机械 模具 外文翻译 外文文献 英文文献 多自由曲面产品注塑模具分型线的自动确定.doc

多自由曲面产品注塑模具分型线的自动确定 邵 健11 ,吕震22 ,柯映林11 ( 1. 浙江大学现代制造工程研究所, 浙江 杭州 310027 2. 浙江大学城市学院, 浙江 杭州 310015 【关键词】 【摘 要】: 为有效地确定多自由曲面产品模具分型线问题, 提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法。在该方法中, 首先, 提出了基于图的特征识别方法来对产品中的侧凹特征进行识别, 并在识别的基础上对产品模型进行简化; 然后, 提出了基于有限元的离散方法, 对简化的产品模型的所有组成面进行离散, 并根据网格面的可视性来判别组成面的可视性; 最后, 将产品中的所有组成面分成可视面组、不可视面组和退化面组, 并通过抽取可视面组或不可视面组的最大边环来确定模具的分型线。研究实践表明, 通过该方法可以有效地解决多自由曲面产品模具分型线的确定问题, 提高模具设计的效率。 中图分类号: T P391 文献标识码: A 1引言 模具型腔的设计过程一般包括脱模方向的选择、分型线的确定和分型面的生成3个步骤。其中分型线的确定是非常重要的一个环节，不但影响到后续分型面的生成，还对整个模具的结构和成本有很大的影响.对于一些规则产品，模具分型线的确定是比较简单的，但对于一些包含自由曲面的产品，模具的分型线往往难以确定。在一般的模具型腔设计过程中,分型线往往由模具工程师通过一些经验的方式来判断确定。但通过这种方式来确定模具的分型线，设计效率不高，同时由于设计者的疏忽也有可能造成分型线确定失误的问题。因此探索分型线的自动生成技术是模具设计自动化的一个重要研究内容。 2 相关研究 对分型线的确定，有3类典型的方法：1）文献[2] 等提出的通过拉伸零件最大投影轮廓线的方法来确定产品的分型线；2）文献[3] 等提出的通过对塑件模型切片来生成分型线的方法；3）文献[4]等提出的通过对注塑件表面进行分组并抽取最大边环来自动生成分型线的方法。在这3 种方法中，都没有考虑产品中的侧凹特征对模具分型线的影响，对于多自由曲面产品，无法有效地确定模具的分型线。文献[5]等虽在文献[ 4] 的基础上进行了改进,但对于多自由曲面产品, 也无法有效地确定模具的分型线。 为此，本文提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法，不但考虑了侧凹特征对模具分型线确定的影响，提出了基于图的特征识别方法对产品中的侧凹特征进行识别，还提出了基于有限元方法对包含自由曲面的产品模型的表面进行离散，以解决自由曲面在模具分型线的确定过程中可能产生的歧义，加快模具分型线的自动确定过程。与前述的3类分型线确定方法相比，该方法的主要特点在于:1.在确定模具分型线前, 首先对产品中的侧凹特征应用提出的侧凹特征识别方法进行识别, 并根据特征识别的结果简化产品模型, 从而避免了侧凹特征对模具分型线的影响；2.型简化后, 应用有限元离散方法对产品模型的表面进行离散, 并根据网格面的可视性来综合判断产品模型表面的可视性, 消除自由曲面在判断面可视性时的不确定性。 3 基本概念 3.1表面的可见性 产品的表面一般由平面和自由曲面组成, 一些简单的产品往往都由平面组成, 但一些外形和结构复杂的产品, 其表面则既包含平面, 也包含自由曲面。对于平面来说, 因为其法向惟一, 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说, 由于其法向并不惟一, 既有可能全为可视或不可视, 也有可能部分可视、部分不可视。因此, 要判断曲面的可视性, 必须应用有限元方法。在有限元模型中, 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单元的表面都为平面, 可以方便地判断出这些单元的可视性。设 表示模具的脱模方向,表示面的法向，则可根据如下规则来判断面的可视性：如果, 则为可视面；如果, 则为不可视面；如果则为过渡面。 3.2 单一表面和复杂表面 所有表面的产品可以转化为二维网格对各组成部分进行有限元分析。网格包含以下三种类型：(a)可见网眼(b)无形的网(c)过渡网格。设表示模具的脱模方向,表示面Fi的法向，则可根据如下规则来判断网格的可视性：如果, 则为可视网格；如果, 则为不可视网格；如果, 则为过渡面。一些简单的产品往往都由平面组成, 但一些外形和结构复杂的产品, 其表面则既包含平面, 也包含自由曲面。对于平面来说, 因为其法向惟一, 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说, 由于其法向并不惟一, 既有可能全为可视或不可视, 也有可能部分可视、部分不可视。因此, 要判断曲面的可视性, 必须应用有限元方法。在有限元模型中, 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单元的表面都为平面, 可以方便地判断出这些单元的可视性。一般情况下表示模具的脱模方向,