1、注塑模设计外文翻译2Windows自带的三维塑料注射模具设计系统L. Kong, J.Y.H. Fuh, K.S. Lee, X.L. Liu, L.S. Ling, Y.F. Zhang, A.Y.C. Nee 新加坡国立大学机械工程系，10，新加坡119260，新加坡肯特岗新月摘要三维实体建模变革已经成为设计的主流。虽然高端三维实体建模系统工程师的工作站多年来一直在大型航空航天，消费产品，汽车公司。然而，现在许多规模较小的公司一直在研发工作站到PC机的转换器。转移的原因之一是windows的进步和自身的灵活，NT开发人员已经研发出能够承担上述责任并且易于使用的软件。高端用户们发现，中档的实
2、体建模工具，如SolidWorks中，已经能满足他们的需要。SolidWorks中被选为该平台由于Windows自身的设计环境、强大的组装能力、易于使用，快速模仿曲线，以及实惠的价格。一个windows自身的3 d塑料注塑模具设计系统，通过Visual c+代码的商业软件接口,与SolidWorks 99和API的连接，已经实现了在一个NT上实现了。该系统为设计师提供了在同一个交互式计算机辅助设计环境下，既可以加快模具设计过程中，又能促进标准化。2003 Elsevier科学BV保留所有权利。关键词:注塑模具;Windows;CAD;分块说明随着塑料部件在消费品、机械、汽车和飞机的广泛应用，射
3、成型工艺已被公认为一种重要的生产过程。通常，模具设计过程的关键路径是新产品开发。一般来说,模具设计一直是一个非常“神秘”的艺术,在一个工程人员可以相对精通它之前，需要多年的经验。由于学习这门艺术初始困难，越来越少人能从这方面专家的经验和知识中受益。改变这种现状的一种方法是计算机辅助设计(CAD)系统。CAD作为“日常术语”，已经发展到具有广泛功能，应用领域从学校教学到三维设计的软件。目前,大多数CAD系统提供只有方便模具设计绘图操作几何建模功能,不提供模具设计师必要的知识来设计模具。因此,许多“附加组件”软件,例如。IMOLD,有在高层的开发3 d建模平台来帮助模具设计过程。这样的安排在许多方
4、面是有利的。三维建模平台提供插件软件与操作说明、建立用户界面和编程风格。因此,开发时间为这些“附加组件”显著降低。IMOLD(智能模具设计)1是一个应用程序软件,其中在具有国标SolidWorks平台上运行，并且实施通过使用用户提供的函数实现操作。它可在UNIX和windows操作系统上运行。多年来,模具设计工程师必须处理两种不同的系统,UNIX和PC。前者广泛应用于工程，而后者主要用于中小型企业。工程师还需要运行企业办公应用等作为文字处理、电子表格和项目管理工具,但这些都不在他们的UNIX工作站上。 幸运的是,在过去的十年里快速的发展的计算机技术已经提供了一种改变这种情况的方法。最显著的变化
5、发生在计算机硬件的面积,即实际电子组件相关联的数据处理、信息存储和显示技术方面的速度和内存。这些都引起了实体建模功能的微机CAD / CAM系统的更高效的使用。随着复杂的低成本的windows软件不见应用，越来越多的工程师使用PC应用程序来完成工作。因此,开发一个基于Windows平台的新模具设计应用程序需求是在提高的。 高端用户发现,中档固体建模工具,如SolidWorks,已经能够满足他们的需要。由于基于windows应用发展起来，因此，SolidWorks是windows三维机械设计软件中的一个。它是生产水平、易用性,和无与伦比的负担能力的独特组合。solidworks99是第七款主要为
