三維CAD注射模具設(shè)計外文翻譯文獻(xiàn)

三維CAD注射模具設(shè)計外文翻譯文獻(xiàn)三維CAD注射模具設(shè)計外文翻譯文獻(xiàn)(文檔含中英文對照即英文原文和中文翻譯)翻譯:三維CAD知識付諸注射模具設(shè)計系統(tǒng)一、介紹近年來，塑料制品制造行業(yè)迅猛發(fā)展。注塑成型是一種非常受歡迎的塑料零件成型方法，注塑模具對于產(chǎn)品質(zhì)量和高效的制品加工有著十分重要的意義。想要保持競爭優(yōu)勢的模具制造公司，希望通過實現(xiàn)設(shè)計過程的自動化來縮短模具設(shè)計和制造的周期。因此，計算機(jī)輔助注塑模具設(shè)計系統(tǒng)（CAIMDS）的發(fā)展正逐漸成文工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的焦點。最近發(fā)表的論文表明，自動化模具設(shè)計的研究主要集中于單個組件的模具工藝。例如，翁等人以及拉維集中研究送料系統(tǒng)；王等人主要研究噴射系統(tǒng)；其他人研究的重點是總體設(shè)計。一般注塑模具系統(tǒng)的研究大多數(shù)可以分為兩個領(lǐng)域：功能、概念和初步模具設(shè)計以及自動化模具生成算法。注塑模具的功能、概念和初步設(shè)計主要用于前模設(shè)計。此類設(shè)計包括選擇一個合適的模架、安排型腔布局、設(shè)計分流道以及設(shè)計澆口，目的是為了對于一個特定的要求提出大量不同的產(chǎn)品理念。布里頓等人通過提出功能-環(huán)境-行為-結(jié)構(gòu)模型，從功能的角度解決了注塑模具設(shè)計的問題。這項研究制造出了很多設(shè)計的互換件。科斯塔和楊提出了產(chǎn)品范圍模型，以支持不同設(shè)計案例中設(shè)計信息的再利用。產(chǎn)品范圍模型的總體結(jié)構(gòu)大致是從設(shè)計功能方面定義的，該功能的設(shè)計與各系列設(shè)計方案以及潛在方案與知識鏈之間的內(nèi)在聯(lián)系息息相關(guān)。葉等人提出了一種自動化初始設(shè)計的算法，能夠計算出型腔數(shù)并自動化地設(shè)計出型腔。注塑模具的初始設(shè)計涉及對模具組件廣泛的實驗知識。因此，許多研究人員采用以實驗知識為基礎(chǔ)的方法。他們開發(fā)了一些以實驗知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，用來建議塑料材料的選擇、捕獲注塑模具零件的設(shè)計特征、分析可塑性、自動生成模具設(shè)計工藝以及開發(fā)產(chǎn)品的模具設(shè)計。這樣的系統(tǒng)有諸如GERES(尼爾森),PLASSEX（阿格拉沃爾和瓦蘇德萬),EIMPPLAN-1（秦和王),CADFEED(翁等人),ICAD(辛魁格蘭那),IKMOULD(莫克等人)以及卓克索大學(xué)的知識庫系統(tǒng)(曾等人)。但是，這些知識庫系統(tǒng)只考慮吧了總體設(shè)計的某些方面，作為一個注塑模具的自動生成系統(tǒng)，需要做大量的理論研究工作，以自動地確定分型方向和分型面、生成分型面、識別削弱特征以及生成型腔。拉維和斯利瓦尼桑提出了九個規(guī)則，工程師可以用它們在制品中開發(fā)合適的分型面。這些規(guī)則分別是投影面積、平整度、收縮力、同軸度、削弱力、尺寸穩(wěn)定性、流動率、加工表面和定向凝固?；莺妥T提出了行程型腔和型芯的掃描方法。型腔和型芯是經(jīng)過一系列的步驟生成的，在拉伸方向掃描生成一個實體，這個實體的一端是從第一個模塊中去除得到的，模塊的另一端是從模具中減去的。上述步驟的結(jié)果被去除的部分在閉合位置得到型腔和型芯。信和李提出了一種型芯和型腔發(fā)展的方法，因此可以生成側(cè)型芯以及相應(yīng)的型芯和型腔板。該方法由三個步驟組成，設(shè)計者確定分型線，它把制品分為兩組表面，每組表面都有分型面連接到它，然后，外部的表面再與每組的表面接觸。信說，一個模具由多個型腔、型芯和側(cè)芯組成。惠基于多面體外部和內(nèi)部的削弱分析，研究了注塑模具的的可塑性。堵塞概念的提出確定了主脫模方向，而且，細(xì)分技術(shù)被開發(fā)用來評估幾何方法削弱。陳等人引入了可視映射的概念，確定了分型的方向。但這個方法沒有考慮到內(nèi)部削弱力。付等人和倪等人根據(jù)外環(huán)槽和成型件的內(nèi)環(huán)槽，提出了一種削弱力的新分類。考慮到方向、位置、數(shù)量和削弱力特征量，他們提出了分型方向的標(biāo)準(zhǔn)，而分型方向正是基于此確定的。付等人通過擠壓分型線邊緣和使用布爾查運(yùn)算創(chuàng)造型芯/型腔塊，提出了一種生成分型面的方法。倪等人還提出了生成非平面的分型線和分型線的方法論。王等人提出了一種確定復(fù)雜形狀制品的分割面的方法，他們的方法是，使用一種算法分開制品。通過這種方法形成的分型線和分型面是平面內(nèi)的。 目前，對于自動化模具設(shè)計的研究還仍然在進(jìn)行中。然而，有一些方法是相當(dāng)?shù)睦碚摶?，而模具設(shè)計卻可能有著相當(dāng)復(fù)雜的制品幾何形狀。大多數(shù)模具開發(fā)活動要有很高的技術(shù)水平，以及各種專業(yè)設(shè)計經(jīng)驗和知識。由于自動化模具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的技術(shù)，所以它更適合用于提供只能規(guī)則或指導(dǎo)方針，防止設(shè)計過程中與約束產(chǎn)生沖突。這些規(guī)則在具體的模具設(shè)計環(huán)境中，還提供交換工具。本文闡述了一種交互式的注塑模具設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了初始模具設(shè)計、具體的模具設(shè)計知識庫和交互式計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造軟件。