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編號：
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
（譯文）
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師單位：
姓 名：
職 稱：
20xx年 6 月 3 日
24
基于層的擠壓模具快速成型技術(shù)
摘要：擠壓模具設(shè)計(jì)與開發(fā)往往需要顯著的工匠技能和反復(fù)改進(jìn)，到達(dá)一個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備模具幾何。構(gòu)建期間從層，而不是從材料的一個(gè)固體塊這種迭代過程中使用的模具，提供了獨(dú)特的機(jī)會，當(dāng)與來自快速原型字段繪制概念耦合提高模具開發(fā)效率。本文介紹了一個(gè)證明的概念示出基于層的擠出的潛在效用模具的模具設(shè)計(jì)和制造工藝。主要的好處包括在設(shè)計(jì)過程中具有更大的靈活性，更高效的，自動化的制造技術(shù)，以及用于執(zhí)行局部模具改裝和修理的裝置。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、擠壓模具設(shè)計(jì)、分層制造、 快速原型
1 簡介
快速成型（RP）描述了廣泛的技術(shù)和方法的有效的制造機(jī)械部件。雖然比十年前的一個(gè)研究多一點(diǎn)好奇心，數(shù)百家商業(yè)RP系統(tǒng)的參與設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)先企業(yè)現(xiàn)在部署在世界各地。案例研究報(bào)告的時(shí)間和成本節(jié)省了30%到95%，在RP技術(shù)與傳統(tǒng)的制造方法對比時(shí)以50％的相當(dāng)普遍（參考文獻(xiàn)1）。在設(shè)計(jì)中，概念的快速轉(zhuǎn)換成實(shí)實(shí)在在的工程樣機(jī)實(shí)現(xiàn)并鼓勵(lì)迭代的產(chǎn)品改進(jìn)。在制造業(yè)中，低容量終端使用的組件和工具更高容量的材料轉(zhuǎn)換過程可以快速生成。后者經(jīng)常被稱為快速模具。
許多的RP的開發(fā)的技術(shù)適用于擠壓模具設(shè)計(jì)和制造，以及類似的效率的好處預(yù)計(jì)。盡管對金屬變形模擬日益強(qiáng)大的數(shù)字代碼（參考文獻(xiàn)2,3）迭代真實(shí)的或物理模型材料的出現(xiàn)仍然中央到最擠出模發(fā)展（參考文獻(xiàn)4-6）。這是特別關(guān)鍵的過程中擠出的發(fā)展具有復(fù)雜橫截面，目前正在研究，以控制材料的流動和開發(fā)特定的機(jī)械性能，以及表面光潔度（參考文獻(xiàn)7）死亡。運(yùn)用RP理念，打造模具原型為模型的材料擠壓將通過在模具發(fā)展的重要早期階段增加迭代可能的數(shù)量提高了工作效率。這些相同的概念可以擴(kuò)展制造原型或最終使用模具的實(shí)??際產(chǎn)品的擠壓。其他人在應(yīng)用，包括聚氨酯成型（參考文獻(xiàn)8）和高壓壓鑄證明實(shí)用程序（參考文獻(xiàn)9）。
本文回顧了有關(guān)RP基本面并說明這些方法中通常采用的逐層制造技術(shù)的力量。擠壓模具的設(shè)計(jì)，特別是對作為目前正在研究復(fù)雜的幾何形狀，進(jìn)行了討論。創(chuàng)建從離散的層金屬模具，如在20世紀(jì)50年代為其它金屬成形應(yīng)用提出（參考文獻(xiàn)10），被施加于擠壓模具，并初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文最后通過檢驗(yàn)這種方法的長處和短處擠壓而概括的應(yīng)用潛力。 W.Z. Misiolek, Institute for Metal Forming, Lehigh University, Bethlehem, PA 18015, USA; and K.T. Winther, A.E. Prats, and S.J. Rock, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY 12180, USA.
