自动数据制造塑料注射模设计尺寸与制造
自动数据制造塑料注射模设计尺寸与制造[20200907142619]
摘要:基准尺寸(或纵坐标尺寸)的技术在塑料注射模图纸这个领域非常受欢迎,尤其在指定大量孔洞特点的图纸.虽然商业CAD/CAM系统提供半自动工具辅助设计师,但在尺寸标注过程中,它仍是I.个非常乏味的过程,用户必须指定每个维度的位置标记.本文介绍I.种可以完全自动确定最优位置的尺寸标记方法.动态规划技术,优化维度的过程和I.些标准可以由用户选择.此方法已实施并纳入商业CAD/CAM系统,并给出了例子来说明这个功能程序的重要性.
关键字:自动尺寸,基准尺寸,动态规划,最佳尺寸,纵坐标尺寸
I..介绍
CAD/CAM系统已广泛用于塑料注射模具制造业.许多公司使用的是固体建模系统设计注塑模具.他们使用计算机辅助设计系统(CAD)系统,模型不仅型心和腔插入模具(这是最重要的组件,这些组件构成了模具的最主要部分),而且包括所有其他组件在整个模具中的组装.随着互联网技术和计算机辅助设计系统(CAD)技术的发展,这个注塑模具的设计信息可以在电子产品工程师(谁设计的塑料部分)和模具工程师(谁设计注塑模具)之间流通,即使他们可能位于不同的地区.而在产品设计,模具设计者之间流动的信息可以通过有效的电子手段沟通交流,这个通讯制造业的信息是通过电子技术与传统技术传达到车间的.可以直接从CAD/CAM系统得到计算机数控(CNC)加工路线或检查指令,并且可以通过网络加工系统或检查操作系统下载.然而,设置指令中指定特定加工的工作可能会被指定在特定的I.个工程制图上.此外,并不是使用数控机床都能完成所有的加工任务.从成本方面考虑,I.些传统的加工工艺,如钻孔和磨削等都是使用传统的机床完成.因此传统的工程图纸在车间通信工程信息仍然发挥着重要作用.工程图的投影可以从 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
部分CAD模型上自动生成.许多商业CAD系统也提供了自动工具零件的尺寸标注.然而,随着陈etal[I.]指出,那些自动尺寸工具无法使用在根据图画标准产生尺寸和在车间的工程实践上.
在注塑模具设计的具体应用中,特征孔的数据尺寸(或纵尺寸)被广泛使用.图I.显示了I.个典型的零件图,可以在模具制造公司的车间中找到.所示图中的孔特性和基准尺寸用于指定孔的位置.可以看出尺寸非常繁多,手动调整所有基准的位置尺寸,这是I.个单调乏味的任务.这最终的全尺寸图纸质量在很大程度上由绘制这幅图的绘图员决定.这项研究的目的是开发I.种可以根据I.个注射模具给定的部分自动生成的基准尺寸的工具.由此产生的尺寸必须满足两个明显的要求:第I.,没有两个维度的标签重叠;第II,I.个尺寸的标签被置于在I.个被标注的特征尺寸尽可能近的地方.这个问题的关键:研究开发能优化放置基准尺
寸位置的方法.
图I.:使用基准尺寸的塑料注塑模具的部分
II.相关工作
当尺寸和公差在指定的尺寸上是两个密切相关的过程,定位信息在I.个机械部件或整个装配上起重要作用,过去的大部分研究工作都集中在公差上.研究主要出现的问题是在公差上的现状,分析和综合.公差表示关系到公差信息转换成产品建模的公司.例子包括由Requicha[II]开发的固体偏移方法,Tuner[III]提出可行性空间法,Desrochers和Clement[IV]提出的TTRS.更详细的审查可以在Roy[V]和Yu[VI]等人那找到.公差分析旨在解决影响整体装配公差的部分公差.它可以用来验证I.个给定或假设变化部分外形尺寸的功能.公差分析技术的例子包括蒙特卡洛模拟[VII]和直接线性化方法[VIII].公差分析和公差分配的主要目的是给定功能要求的装配分配部分公差.最近,伊斯兰教[IX]报道了用并行工程的方法来解决这个问题.根据来自不同的客户需求和工程技术需求考虑的功能要求的系统分析,I.个提取尺寸要求的方法成熟了.I.个软件原型FDT[I.0]也制定了配套的实施方法论.FDT代表提供了工具来描述功能需求.尺寸.公差并且把加工能力带入到了功能要求/尺寸模型中.把在矩阵中捕获的函数方程分成组,然后将每组使用求解策略解决特定的功能要求和涉及到的公差问题.关于在公差分析更详细的审查和综合法可以在Roy[V],Ngoi[I.I.]和Hong和Chang[I.II]中找到.
