外文翻譯---注塑模具自動(dòng)裝配造型 中文.doc

注塑模具自動(dòng)裝配造型X.G.Ye,J.Y.H.FuhandK.S.Lee機(jī)械和生產(chǎn)工程部，新加坡國(guó)立大學(xué)，新加坡注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無關(guān)的零部件兩大部分組成的機(jī)械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個(gè)主要觀點(diǎn)，即描述了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)式以描述注射模等級(jí)裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計(jì)者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計(jì)者進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)（DFA）提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對(duì)象的結(jié)構(gòu)，一種簡(jiǎn)化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達(dá)式和簡(jiǎn)化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探討了自動(dòng)裝配造型的方法。關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆?、簡(jiǎn)介注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機(jī)和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機(jī)即所謂的通用機(jī)，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計(jì)就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個(gè)過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。圖1注射模的結(jié)構(gòu)成型零件的設(shè)計(jì)從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計(jì)上。成型零件的形狀的自動(dòng)化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實(shí)踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成型零件和注射成型機(jī)時(shí)，遇到了兩個(gè)主要困難。第一，在一個(gè)模具裝置中，通常都包括有一百多個(gè)成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費(fèi)時(shí)間的。第二，在很多時(shí)候，模具設(shè)計(jì)者已想象出工件的真實(shí)形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計(jì)者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實(shí)體等)。因此，為了解決這兩個(gè)問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動(dòng)裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個(gè)觀點(diǎn)：即成型零部件和模具在計(jì)算機(jī)上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對(duì)注射成型機(jī)有一個(gè)完整的闡述。通過舉例一個(gè)注射模的自動(dòng)裝配造型，提出一種簡(jiǎn)化的幾何學(xué)符號(hào)法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。2.相關(guān)研究在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運(yùn)動(dòng)學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個(gè)關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會(huì)議拓?fù)?。在這個(gè)圖里，各個(gè)元件由節(jié)點(diǎn)組成的，再將這些點(diǎn)依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動(dòng)了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動(dòng)。LeeandGossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級(jí)的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動(dòng)從實(shí)際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個(gè)分級(jí)的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。自動(dòng)判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計(jì)者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時(shí)候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。LeeandGossard提出一項(xiàng)從空間關(guān)系計(jì)算每個(gè)組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個(gè)滿足未知條件的方程式，18個(gè)滿足已知條件的方程式，6個(gè)滿足各個(gè)矩陣的方程式以及另外的兩個(gè)滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時(shí)，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點(diǎn)：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個(gè)完全的空間關(guān)系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實(shí)際上卻是行不通的。Ambler和Popplestone提議分別計(jì)算每個(gè)零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個(gè)零部件的6個(gè)變量(3個(gè)轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計(jì)算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時(shí)。為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長(zhǎng)的限制條件的動(dòng)作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實(shí)體稱為一個(gè)標(biāo)識(shí)，由一個(gè)點(diǎn)和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識(shí)間的7個(gè)限制條件（coincident,in-line,in-plane,parallelFz,offsetFz,offsetFxandhelical)都被定了義。對(duì)于一個(gè)包括獨(dú)立元件、相互約束的標(biāo)識(shí)和不變的標(biāo)識(shí)的問題來說，可以用動(dòng)作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個(gè)階段，自由度分析將決定什么動(dòng)作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計(jì)算該動(dòng)作怎樣能進(jìn)一步降低物體的自由度數(shù)。在每個(gè)階段的最后，給隱喻的裝配計(jì)劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實(shí)行這種方法，需要大量的編程。現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機(jī)，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計(jì)上。Kruth開發(fā)了一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)支援系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通過高級(jí)的模具對(duì)象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計(jì)。因?yàn)橄到y(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，因此它只適于線和簡(jiǎn)單的實(shí)體模型操作。3.注射模裝配概述主要講述了關(guān)于注射模自動(dòng)裝配造型的兩個(gè)方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個(gè)部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進(jìn)行變動(dòng)以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計(jì)者的下列要求：1支持能表達(dá)出模具設(shè)計(jì)者實(shí)體造型想象的高級(jí)對(duì)象。2成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實(shí)一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。為了滿足這些要求，可用一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨?jí)模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨(dú)立部分組成。因此，一個(gè)分級(jí)的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級(jí)表明一個(gè)裝配順序，另外，一個(gè)分級(jí)的模型還能說明一個(gè)部分相對(duì)于另一個(gè)部分的確定位置。與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計(jì)允許設(shè)計(jì)者在抽象上進(jìn)行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實(shí)體上的聯(lián)系，設(shè)計(jì)者更容易更改設(shè)計(jì)。如果沒有這些特征，設(shè)計(jì)者在構(gòu)造固體模型幾何特征時(shí)就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計(jì)者提供了更高級(jí)的成型對(duì)象。例如，模具設(shè)計(jì)者想象出一個(gè)澆口的實(shí)體形狀，電腦就能將這個(gè)澆口造型出來。面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實(shí)物的概念去設(shè)計(jì)模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)和單一圖素的動(dòng)作聯(lián)系起來的對(duì)象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯?duì)理解問題并且設(shè)計(jì)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對(duì)象能繼承其“父”對(duì)象的信息變得更容易。圖形2說明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實(shí)體(形成特性)到高水平的組件。在盒子中被封入的項(xiàng)目代表“裝配對(duì)象”；固體線代表“部分”關(guān)系；同時(shí)，猛沖的線代表