2.快速原型
快速原型定義為原型的快速生產(chǎn)（參考文獻(xiàn)11）。近十年來，許多商業(yè)快速成型工藝和工業(yè)上的成功案例出現(xiàn)了?？焖僭驮O(shè)計(jì)的一個(gè)方法和一組的技術(shù)，已經(jīng)證明是特別有效的加速轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)信息到物理現(xiàn)實(shí)。在一般情況下，這是通過標(biāo)準(zhǔn)化所需的信息的制造工藝，同時(shí)自動的方式，在該定義的信息處理。這一自動化是有可能的，部分原因是由于一組生產(chǎn)過程的簡化的信息要求的發(fā)展。這些被稱為同義詞作為固體自由形式制造（SFF）或?qū)嶓w自由成形制造（SFM）過程
2.1實(shí)體自由成形制造/實(shí)體自由成形制造
固體自由曲面加工或SFM進(jìn)程已經(jīng)得到了大量的關(guān)注，并負(fù)責(zé)多最近RP應(yīng)用的增長。歸類為SFF過程中的任何過程的關(guān)鍵特征在于它不需要特定部分模具或人為干預(yù)以實(shí)現(xiàn)組分（參考文獻(xiàn)12）。為滿足這一目標(biāo)的嘗試刺激的大大簡化了信息要求多個(gè)進(jìn)程的發(fā)展，包換，這有利于對組件制造更多的自動按鈕的方法。許多SFF過程，例如，利用分層制造技術(shù)（LMTs）最終只要求平面的信息，而不是三維信息，來控制進(jìn)程的硬件。
2.2分層制造技術(shù)
固體成分使用LMTS相加建立平面材料層對應(yīng)的構(gòu)件截面創(chuàng)建?；趯拥姆椒ㄔ谏鲜兰o(jì)50年代制造液壓成形模具（參考文獻(xiàn)10），他們研究了最近的其他工具的應(yīng)用（參考文獻(xiàn)8，9，13，14）?；趯拥募夹g(shù)也在RP中證明是非常有用的，特別是鑒于SFF的工具和操作的獨(dú)立性的目標(biāo)。
在使用原型組件LMTS興趣始于非結(jié)構(gòu)材料如紙、蠟、塑料；然而，金屬，陶瓷，和復(fù)合材料部件正在利用這些技術(shù)生產(chǎn)的。大多數(shù)RP工藝的基礎(chǔ)上，利用原材料層LMTS數(shù)百微米的順序（千分之幾英寸）構(gòu)建組件。這些技術(shù)有好處，能夠創(chuàng)建幾乎不受限制的形狀的組件。大部分過程都是自動夾具，由薄層構(gòu)造零件，工具性的局限性，常見的加工過程中沒有經(jīng)歷過。特殊情況下，夾具和刀具路徑規(guī)劃很少考慮或障礙的生產(chǎn)力時(shí)，使用這些方法。此外，使用這樣的薄的層允許每個(gè)輪廓的層組成的部分，不考慮在周圍的層的斜率的變化的變化。這進(jìn)一步簡化了驅(qū)動基于層的過程所需的信息。不幸的是，制造組件使用非常薄的層是不是沒有缺點(diǎn)。典型的一個(gè)部分的層的數(shù)目是大的，需要處理每一層的時(shí)間可以顯著。近似使用邊緣垂直于每一層是常見的，并產(chǎn)生空間混疊，也被稱為樓梯步，這是在某些情況下不可取。
圖1分層制造技術(shù)(參考文獻(xiàn)16)
圖2 擠壓模具的橫截面.（a）常規(guī).（b）等高邊緣分層模.(c) 垂直邊緣分層模
使用更厚的層某些應(yīng)用程序已被重新移植。福特汽車公司用LMTs生產(chǎn)用數(shù)控（NC）的原型發(fā)動機(jī)缸體加工中的1。厚鋼板層使用一種特殊的擴(kuò)散焊接操作（參考文獻(xiàn)15）粘合。這消除了加工具有復(fù)雜內(nèi)部通道和深袋組件的許多工具輔助的困難，同時(shí)保留許多與時(shí)間考驗(yàn)的加工有關(guān)的益處，如能力機(jī)器各種各樣的材料，實(shí)現(xiàn)高公差，并且控制表面光潔度。選擇合適的LMT過程時(shí)，材料厚度，制造工藝，與目標(biāo)材料之間的許多權(quán)衡一定要考慮。