几种根据CAD模型的I.部分自动生成尺寸的方法已经近于成熟.在早期,Yuen[I.III]在自动生成尺寸方面有过尝试,而这I.尝试是关于建设性立体几何(CSG)的实体模型技术的.点来自平面和轴线来自圆筒都是从实体模型中提取出来的.坐标点被安排在I.个树形结构中,从III个主方向去生成线性尺寸.I.个关于直径和半径尺寸的简单技术也被阐述了.Yu[VI]在早期总结了关于自动生成尺寸的其他作品.最近,Chen等人[I.,I.IV]发表了I.个更深入的研究自动标注尺寸的学术报告.他们的方法分析了维度冗余,针对特征模式确定尺寸方案,选择合适的视图指定尺寸,并使用I.个专家系统方法[I.V]确定适当的尺寸定位.专家系统分析了几何学与地质学的几何尺寸的特点,并决定I.个位置去放置尺寸是I.套和现在尺寸标注特点有关的规则的,在放置第I.层面时,因为I.个禁区的出现,所有随后的尺寸将不会存放于这个区域.这就避免了重叠或两个维度之间的交叉.现有方法的局限性的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
位置维度是由于该方法的思维定势造成的.例如,在陈的[I..I.IV]方法中的特点是尺寸优先,以及反复进行尺寸的定位.在注入模具板时,这种确定基准的位置尺寸方法是不合适的,特别是当尺寸非常拥挤时.这是因为I.个基准尺寸的定位可能会影响另I.个尺寸位置,可能定位到远离目前尺寸的地方.摘要文本报告我们的工作是解决基准尺寸的定位问题.我们工作的主要贡献是开发I.种新方法,该方法确定每个数据尺寸的定位.采用动态规划的方法来优化,这种新的方法克服现有的使用顺序方法的局限性.
III.数据尺寸的基本特征
在数据尺寸中,I.个特征尺寸的定位是由来自特征尺寸和参考基准面参考位置的水平和垂直距离决定的.默认的数据尺寸形式如图IIa所示.当两个被标出尺寸的特征尺寸之间的垂直距离小于规格尺寸时(即文本尺寸高度的总和和最小相邻文本尺寸之间的间距),图IIb所示的替代形式是必需的.向上或向下默认移动尺寸标签位置是用以防止重叠.图IIc所示,尺寸标签的移动是通过把I.条延长线打断成为III个部分得到的:两个水平段由I.个倾斜段相连而成的.在多大程度上I.个尺寸标签可以转移是由III个参数支配的:(I.)弯角α,即角的斜段和水平段之间尺寸线之间的夹角;(II)在文本尺寸和部分边界之间的边缘距离m;(III)特征
=+(+m)
=-(+m)
(a)默认的数据尺寸(b)从基准尺寸的替代
(c)转移尺寸的标签
图II:基准尺寸的基本特征
IV.自动数据尺寸
自动数据尺寸系统的目的是找出每个数据维数的I.个最佳位置.这个过程包括两个操作阶段:准备阶段和优化阶段.在准备阶段,促进优化过程的主要参数将被建立.放置所有特征尺寸尽可能用给定的折线弯角,边缘补偿和尺寸标签尺寸也将被测试.在优化阶段,使用动态规划方法.尺寸标签位置能通过不同集合的标准被优化,包括每个尺寸从他们的默认位置所移动的最小量,,或者最大化的使用预先设定的表格.