6、windows98和Windows NT发布的公司机械设计软件，并且是一个功能不断增长的完全集成的固体建模软件。熟悉的操作如选中、拖放、复制粘贴,和与其他Windows软件无缝数据共享促成生产力效率的提高。交单操作不需专业的培训以及合理的价格使公司能为每个工程师的桌面安装此系统。它的一个程序是在注塑模具设计行业。这一最新应用技术为模具设计过程增加了一个全新的维度。注塑模具设计注塑基于温度变化改变材料属性来获得离散部分最终的形状，通过使用模具来完成或接近完成相关尺寸，在这种类型的制造过程中,液体材料被强制填充在凝固的模具型腔内2。首先,创建一个模具模型需要一个设计模型和一个包装箱。设计模型代表成
7、品，而包装箱代表模具组件的整个体积。注塑模具设计需要丰富的模具组件的结构和功能的经验和知识(启发式知识)。新模具开发可以被划分成成四个主要阶段：产品设计、模压性能评估、详细部分设计、插入/腔设计和详细的模具设计。在阶段,一个产品概念被很少有人整合(通常是营销和工程的一个组合)。阶段0的主要目标是分析市场机会和制定战略。相关流程信息被添加到第一阶段的设计过程中，来制作详细的几何模型。概念设计被转化为一个使用适当的制造信息。在第二阶段脱模方向和分型线的位置到被引入来检查可塑性。则,模型形状被再次修改。在第三阶段,部分用于建立形状的型芯和型腔的几何体,将用于形成模型。一般收缩和扩张需要被考虑,以便成
8、型在加工温度下，形成正确尺寸和形状的模型。箱口、,流动装置,溢出和通风口也需要被考虑。在这一点上，几何数据和信息之间的联系是至关重要的。第四阶段是关与模具的整体机械结构包括模具到注射机的连接、填充、冷却机制,注射和模具装配。方法正如上面描述的理由，SolidWorks 99作为模具设计新的应用平台。图1显示了一个windows自身的3 d注塑模具设计系统与IMOLD的比较。用户的应用程序可以作为一个独立的程序文件或作为用户DLL或在SolidWorks扩展DLL创建和运行。SolidWorks的插件控制程序允许用户控制哪些第三方软件在任何时候加载到SolidWorks会话。此外，能立刻家在一个
9、工具包，,并将设置保存在SolidWorks会话框。 图1 用户应用程序,SolidWorks,国标库和参数化实体之间的关系SolidWorksSolidWorks最近推出的windows3 d产品设计软件,提供一个最强大的和直观的机械设计环境。在SolidWorks,中，模型是由“基本特征”和添加特征，,如钣金、切削、钻孔、内圆角、或抽壳等，创建的。基本特征可能是是实体拉伸、轮廓扫描等。通过扫描二位文件和通过空间移动配置文件创建量来建立一个实体。基于特征的实体建模程序正在使二维设计技术变得落后。然而，基于Unix的实体建模软件是昂贵的。随着适用于Microsoft Windows的Solid
10、Works引入，成本小于早起的三维实体建模3。3 d内核的参数化实体 SolidWorks使用参数化实体作为一个3 d的内核。内核参数化实体建模工具包，是世界公认领先的，是生产实践证明的实体建模的核心。被设计做为实体建模的一个精确边界表示法，参数化实体提供强大的的实体建模、广义精细建模和集成表面建模能力，并且被设计以轻松集成到CAD / CAM / CAE系统来缩短投放市场的时间。其主要功能是提供的一个面向对象的编程接口例程的帮助，它可以被用来4：（1）构建和操纵实体对象；（2）计算质量和转动惯量,并执行干扰检测；（3）在各种图形方式下输出对象（4）将对象，存入数据库或者归类或者检索；（5）支
11、持自由表面。 API5SolidWorks的应用程序编程接口(API)是一个OLE编程接口。API包含成百上千的功能,可以被称为VB、VBA(Excel、访问等)、C,c+、或者SolidWorks。宏的文件。这些函数提供程序员直接访问SolidWorks的功能如创建直线,拉伸实体、或验证表面的参数。API接口,使用面向对象的方法。所有API函数欧式适用于一个对象方法或属性。图2是一个的SolidWorks API对象的典型视图。SolidWorks通过OLE自动化使用调度和通过标准COM对象，实现表面功能。这个调度接口6将包参数和返回值作为变量,这样语言基本可以处理它们。图2 SolidWo