2.3 操作信息
一般限制和RP的權(quán)力來自快速變換幾何形狀復(fù)雜的三維設(shè)計(jì)成所需要的低級別控制指令來指導(dǎo)信息驅(qū)動的制造過程的能力造成的。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的實(shí)體模型，這是三維物體的計(jì)算機(jī)理智的表示，一般都需要驅(qū)動RP系統(tǒng)。圖1示出一個(gè)CAD實(shí)體模型是如何相交創(chuàng)建對應(yīng)于包括最終成分不同的層片。請注意，雖然本實(shí)施例的形狀是為了說明的目的比較簡單的，表示更復(fù)雜的三維物體的固體模型可以使用這種技術(shù)處理同樣出色。增加的幾何復(fù)雜會使實(shí)體造型的力量完全可見一斑。
這阻止了一些享受LMT的效益的關(guān)鍵要求是三維實(shí)體模型，而不是二維CAD圖紙或說明書，需要有效地驅(qū)動這些過程。然而，在桌面計(jì)算能力的改進(jìn)，結(jié)合許多新的固體建模軟件包的介紹，今天已經(jīng)取得了三維CAD實(shí)體建模能力，即使是最小的公司。
3. 分層擠出模頭
構(gòu)造擠壓模具使用離散材料層提供了許多好處，類似于其他的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)（參考文獻(xiàn)9）。雖然設(shè)想主要是作為一種工具，加快設(shè)計(jì)和迭代細(xì)化的擠壓模具，建議使用的分層擠壓模具也可以適用于生產(chǎn)情況。這是一個(gè)特別有吸引力的方法，短期生產(chǎn)運(yùn)行，在那里建立一個(gè)模具使用傳統(tǒng)的方法將是經(jīng)濟(jì)上令人望而卻步。
3.1模具開發(fā)
盡管在模具設(shè)計(jì)和制造工藝的進(jìn)步，高度復(fù)雜的工具通常不會在一個(gè)設(shè)計(jì)迭代完善。它是相當(dāng)經(jīng)常需要經(jīng)過幾個(gè)試驗(yàn)和錯(cuò)誤迭代以引入所需改正到模具的幾何形狀。這種方法的一個(gè)主要限制是這些校正通常手動執(zhí)行和原始設(shè)計(jì)是很少更新。因此，這些修改和相關(guān)的過程的知識是不容易捕捉并納入未來的設(shè)計(jì)和實(shí)踐的一般狀態(tài)不前進(jìn)。這種情況會惡化，和處理時(shí)間可以基本上被延長，當(dāng)模具被擠出植物的外生產(chǎn)。 LMT的方法使我們能夠捕捉必要的修改，并輕松地在新設(shè)計(jì)將其納入。
3.2染料樣式
圖2對比典型的固體擠壓模和兩種形式分層擠出模具。在圖中所示的常規(guī)模具橫仲丁基和灰。圖2（a）示出了一個(gè)非常光滑的內(nèi)模河畔面，由單件鍛庫存的制造。層狀擠出模稱為成形邊緣分層中所示模具。圖2（b）提供了一個(gè)近似平滑的固體模。平滑的輪廓線是由繞其周邊直邊層這里近似。
分層擠壓模具稱為垂直邊緣分層芯片提供了一個(gè)更簡單的選擇。如示于圖2（c）所示，這種類型的模的使用不連續(xù)的層在垂直于每個(gè)輪廓的周邊各層邊緣近似的平滑模具輪廓。雖然這提供了一個(gè)更差的近似平滑的輪廓，由該模具樣式提供的近似通常足以為擠出的目標(biāo)應(yīng)用程序。本地化的死亡金屬區(qū)將形成由離散模層產(chǎn)生的角落，起到有效地平滑模具表面。不管使用近似的類型，層狀擠出模具提供給模具從一個(gè)固體件材料制造的有吸引力的替代。
3.3模具制造
成形邊緣層狀模具和垂直邊緣層狀金屬模具可以從平面的庫存進(jìn)行加工。這兩個(gè)模具樣式可以使用三軸數(shù)控加工中心進(jìn)行切割;然而，前者是利用五軸磨，以避免需要多個(gè)精細(xì)傳遞來創(chuàng)建傾斜邊緣更有效地切割。層邊緣使用端銑刀的側(cè)面最好加工。圖2（b）和（c）表示從模具厚度均勻的材料層制成，而這有利于流程標(biāo)準(zhǔn)化，庫存材料庫存，裝卸搬運(yùn)，夾具，刀具路徑規(guī)劃方面。然而，可以創(chuàng)建使用不同厚度的層的模具。在這兩種情況下，最小層厚度將需要不復(fù)雜的部分夾具加工。
這兩個(gè)模具風(fēng)格要求的平面輪廓信息確定它們的形狀。垂直邊緣分層模僅需要對應(yīng)于每一構(gòu)成層的形狀的單個(gè)輪廓;然而，兩個(gè)輪廓需要定義各仿形邊緣層狀模具的形狀。這兩個(gè)輪廓之間的內(nèi)插可以被用來確定的切割角度作為位置的關(guān)于每一對輪廓的函數(shù)。如果這些金屬模具來構(gòu)造N個(gè)層，的那么無論n或n+ 1的輪廓，分別需要充分定義所有模具層自交配等高邊緣層狀模的面將具有相同的輪廓。代表一個(gè)模具設(shè)計(jì)的輪廓可以手動創(chuàng)建，但是當(dāng)一個(gè)CAD實(shí)體模型由切片平面和用于自動引導(dǎo)模具層加工所產(chǎn)生的切片相交的層狀金屬模具的附加優(yōu)點(diǎn)將得以實(shí)現(xiàn)。這是通過如圖3所示。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)體模型通常是跨簡稱使用多邊形近似表示為RP系統(tǒng)。已知為STL，這種近似也可以在本申請中使用，和以前的能力已被開發(fā)，以切片這些文件（參考文獻(xiàn)17）。切片輪廓必須抵消交流計(jì)數(shù)刀具半徑，以及引導(dǎo)數(shù)控銑床，被稱為指令“NC代碼”，必須產(chǎn)生。
規(guī)定必須以確保連續(xù)模具各層之間的適當(dāng)對準(zhǔn)。可以使用多種選項(xiàng)，如互鎖功能，鍵槽，或定位銷。定位銷提供了一個(gè)很不錯(cuò)的選擇，因?yàn)榭?，以適應(yīng)每個(gè)引腳可以在每個(gè)加工而這是夾具固定的邊緣輪廓切割模具層。這將導(dǎo)致高度的對準(zhǔn)精度的同時(shí)被合理地實(shí)現(xiàn)自動化。為層組合和排列一個(gè)簡單的方案也將促進(jìn)模具的修改和維護(hù)
3.4模具修改
通過構(gòu)建從離散的層擠壓模具，能夠在不具有制造一種全新的模具進(jìn)行本地化模具的幾何形狀的變化。圖4示出了模具類似于圖的等高一半橫截面。 2.暗區(qū)說明模具各部分必須進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)訂正模具的幾何形狀，如圖4所示。
如果使用固體模具由所示。圖4（a），在某些情況下，可能有可能重新切割的現(xiàn)有模具如果形狀變化是純粹消減和位置是方便的，但經(jīng)常在新模具的幾何形狀，必須從一個(gè)全新的片的庫存被切割以實(shí)現(xiàn)修訂后的幾何體。當(dāng)如圖分層金屬模具輪廓的變化是成本較低。 4（b）和（c）的使用，因?yàn)橹挥忻總€(gè)選擇層模具需要改變。同時(shí)節(jié)省材料，最重要的儲蓄以實(shí)現(xiàn)修改所需要的時(shí)間和人員。
3.5 潛在的限制