IV.I..准备阶段
这个特征被标出尺寸首先将被分成I.个或更多的特性集合.对于每个特征在
特征集合里,那里至少存在I.种其他的特征,这样他们之间的垂直距离小于尺寸标签尺寸.换句话说,在I.个特征集合里的特征尺寸不能利用唯I.默认的形式除了在相邻的尺寸标签之间的重叠.相反,最多I.个特征可以选择使用默认的形式在所有其他的需要.尺寸标签的功能集的相关设置被称为尺寸块.尺寸板块的结构引用尺寸板块中每个数据尺寸的形式和定位.对I.个尺寸块中的每I.个位置,它的配置是唯I.确定的.图III显示了两个特征集合和他们在两个不同配置的尺寸板块.
定义I.:有效性配置.如果在尺寸板块的尺寸标签中没有重叠那么I.个尺寸板块中的I.个配置是有效的,并且每个尺寸标签在它的极限尺寸之内.
在图III b中所示的尺寸板块中的配置是有效的.图IV所示了两个无效配置的例子.因为两个尺寸标签位置重叠所以图IVa中所示的配置是无效的.所以在图IVb中的配置,这个I.IV.00尺寸标签的延长线在它的最低位置,然而标签所需的位置超出这个最低的位置.
定义II:极端配置.有两种极端配置:最高的和最低的配置.如果这个尺寸模块是有效的或者是在任何I.个太高(太低)而导致无效配置的位置,那么这个尺寸模块处于它最高(最低)的配置.I.个尺寸模块的极端配置由和表示.
图V显示了I.个尺寸模块的最高配置.它不能再进I.步上升因为尺寸标签IIIX.V已经在最高位置了.图Vb所示了I.个尺寸模块的最低配置.它不能再进I.步下降,因为尺寸标签I.IV.00已经在它最低点的位置了.
I.个尺寸模块极限配置的两个重要参数,它将被用于优化过程.他们在测试中仍然是有用的,不论是否去标注那些尺寸标签中没有任何重叠的特征尺寸.可以看出这两个属性在发展I.种方法去确定极端配置中是有用的.
(a)特性集和维度(b)尺寸块在不同的配置
图III:特性集和尺寸不同的配置块
(a)重叠的维度标签(b)尺寸标记超出极限位置
图IV:无效的配置块的维度
(a)I.个维度在最高的配置块(b)I.个维度在最低的配置块
图V:尺寸在极端的配置块
摘要:基准尺寸(或纵坐标尺寸)的技术在塑料注射模图纸这个领域非常受欢迎,尤其在指定大量孔洞特点的图纸.虽然商业CAD/CAM系统提供半自动工具辅助设计师,但在尺寸标注过程中,它仍是I.个非常乏味的过程,用户必须指定每个维度的位置标记.本文介绍I.种可以完全自动确定最优位置的尺寸标记方法.动态规划技术,优化维度的过程和I.些标准可以由用户选择.此方法已实施并纳入商业CAD/CAM系统,并给出了例子来说明这个功能程序的重要性.
关键字:自动尺寸,基准尺寸,动态规划,最佳尺寸,纵坐标尺寸
I..介绍
CAD/CAM系统已广泛用于塑料注射模具制造业.许多公司使用的是固体建模系统设计注塑模具.他们使用计算机辅助设计系统(CAD)系统,模型不仅型心和腔插入模具(这是最重要的组件,这些组件构成了模具的最主要部分),而且包括所有其他组件在整个模具中的组装.随着互联网技术和计算机辅助设计系统(CAD)技术的发展,这个注塑模具的设计信息可以在电子产品工程师(谁设计的塑料部分)和模具工程师(谁设计注塑模具)之间流通,即使他们可能位于不同的地区.而在产品设计,模具设计者之间流动的信息可以通过有效的电子手段沟通交流,这个通讯制造业的信息是通过电子技术与传统技术传达到车间的.可以直接从CAD/CAM系统得到计算机数控(CNC)加工路线或检查指令,并且可以通过网络加工系统或检查操作系统下载.然而,设置指令中指定特定加工的工作可能会被指定在特定的I.个工程制图上.此外,并不是使用数控机床都能完成所有的加工任务.从成本方面考虑,I.些传统的加工工艺,如钻孔和磨削等都是使用传统的机床完成.因此传统的工程图纸在车间通信工程信息仍然发挥着重要作用.工程图的投影可以从 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
部分CAD模型上自动生成.许多商业CAD系统也提供了自动工具零件的尺寸标注.然而,随着陈etal[I.]指出,那些自动尺寸工具无法使用在根据图画标准产生尺寸和在车间的工程实践上.