12、rks API对象。实现事实,SolidWorks API接口使用面向对象方法和API函数允许你选择一个面向对象的语言,如,Visual c+,编程语言。基于Windows的3 d注塑模具设计的应用程序在Windows NT使用这种方法通过VC+与solidworks接口连接。在这个应用程序中模具设计过程分为几个阶段,提供模具设计师设计模具的一致方法。每个阶段可以被看作是一个独立模块的程序。几个模块已成功开发来利用SolidWorks。,模具基本模块和显示模块被显示在下面。性能。图3。模具设计应用程序的基础体系模具基础模块模具基础模块可以自动创建标准参数模具基基准，其所有组件和配件,像哈斯高、
13、测距装置,HOPPT,LKM和双叶。这个模块准许模具设计师轻松设定常用的模具设计基准。主要特性包括可用性的标准模架组件像支持支柱和浇口衬套,2板和3板模具基准,和定制的非标模具基准。模具基本模块包括四个主要部分,即,组件库(包括标准和非标准部分库),设计表，功能尺寸和管理结构关系。在这里,SolidWorks提供了尺寸驱动功能来支持应用程序。模具基础模块的详细信息显示在图4。图4 模具基础模块的详细。组件库为了在竞争日益激烈的环境下增强模具设计能力、降低设计成本和周期时间，减少人力，减少了人力,自动化是实现这一目的的主要因素。换句话来说，必须有计算机软件能够轻松地创建、修改和分析模具设计的组件
14、,并更新变化设计模型。为了达到这个目标,一个3 d组件库被提供给存储标准和非标准的零件的数据，组健库的维度是存储在Microsoft Excel中。通过指定适当的尺寸,这些组件可以生成并插入到装配结构。这个库是完全可定制的并且设计师也可以添加进入自己的部分。驱动尺寸SolidWorks提供了强有力的尺寸驱动功能来支持参数化设计。这是微软Excel中尺寸存储设置和几何体之间的逻辑关系。当一个集合体的参数被设定后，必然生成准确的模型。设计表通过指定参数在一个嵌入式微软Excel电子表格，一个设计表允许设计师来构建部件的多个配置。设计表保存在部件文件并用来存储尺寸、特征属性、配置属性，其包括在一种材
15、料中的零件、,评论，和客户的需求。当增加适当的尺寸后，设计表将包含创建一个精确的装配模型所需的所有信息。(4)管理结构关系 这部分记录了模具基准间的结构关系。当被设计表提供一定的设定参数后，,这个子模块有助于模具设计师,将这些组件装入装配体。,因此，可以自动生成一个具有特定基准模具装配体。分离模块此前，一些分离算法7已被发表。在这个发展过程中，分离模块被开发来型芯和型腔的创建。它是计算机辅助注塑模具设计系统中的一个最重要的模块11。建立一个模具模型需要有一个设计模型，它包含盒箱体和可用分里面。设计模型代表的是成品，而箱体代表整个模具组件的体积。为了使箱体分离成型体和型腔，设计模型第一个从箱体中
16、分离出来。分离面是被用来分离箱体，使之成为到模具体,通常称为型心和型腔。当熔融塑料注入型腔，成品被模具的两个对立部分形成。凝固后,两模部分，分别沿分离面的d和d,方向分离。实体部分被随后获得，图5显示了分离设计过程。图5 分离模块设计。确定脱模方向这一对沿着型芯和型腔口放置的相反方向是脱模方向(图6(a)。脱模方向首先应该确定的是生成分型线,。脱模方向影响分型线的方向,决定了模具的复杂性。在大多数情况，脱模方向同时取决于集合体和制造工艺。“通过”孔识别和修补当有一些产品上有小孔时，设计师必须注明孔的分离位置并生成这些孔分离面。这在本文中被称为“修补”。分离面被用于修补小孔。因为上模具和下模通过