雖然有使用層狀擠出模具的許多潛在的好處，它們的應(yīng)用也不是沒有局限性。如果使用無粘結(jié)模具層撓曲強(qiáng)度可能會受到限制。這是為鄰近擠出孔的層特別相關(guān)。這可能對選擇用于模具層的厚度或材料性質(zhì)下界。它是計(jì)算擠出期間模偏轉(zhuǎn)和在模具設(shè)計(jì)階段補(bǔ)償它的關(guān)鍵。這種偏轉(zhuǎn)可負(fù)責(zé)在實(shí)現(xiàn)所要求的幾何公差方面缺乏的性能。與模具層變形和材料進(jìn)入基于層的工具問題已經(jīng)在文獻(xiàn)中被飆升，狄更斯（注釋11）全面討論。
通過使用心軸產(chǎn)生中空產(chǎn)物復(fù)合金屬模具可能不適合于無粘結(jié)LMT應(yīng)用。如果這些方法被使用，它可能是采用常規(guī)制造的心軸和橋梁必須的，除非它是可以實(shí)現(xiàn)使用堆疊進(jìn)入模厚層這些組件。
這些問題沒有出現(xiàn)無法克服或進(jìn)行分層擠出的進(jìn)一步探索模具不利的。
圖4 選擇性模層例如替代
圖5裸片堆疊初始模具設(shè)計(jì) 圖6模具堆棧提高模具設(shè)計(jì)
4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
一系列初步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)所提出的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。被用于擠出如在工業(yè)中使用的復(fù)雜的形狀和用于基礎(chǔ)研究所需的簡單的形狀之間的折衷在幾何形狀文獻(xiàn)18的工作相似的鑰匙坯件的形狀。在itial實(shí)驗(yàn)在塑料模具進(jìn)行了模型材料擠壓有用。橡皮用作建模材料，因?yàn)槠湓谑覝叵铝鲃拥男再|(zhì)是在熱擠壓的溫度相當(dāng)類似的鋁。這種物理建模技術(shù)已成功地應(yīng)用于各種鍛壓過程和施加到擠壓該技術(shù)的去尾描述金屬流分析是由普拉斯和Misiolek給出（參考文獻(xiàn)4）。
4.1模具配置
模具設(shè)計(jì)為在圖5至7的鑰匙孔形狀。該層被設(shè)計(jì)為垂直邊緣層，和所有的層被標(biāo)準(zhǔn)化的厚度為6.35毫米（0.250英寸），以避免復(fù)雜的獲取和管理多個(gè)厚度的材料。
對于相同的擠出的形狀的兩個(gè)模具的配置被設(shè)計(jì)為突出層狀擠出模概念的效用。這些示于圖5和6的九個(gè)層包括各模具，除了三層是在兩個(gè)管芯是相同的。因此，只有總共十二個(gè)層具有將被制造。這是相同的兩種設(shè)計(jì)各層共享，以及三種不同的層交換以形成兩個(gè)獨(dú)特的模具的幾何形狀。此外，通過去除選擇的層是可能的進(jìn)一步改變模具形狀，而不需要任何新模具的硬件的建立。這提供了更大的靈活性和顯著增強(qiáng)了試錯(cuò)模具開發(fā)過程的效率。
4.2模具制造和實(shí)驗(yàn)裝置
是一個(gè)相對廉價(jià)的臺式數(shù)控銑床上進(jìn)行模具的加工。數(shù)控代碼是直接從通過CAM軟件的CAD圖紙生成。圖8示出了用于擠壓試驗(yàn)?zāi)＞邔拥慕M合。兩個(gè)引腳，具有壓配合間隙在每個(gè)孔模具層，被用來確保正確對齊之間都死層。 ，使用了。厚度，這里沒有顯示，0.500英寸的靠山板，以防止含擠壓孔模層的過度變形或斷裂。該裸片堆疊用一個(gè)環(huán)形圈與插入的新聞中心與記者容器隊(duì)友。所述插入件具有兩個(gè)孔以接受管芯層對準(zhǔn)銷。這整個(gè)組合體安裝在新聞界有墊板和四個(gè)螺栓。
4.3物流