本文的第二部分，從設(shè)計師的角度，概述了注塑模具設(shè)計過程的分析。二、注塑模設(shè)計過程要求分析 注塑模具設(shè)計由兩個步驟組成：初始設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。初始設(shè)計由前期階段的模具設(shè)計作出的決定組成，如模具結(jié)構(gòu)類型、型腔數(shù)、流道類型、澆口類型和模架類型。詳細(xì)設(shè)計由內(nèi)嵌（型芯/型腔）設(shè)計、彈射系統(tǒng)設(shè)計、冷卻和排氣組件設(shè)計、裝配分析和最終的起早組成。 為了開發(fā)一種好的計算機(jī)輔助注塑模具設(shè)計系統(tǒng)，需要執(zhí)行“他們有什么”和“他們想要什么”的分析。他們有什么：-客戶對該制品的要求。這包括制品詳細(xì)的幾何形狀和尺寸要求。-現(xiàn)有模具設(shè)計庫。這個設(shè)計庫涵蓋了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)先設(shè)計的部件及其裝配，例如，模架（定模架和半動模架）和模腔（定模腔和半動模腔）。-注塑模具設(shè)計中的專用知識。注塑模具的初始設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計的專用知識，主要是從有經(jīng)驗的模具設(shè)計師那里獲得的。這些知識包括材料的選擇、收縮建議、型腔布局的建議等等。他們想要什么：-一個智能并且交互式的模具設(shè)計環(huán)境。模具的設(shè)計往往是由一系列的設(shè)計程序組成的，這些程序通常需要創(chuàng)建一定的模具零件，并且裝配現(xiàn)有的模具零件。這種模具設(shè)計環(huán)境不需要是完全自動化的，尤其是對于許多復(fù)雜的制品。智能并且交互式的設(shè)計環(huán)境將是使一些有用的自動化算法、啟發(fā)性知識和經(jīng)驗豐富的模具設(shè)計師的在線互動相結(jié)合的一個很好的選擇。-設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)先設(shè)計的部件及其裝配（獨立的制品零件）管理。除了型芯和型腔，注塑模具有很多其他的零件，他們在結(jié)構(gòu)和幾何形狀上是相似的，而這可以用于其他注塑模具的設(shè)計。這些零件與塑料模具制品是相互獨立的，他們大多是標(biāo)準(zhǔn)件，可以在不同的模具設(shè)計和模具組中重新使用。-型芯和型腔設(shè)計中有用的方法（包括實體設(shè)計與分析算法）。型芯、型腔系統(tǒng)的幾何形狀和尺寸的確定是由模具制品直接決定的。這樣一個系統(tǒng)中的所有組件都對制品有依賴性。同時，這些零件是模具設(shè)計中的關(guān)鍵部件，他們的幾何要求可能是非常復(fù)雜的。因此，一些用于設(shè)計基于半自動和半相互作用的型芯和型腔的工具是非常有用的。-裝配設(shè)計。在傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)中，模具被表示為一個完整的幾何和拓?fù)鋵嶓w模型，這個模型是由一個三圍歐式空間中面、邊、頂點組成。這樣的表示適用于視覺顯示和執(zhí)行幾何計算密集型任務(wù)，例如工程分析與仿真。但是，對于基于制品幾何實體及其關(guān)系的高層信息的要求決策的任務(wù)，這種形式是不適用的。模具設(shè)計師喜歡裝配環(huán)境的設(shè)計，而不是簡單實體模型的環(huán)境。這個理念也是由Ye等人提出來的。-設(shè)計制造。一個完整的注塑模具設(shè)計開發(fā)周記是由模具設(shè)計和模具制造工藝組成的。為了使計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造應(yīng)用于模具設(shè)計，模具的制造特點應(yīng)是由特定的數(shù)控機(jī)床抽象出來并分析的。無論是工藝規(guī)劃還是數(shù)控代碼都應(yīng)該是自動化生成，使最終設(shè)計的模具得以制造。-設(shè)計圖紙。對于許多公司來說，注塑模具的設(shè)計必須表示有著詳細(xì)尺寸的工程制圖。能夠從最終的注塑模具設(shè)計中自動生成這些圖紙的計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造工具將是有用的。 基于上述分析，我們研究的重點是開發(fā)代表“他們有什么”和“他們想要什么”的技術(shù)。 代表“他們想要什么”實際上是知識和注塑模具對象的表示。開發(fā)“他們有什么”意味著將為注塑模具設(shè)計的智能、交互式的工具，結(jié)合到一個完整的設(shè)計環(huán)境中。因此，為模具設(shè)計師提出的IKB-MOULD實現(xiàn)了上述的兩個要求。原文:3DCADknowledge-basedassistedinjectionmoulddesignsystemW.M.Chan.L.Yan.W.Xiang.B.T.Cheok1Introduction Inrecentyearstheplasticproductmanufacturingindustryhasbeengrowingrapidly.Averypopularmouldingprocessformakingplasticpartsisinjectionmoulding.Theinjectionmoulddesigniscriticallyimportanttoproductqualityandefficientproductprocessing.Mould-makingcompanies,whowishtomaintainthecompetitiveedge,desiretoshortenbothdesignandmanufacturingleadingtimesbyautomatingthedesignprocess.Thus,thedevelopmentofacomputeraidedinjectionmoulddesignsystem(CAIMDS)isbecomingafocusofresearchinbothindustryandacademia. Recentlypublishedpapersshowthatresearchinautomaticmoulddesignfocusesonindividualcomponentsofthemouldprocess.ForexampleOngetal.andRavifocusedtheirresearchonthefeedingsystem.Wangetal.focusedtheirresearchontheejectionsystem.Othersfocustheirresearchonthegeneraldesign.Mostresearchdoneonthegeneralinjectionmouldsystemcanbeclassifiedintotwoareas:(a)functional,conceptualandinitialmoulddesigns;and(b)algorithmstoautomatemouldgeneration. Functional,conceptualandinitialdesignsoftheinjectionmouldareappliedmainlytothepre-moulddesign.Suchdesigninvolvesselectingasuitablemouldbase,arrangingthecavitylayout,designingtherunneranddesigningthegate.Theobjectiveistocomeupwithalargenumberofverydifferentproductideasforacertainrequirement.Brittonetal.addressedinjectionmoulddesignfromafunctionalperspectivebypresentingtheFunction-Environment-Behaviour-Structure(FEBS)model.Thestudyfosteredawiderangeofdesignalternatives.CostaandYoungproposedaproductrangemodel(PRM)tosupportthereuseofdesigninformationinvariantdesigncases.ThegeneralstructureofaPRMisdefinedintermsofdesignfunctionslinkedwithsetsofdesignsolutions,interactionsbetweenpotentialsolutionsandknowledgelinks.Yeetal.presentedanapproachtoautomaticinitialdesignwithalgorithmsthatcalculatethecavitynumberandautomaticallylayoutthecavity.Theinitialinjectionmoulddesigninvolvesextensiveempiricalknowledgeofthestructureandfunctionsofthemouldcomponents.Thus,alotofresearchersadoptaknowledge-basedapproach.Severalknowledge-basedsystems(KBSs)weredevelopedtoadviseplasticmaterialselection,captureinjectionmouldpartdesignfeatures,analysemouldability,automatethemoulddesignprocessanddevelopmoulddesignformanufacture.ExamplesofsuchsystemsareGERES(Nielsen),PLASSEX(AgrawalandVasudevan),EIMPPLAN-1(ChinandWong),CADFEED(Ongetal.),ICAD(Cinquegrana),IKMOULD(Moketal.)andKBSofDrexelUniversity(Tsengetal.).However,theseKBSsconsideronlycertainaspectsofthetotaldesign. Asfortheautomaticgenerationofaninjectionmould,anumberoftheoreticalresearchworkswereconductedtoautomaticallydeterminethepartingdirection,todeterminethepartingline,togeneratethepartingsurface,torecogniseundercutfeaturesandtogeneratethecore/cavity.RaviandSrinivasanpresentedninerulesthatcanbeusedbythemoulddesignengineertodevelopasuitablepartinglineintheproduct.Theserulesareprojectedarea,flatness,draw,draft,undercuts,dimensionalstability,flash,machinedsurfacesanddirectionalsolidification.HuiandTanproposedthesweepmethodtoformthecavityandcore.Thecavityandcorearegeneratedinanumberofsteps.Sweepingthemouldpartinthedrawdirectiongeneratesasolid.Oneendofthesweptsolidissubtractedfromthefirstmouldblock.Theotherendofthemouldblockissubtractedfromthemouldpart.Theresultsoftheabovestepsaresubtractedwiththepartattheclosedpositiontoobtainthecavityandcore.ShinandLeeproposedamethodofcoreandcavitydevelopmentsothatthesidecoresandcorrespondingcoreandcavityplatescanbegenerated.Thismethodiscomposedof3steps.Thedesignerdeterminesthepartinglinethatseparatestheproductinto2groupsoffaces.Eachgroupfacehasthepartingsurfaceattachedtoit.Thenexternalfacesareaddedtoeachgroupface.Shinaddedthatamouldcouldbemadeupofmanypiecesinadditiontothecavity,coreandsidecores.Huistudiedthemouldabilityofaninjectionmouldbasedonanexternalandinternalundercutanalysisonlyforpolyhedralsolids.Ablockageconceptispresentedtodeterminethemainpartingdirectionandasubdivisiontechniqueisdevelopedtoevaluatethegeometryofanundercut.Chenetal.introducedtheconceptofvisibilitymaps(V-maps)ofthepocketstodeterminethepartingdirection.Themethoddidnottakeintoaccountinternalundercuts.Fuetal.andNeeetal.gaveanewclassificationofundercutsaccordingtotheexternalloopsandtheinternalloopsofamouldedpart.Thepartingdirectionisthendeterminedbasedontheproposedpartingdirectioncriteriaconsideringthedirections,location,numberandvolumesofundercutfeatures.Fuetal.proposedanapproachtogeneratethepartingsurfacebyextrudingthepartinglineedgesandcreatethecore/cavityblockusingtheBooleanregulariseddifferenceoperation(BRDO).Amethodologythatgeneratesnon-planarpartinglinesandsurfacesispresentedbyNeeetal..Wongetal.proposedamethodtodeterminethecuttingplaneofacomplexshapedproduct.Theirmethodusesanalgorithmthatslicestheproduct.Thepartinglineandsurfacesformedbythismethodareplanar. Currentresearchonautomaticmoulddesignisongoing.However,somemethodscanbequitetheoreticalandthemoulddesigncanhaveacomplicatedproductgeometry.Mostmoulddevelopmentactivitiesinvolveahighlevelofskill,awidevarietyofdesignexpertiseandknowledge.Duetothefactthatautomaticmoulddevelopmentisstillfarbeyondthecurrenttechnology,itismorereasonabletoprovideintelligentrulesorguidelinesthatpreventthedesignfromconflictingwithdesignconstraints.Theserulesalsoprovideinteractivetoolsinthedetailedmoulddesignenvironment.Thispaperpresentsaninteractiveknowledgebasedinjectionmoulddesignsystem(IKB-MOULD).ThissystemintegratestheinitialmoulddesignanddetailedmoulddesignwithbothknowledgebaseandinteractivecommercialCAD/CAMsoftware. Thenextsectionofthispaperoutlinesananalysisoftheinjectionmoulddesignprocessbasedonthemoulddesigner’spointofview.AlatersectionintroducesthebasicstructureofourIKB-MOULDforinjectionmoulddesign.AcasestudyoftheinjectionmoulddesignforaplasticproductinIKB-MOULDisthenpresented.Theconclusionandfutureworkislocatedinthelastsection.2Theinjectionmoulddesignprocessrequirementanalysis