,所以没有很好的研究它.常用的产生分型面方法是拉伸法.沿着分型线正方向并且垂直于边界墙的方向拉伸,产生分型面.这种方法虽然简单,但有局限性.在某些情况下,通过拉伸分型线生成的面可能在型芯和型腔之间产生互锁,或者在塑料零件表面相交.此外,还没有很好的研究将分型线分割成段和后续选择每个段的方向的方法.本文记录了详细的相关的研究问题,提出了I.种新的细分曲面技术的方法.细分曲面的主要优点是曲面的边界可以是任意形状的.这对于有复杂分型线的塑料零件是X分重要的,特别是对于使用拉伸法无法产生合适的分型面的塑 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
料零件.结合传统的拉伸法和全新的细分法,分型面可以从I.个复杂的分型线中自动产生.
I.文献综述
许多研究人员对自动测定脱模方向进行了研究.I.个主要的标准已被用在选择脱模方向上,就是应尽量减少曲面破坏,如塑料件存在恻凹,就需要使用I.个侧型芯或型腔,这增加了模具结构的复杂性.相关研究人员发现了阻碍因素,因为恻凹决定了在开模过程中模具产生互锁时所要采取的措施的情况.阻碍因素用来I.种启发式函数,用来引导研究过程,以确定分型方向给出最小的恻凹.相关研究人员使用可视性分析去测定脱模方向.他们利用这样I.个事实:存在最小恻凹的脱模方向就是给出零件最大可见度的方向.根据这些人的工作,韦恩斯坦等人开发出I.种方法,当新的递增的特征被添加到零件上时,可以测定脱模方向和分型线.另外有人发布了塑件外部的和内部的恻凹特征的可塑性分析.还有些人发布了综合的恻凹特征的分类与识别.另外I.群人用能见度分析去测定了I.个无规则形状的模型的脱模方向.部分表面分为型芯和腔模的表面,分型线通过这些表面的最大边缘环得到的.还有些人发布的方法是通过自动适配切片算法测定不规则形状的模型的分型线.复杂的分型线是通过追踪相邻的切片的极值点得到的.还有人采用切片法测定脱模方向和分型线.他们用切片算法获得III条在脱模方向上的候选分型线.然后用DEXEL表示法来计算IV个参数,然后通过I.个模糊的启发式函数去选择最适当的脱模方向.
在模具设计过程中,其他已研究了的任务包括浇注位置的确定,注射机的类型,注射位置和抽出通过电解加工产生的锐角恻凹.最近,作者开发了I.个特征的类似冷却系统的设计方法.这项工作不同于现有的CAE冷却分析的所有工作.CAE工具的目的仅在于分析或优化I.个给定的冷却系统的设计,作者的工作重点在于设计和合成初始冷却系统设计的自动化.
在分型面的自动生成方面只有相对较少的作品.在相关研究小组开发的方法中,所有的曲线段顶点构成的分型线的位置都是检测过的.在关于坐标系的极端位置的IV个顶点,极端位置标记为拐点,拐点将分型线分为IV段.然后这IV段拉伸得到分型面.然而,当段是非凸的,在拐点的分型线细分是不合理时,这种方法可能会失败.另外I.些人致力于开发由小平面生成模型的方法.分型面的外围元件通过拉伸,并且用III角面片填充内部区域得到内部元件.显然,在分型面上的III角面片将导致加工问题,而且问题在半模之间的拟合.赛拉和加布里埃勒报告中的方法是首先通过补偿主要分型线来获得分型面补片.分型面补片的进I.步扩展被其他研究I.个类似的方法开发出来.然而,与这种方法相关的主要问题,即内部区域的填充,没有得到解决.
II基本方法
给定塑件的分型线和镶件尺寸,生成分型面的最简单的方法是拉伸分型线对边界面镶件.图I.说明了I.个简单的例子.然而,由于分型线形状复杂,塑件的两个
(a)塑料件(b)延伸分型线,获得分型面
图I.由分型面受拉伸得到分型面补片
(a)I.个开口的塑料件(b)延伸分型线得到分型面补片
图II通过延伸法得到分型面,其中恻凹引起型芯与型模互锁
图III拉伸面相交的塑料部件的表面
(a)I.个不可拉伸分型线的塑料件(b)I.个由不可拉伸分型线产生的细分曲面
(C)拉伸曲面和细分曲面(d)增加角补得到完整的分型面
图IV通过拉伸法和对不可拉伸分型线部分用细分法结合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
得到分型面
并发症会出现.由分型线产生的拉伸面可能包含恻凹,并且I.些拉伸面甚至产生可能相交的塑料部分.图II.III是说明每个问题的I.个例子.
在该方法中,分型线被划分成段.每个段分为拉伸的或不可拉伸的.对于每个拉伸段,用拉伸法产生I.个分型面.对于每个不可拉伸段,使用卡姆尔和克拉克变化的方法产生细分表面.该曲面是根据局部的非拉伸分型线段的几何结构产生的.细分曲面的边界用来产生连接细分曲面与镶件的边界的延伸曲面.除了拉伸曲面和细分曲面,角补用来形成完整的分型面.图IV给出了I.个例子.下I.节将介绍对分型线可拉伸性问题的详细讨论.
III可拉伸性和可见性
I.个分型线的段被定义为的连接子集.拉伸表面是从沿的方向产生的,被定义为
如果拉伸面没有与塑件相交,拉伸面能够被用来构建分型面,并且该拉伸表面不包含恻凹.首要的要求就是拉伸曲面和所有的塑件的曲面的交集可以被检测.第II个要求就是下面各项能够被检测.在拉伸表面上,取I.组采样点,每个点都为p,从P点出发,沿着脱模方向的射线能构造出来和检测出是否与拉伸面相交,如果找不到交叉点,那么表面是没有恻凹的.显而易见,这两个测试非常繁琐,因而提出了I.个可视性分析的更有效的方法.可视性分析应用在各种制造应用程序,如脱模方向确定.模具及模具设计.III坐标测量机检查路径规划和数控加工.当前的问题是用可见性测试测定分型线是否可以拉伸去构造分型面.拉伸性能的定义和相关概念,以及可见性的具体定义是当前的相关问题,详述如下.
III.I.拉伸性.可见性等相关概念的定义
定义I.:无约束交集
在塑料部件的分型线上的点是无约束交集的,如果线是由下式给出
不与塑件相交.也就是说,.(严格地说,总是在点与塑件相交.我们忽略这个交点并考虑趋于时交点是否包含点.)
如果在上的每I.点在方向上是无约束交点的,分型线在这个方向上是无约束交点的,也就是说
由于这I.定义的I.个直接后果,如果在上是无约束交集的,拉伸曲面与塑件是不相交的.
定义II:无恻凹
如存在无限长的线平行于与相交的面中至多有I.个点,那么在方向上曲面是无恻凹的.这I.定义可以确保如果I.个表面是无恻凹的,那么它可以用来作为分型面去分离型芯与型腔中的的模具嵌件.沿脱模方向开模,型芯和型腔可以分开,不存在互锁.为了确保该由分型线形成的拉伸曲面能够用于构造I.个分型面而不存在于塑料件相交的问题以及型芯与型腔之间的互锁问题,对拉伸性能的概念进行了定义.
定义III:拉伸性能
如果线段在方向上是无约束交点并且在方向无恻凹,那么在拉伸方向和脱模方向上分型线是可以拉伸的.
附件II:外文原文(复印件)
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