17、孔连接，所以如果没有事先修补那些洞，模具不能被分离并且型芯和型腔不能被自动创建(见图6(b)。图6 分离过程设计:(一)确定脱模方向;(b)代修补表面;(c)测定分离线和压塑方向;(d)去除分离面面;(e)辐射分离表面;(f)创建箱体;(g)型芯和型腔确定分离线和挤压方向在一些模型中，表面的一部分有型芯塑形而另一部分由型腔塑形。因此，分型线是型芯和型腔所确定的两部分表面的交叉点。分型线选自表面最大弯曲部位的边缘。从分离线到型芯边界或型腔区域，在刮模期间，挤压方向是分型线的路线。它是垂直于脱模方向但平行模框侧面的正常表面(见图6(c)。代理分离表面分离面是型芯和型腔的配合面。模具的表面可以用作分
18、离面的分裂模具分为两半。有两种方法可以用来生成离别表面。扫描方法:通过挤压分型线到型芯以外来生成模具表面。(见图6(d)。辐射法:在SolidWorks,离别的表面也可以由使用辐射缝指定足够长的辐射距离来扩展外表面使之超出箱体表面生成(见辐射表面图6(e)。创建箱体一个箱体的计算包括箱体和额外的适当空间。箱体的大小取决于对象的尺寸,模具的强度,和成型参数和模具装配体的有效定义尺寸。(图。6(f)。型芯和型腔的创建为了生成型芯和型腔，箱体必须分成两个单独的模具部分。首先,设计模型是从箱体里除去。因此，箱体应该包含一个空白空间。然后模具表面和修补表面被用作分离表面使箱体分离成模具的部分，型芯区域和
19、型腔区域。最后,经过模拟模具打开过程和检查模具组件间的干扰,模具部分沿表面没有任何干扰的d和d分离方向分离。(图。6(g)5 结论本文介绍了塑料注塑模具的基本概念和CAD设计。通过Windows NT平台,能在SolidWorks 99和API实现。它被选做平台是因为，windows自身的设计环境、强大的装配功能、易用性、快速模仿曲线的能力,和合适的价格。一个为注塑模具设计的使用了Visual C + +语言的CAD原型通过Windows NT平台在SolidWorks 99和API被开发和实施。这个原型已经在几个模块开发和测试过，,如数据准备、充填设计、 模具基准和模型设计，对于模具设计取得
20、了良好的结果。该计划为设计人员提供了一个CAD程序和windows本地设计环境,的交互式联系，既能加快模具设计过程,促进标准化,这反过来会增加模具制造的速度。该项目被写在一个面向对象的编程语言(可视化c+),确保进一步发展和扩展。这种方法主要是解决塑料注射模具设计的过程,但它可以用于压铸模具设计。参考文献1IMOLD 3.0版本,Manusoft塑料私人有限公司。19982Y.S. Yueh, R.A. Miller ,支持设计注射成型工艺性和压铸的系统化方法， 在:计算机在工程ASME数据库座谈会,ASME,美国纽约,1995年,页755 - 765。3SolidWorks 99用户指南,S
21、olidWorks公司。4国标库解决方案公司。参数化实体在线文档网络，参数化实体V10.1.123。5SolidWorks 99 API文档,SolidWorks公司.6 J.J. Shah, H. Dedhia 通过模具中性协几何建模的应用程序动态接口服务 29(12)(1997)811 - 824。7 A.Y.C. Nee, M.W. Fu, 注塑模具设计的最有分离方向 46(1)(1997)429 -432年。8 Z.-Y. Zhou, 注塑模具设系统中分型线的自动测定 辅助Des。COMPUT。图形12(7)(2000)512 - 516。9 M.W. Fu, J.Y.H. Fuh, A.Y.C. Nee， 模具设计中型芯和型腔的设计， Int. J. Prod. Res. 39 (1) (2001)121138.。10 L. Kong, J.Y.H. Fuh, K.S. Lee， 注塑模具设计中表面补丁的自动生成 ，本月、机械、英制。B 215(1)(2001)105 - 110。11 C.K. Mok, K.S. Chin, J.K.L. Ho，基于注塑模具设计过程的CAD系统的交互式知识17 (1) (2001) 2738.。