Aninjectionmoulddesigniscomposedoftwosteps:theinitialdesignandthedetaileddesign.Theinitialdesigniscomposedofdecisionsmadeattheearlystageofthemoulddesign,suchasthetypeofmouldconfiguration,thenumberofcavities,thetypeofrunner,thetypeofgateandthetypeofmouldbase.Thedetaileddesigniscomposedoftheinsert(core/cavity)design,theejectionsystemdesign,thecoolingandventingcomponentdesign,theassemblyanalysisandthefinaldrafting. TodevelopagoodCAIMDS,ananalysisof‘whattheyhave’and‘whattheywant’needstobeperformed.Whattheyhave:–Thecustomer’srequirementsfortheproduct.Thisincludesthedetailedgeometryanddimensionrequirementsoftheproduct.–Anexistingmoulddesignlibrary.Thislibrarycoversthestandardorpreviouslydesignedcomponentsandassembliesofthemoulddesign,forexample,themouldbase(thefixedhalfandthemovinghalf)andthepocket(thefixedhalfandthemovinghalf).–Anexpertknowledgeininjectionmoulddesign.Expertknowledgeofbothinitialanddetaileddesignsfortheinjectionmouldisobtainedmainlyfromexperiencedmoulddesigners.Suchknowledgeincludesmaterialselection,shrinkagesuggestion,cavitylayoutsuggestionandothers.Whattheywant:–Anintelligentandinteractivemoulddesignenvironment.Moulddesignisoftencomposedofaseriesofdesignprocedures.Theseproceduresusuallyrequirecertainmouldpartstobecreatedandexistingmouldpartstobeassembled.Suchamoulddesignenvironmentneednotbefullyautomatic,especiallyforcomplicatedproductswithmanyundercuts.Anintelligentandinteractiveenvironmentwillbeagoodchoicetointegratesomeusefulautomationalgorithms,heuristicknowledgeandon-lineinteractionbytheexperiencedmoulddesigner.–Standard/previousdesignedcomponents/assemblies(product-independentparts)management.Apartfromthecoreandcavity,aninjectionmouldhasmanyotherpartsthataresimilarinstructureandgeometricalshapethatcanbeusedinotherinjectionmoulddesigns.Thesepartsareindependentoftheplasticmouldproducts.Theyaremostlystandardcomponentsthatcanbereusedindifferentmoulddesignsandmouldsets.–Usefultools(includingsoliddesignandanalysiscalculation)inthecoreandthecavity(productdependentparts)design.Geometricalshapesandthesizesofthecoreandcavitysystemaredetermineddirectlybythemouldproduct.Allcomponentsinsuchasystemareproductdependent.Also,thesepartsarethecriticalcomponentsinthemoulddesign.Theirgeometricalrequirementsmaybecomplicated.Thus,sometoolsdevelopedtodesignthecoreandthecavitybasedonpartialautomationandpartialinteractioncanbequiteuseful.–Designforassembly.InconventionalCAD/CAMsystems,mouldsarerepresentedandstoredasacompletegeometricandtopologicalsolidmodel.Thismodeliscomposedoffaces,edgesandverticesinathreedimensional(3D)Euclideanspace.Sucharepresentationissuitableforvisualdisplayandperforminggeometricallycomputation-intensivetaskssuchasengineeringanalysisandsimulation.However,thisformisnotappropriatefortaskst