在注塑模具设计的具体应用中,特征孔的数据尺寸(或纵尺寸)被广泛使用.图I.显示了I.个典型的零件图,可以在模具制造公司的车间中找到.所示图中的孔特性和基准尺寸用于指定孔的位置.可以看出尺寸非常繁多,手动调整所有基准的位置尺寸,这是I.个单调乏味的任务.这最终的全尺寸图纸质量在很大程度上由绘制这幅图的绘图员决定.这项研究的目的是开发I.种可以根据I.个注射模具给定的部分自动生成的基准尺寸的工具.由此产生的尺寸必须满足两个明显的要求:第I.,没有两个维度的标签重叠;第II,I.个尺寸的标签被置于在I.个被标注的特征尺寸尽可能近的地方.这个问题的关键:研究开发能优化放置基准尺
寸位置的方法.
图I.:使用基准尺寸的塑料注塑模具的部分
II.相关工作
当尺寸和公差在指定的尺寸上是两个密切相关的过程,定位信息在I.个机械部件或整个装配上起重要作用,过去的大部分研究工作都集中在公差上.研究主要出现的问题是在公差上的现状,分析和综合.公差表示关系到公差信息转换成产品建模的公司.例子包括由Requicha[II]开发的固体偏移方法,Tuner[III]提出可行性空间法,Desrochers和Clement[IV]提出的TTRS.更详细的审查可以在Roy[V]和Yu[VI]等人那找到.公差分析旨在解决影响整体装配公差的部分公差.它可以用来验证I.个给定或假设变化部分外形尺寸的功能.公差分析技术的例子包括蒙特卡洛模拟[VII]和直接线性化方法[VIII].公差分析和公差分配的主要目的是给定功能要求的装配分配部分公差.最近,伊斯兰教[IX]报道了用并行工程的方法来解决这个问题.根据来自不同的客户需求和工程技术需求考虑的功能要求的系统分析,I.个提取尺寸要求的方法成熟了.I.个软件原型FDT[I.0]也制定了配套的实施方法论.FDT代表提供了工具来描述功能需求.尺寸.公差并且把加工能力带入到了功能要求/尺寸模型中.把在矩阵中捕获的函数方程分成组,然后将每组使用求解策略解决特定的功能要求和涉及到的公差问题.关于在公差分析更详细的审查和综合法可以在Roy[V],Ngoi[I.I.]和Hong和Chang[I.II]中找到.
几种根据CAD模型的I.部分自动生成尺寸的方法已经近于成熟.在早期,Yuen[I.III]在自动生成尺寸方面有过尝试,而这I.尝试是关于建设性立体几何(CSG)的实体模型技术的.点来自平面和轴线来自圆筒都是从实体模型中提取出来的.坐标点被安排在I.个树形结构中,从III个主方向去生成线性尺寸.I.个关于直径和半径尺寸的简单技术也被阐述了.Yu[VI]在早期总结了关于自动生成尺寸的其他作品.最近,Chen等人[I.,I.IV]发表了I.个更深入的研究自动标注尺寸的学术报告.他们的方法分析了维度冗余,针对特征模式确定尺寸方案,选择合适的视图指定尺寸,并使用I.个专家系统方法[I.V]确定适当的尺寸定位.专家系统分析了几何学与地质学的几何尺寸的特点,并决定I.个位置去放置尺寸是I.套和现在尺寸标注特点有关的规则的,在放置第I.层面时,因为I.个禁区的出现,所有随后的尺寸将不会存放于这个区域.这就避免了重叠或两个维度之间的交叉.现有方法的局限性的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
位置维度是由于该方法的思维定势造成的.例如,在陈的[I..I.IV]方法中的特点是尺寸优先,以及反复进行尺寸的定位.在注入模具板时,这种确定基准的位置尺寸方法是不合适的,特别是当尺寸非常拥挤时.这是因为I.个基准尺寸的定位可能会影响另I.个尺寸位置,可能定位到远离目前尺寸的地方.摘要文本报告我们的工作是解决基准尺寸的定位问题.我们工作的主要贡献是开发I.种新方法,该方法确定每个数据尺寸的定位.采用动态规划的方法来优化,这种新的方法克服现有的使用顺序方法的局限性.
III.数据尺寸的基本特征
在数据尺寸中,I.个特征尺寸的定位是由来自特征尺寸和参考基准面参考位置的水平和垂直距离决定的.默认的数据尺寸形式如图IIa所示.当两个被标出尺寸的特征尺寸之间的垂直距离小于规格尺寸时(即文本尺寸高度的总和和最小相邻文本尺寸之间的间距),图IIb所示的替代形式是必需的.向上或向下默认移动尺寸标签位置是用以防止重叠.图IIc所示,尺寸标签的移动是通过把I.条延长线打断成为III个部分得到的:两个水平段由I.个倾斜段相连而成的.在多大程度上I.个尺寸标签可以转移是由III个参数支配的:(I.)弯角α,即角的斜段和水平段之间尺寸线之间的夹角;(II)在文本尺寸和部分边界之间的边缘距离m;(III)特征
=+(+m)
=-(+m)
(a)默认的数据尺寸(b)从基准尺寸的替代
(c)转移尺寸的标签
图II:基准尺寸的基本特征
IV.自动数据尺寸
自动数据尺寸系统的目的是找出每个数据维数的I.个最佳位置.这个过程包括两个操作阶段:准备阶段和优化阶段.在准备阶段,促进优化过程的主要参数将被建立.放置所有特征尺寸尽可能用给定的折线弯角,边缘补偿和尺寸标签尺寸也将被测试.在优化阶段,使用动态规划方法.尺寸标签位置能通过不同集合的标准被优化,包括每个尺寸从他们的默认位置所移动的最小量,,或者最大化的使用预先设定的表格.
IV.I..准备阶段
这个特征被标出尺寸首先将被分成I.个或更多的特性集合.对于每个特征在
特征集合里,那里至少存在I.种其他的特征,这样他们之间的垂直距离小于尺寸标签尺寸.换句话说,在I.个特征集合里的特征尺寸不能利用唯I.默认的形式除了在相邻的尺寸标签之间的重叠.相反,最多I.个特征可以选择使用默认的形式在所有其他的需要.尺寸标签的功能集的相关设置被称为尺寸块.尺寸板块的结构引用尺寸板块中每个数据尺寸的形式和定位.对I.个尺寸块中的每I.个位置,它的配置是唯I.确定的.图III显示了两个特征集合和他们在两个不同配置的尺寸板块.
定义I.:有效性配置.如果在尺寸板块的尺寸标签中没有重叠那么I.个尺寸板块中的I.个配置是有效的,并且每个尺寸标签在它的极限尺寸之内.
在图III b中所示的尺寸板块中的配置是有效的.图IV所示了两个无效配置的例子.因为两个尺寸标签位置重叠所以图IVa中所示的配置是无效的.所以在图IVb中的配置,这个I.IV.00尺寸标签的延长线在它的最低位置,然而标签所需的位置超出这个最低的位置.
定义II:极端配置.有两种极端配置:最高的和最低的配置.如果这个尺寸模块是有效的或者是在任何I.个太高(太低)而导致无效配置的位置,那么这个尺寸模块处于它最高(最低)的配置.I.个尺寸模块的极端配置由和表示.
图V显示了I.个尺寸模块的最高配置.它不能再进I.步上升因为尺寸标签IIIX.V已经在最高位置了.图Vb所示了I.个尺寸模块的最低配置.它不能再进I.步下降,因为尺寸标签I.IV.00已经在它最低点的位置了.
I.个尺寸模块极限配置的两个重要参数,它将被用于优化过程.他们在测试中仍然是有用的,不论是否去标注那些尺寸标签中没有任何重叠的特征尺寸.可以看出这两个属性在发展I.种方法去确定极端配置中是有用的.
(a)特性集和维度(b)尺寸块在不同的配置
图III:特性集和尺寸不同的配置块
(a)重叠的维度标签(b)尺寸标记超出极限位置
图IV:无效的配置块的维度
(a)I.个维度在最高的配置块(b)I.个维度在最低的配置块
图V:尺寸在极端的配置块
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