隨著網(wǎng)格圖案印在中心的分型面坯泥用于擠壓試驗(yàn)。擠壓后，橡皮泥是從壓力容器取出，和死層分離從一個(gè)又一個(gè)的擠出殘留在模具的變形區(qū)。流量分析的信息可以在兩種方式提取：通過將初始網(wǎng)格對鑄坯內(nèi)部的變形之前，通過擠壓坯多層多色。這些技術(shù)都已成功地應(yīng)用在過去的物質(zhì)流研究（參考文獻(xiàn)4,19），物質(zhì)流的演變在網(wǎng)格線的變形明顯。變形區(qū)的幾何形狀的變化，可以監(jiān)測在一個(gè)以上的平面上，根據(jù)擠壓型材的形狀。網(wǎng)格被拍照，然后掃描到計(jì)算機(jī)存儲和圖像分析。然而，觀察這種變形的歷史是主觀的，專有的圖像分析軟件包開發(fā)的研究所金屬形成在利哈伊大學(xué)已經(jīng)采用準(zhǔn)確量化這一流程。
圖7層的系列，包括分層模
圖8分層裸片堆疊，鋼坯，并與擠壓型材虛擬塊
圖9中的流動模式顯示，物料流的中心向第一模中的關(guān)鍵空白的圓形部分轉(zhuǎn)移。這種不均勻的物質(zhì)流會造成擠出物的彎曲而被擠壓，將需要一個(gè)額外的拉伸矯直操作。它可能會導(dǎo)致一些微觀結(jié)構(gòu)的不均勻性，導(dǎo)致在表面缺陷的關(guān)鍵空白沿薄節(jié)，并引入梯度的機(jī)械性能沿其橫截面。圖10中的變形模式表明流已被糾正，對中心的一部分，這將導(dǎo)致一個(gè)更均勻的物質(zhì)流，因此直擠壓產(chǎn)品在最終產(chǎn)品更均勻的組織。如果一個(gè)實(shí)體，整體模具的使用，從最初的設(shè)計(jì)的任何修正（圖9）將需要大量的再加工或加工的一種新的模。使用該模具，這種轉(zhuǎn)變只需要修改設(shè)計(jì)和模具更換三層像上面的例子。
在圖11中創(chuàng)建模具，無需額外的模具零件加工。改進(jìn)后的模具存在的層（圖6）進(jìn)行重新組裝，只有交替層包括。這就產(chǎn)生了一個(gè)較淺的模具，增加了模具的半角。這是在圖12中提出的流動模式的結(jié)果。這種模式顯示了更完善的金屬流動，具有非常規(guī)則和均勻的運(yùn)動通過的中心的模具口。
圖12中的細(xì)節(jié)說明了在垂直邊緣模具的角上的死區(qū)的形成是如何有效地平滑的輪廓。沿死區(qū)的剪切帶產(chǎn)生的光滑的表面，在傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)。這種方法是在日常實(shí)踐中鋁擠壓技術(shù)。送料板，也被稱為焊接板，是使用在前面的模具，使鋁能夠創(chuàng)建自己的“工具”的基礎(chǔ)上的板幾何。他們通常是1左右的板。厚的墻壁在90角的模具表面。多層模具的概念已經(jīng)探索了不同的目的。原發(fā)性甲狀腺功能和Zasadzinski（參考文獻(xiàn)20，21）提出了他們的性試驗(yàn)?zāi)＞?，這是建立一二層工具。這種方法已經(jīng)被應(yīng)用在商業(yè)實(shí)踐中，物質(zhì)流是由步進(jìn)模的幾何控制（參考文獻(xiàn)22）。
有必要制定一套檢驗(yàn)方法，允許定量描述的擠出產(chǎn)品質(zhì)量。在物理性能的極大興趣，擠壓制造商和用戶的直線度，幾何公差的橫截面，表面質(zhì)量（光潔度），機(jī)械性能。膨化食品的質(zhì)量檢驗(yàn)和分析需要擴(kuò)展到擠壓過程分析。這是可能的量化的產(chǎn)品缺陷，并將此信息的過程模型。這種方法已由Zasadzinski，里克特提出，與原發(fā)性甲狀腺功能（參考文獻(xiàn)18）應(yīng)用到一個(gè)擠壓銅型材曲率控制。在該方法中，定量擠出曲率反饋到擠壓模具的設(shè)計(jì)過程。這使得開發(fā)的算法，介紹了必要的修正，在模具設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的直擠壓。類似的方法需要開發(fā)的過程調(diào)整，以提高所需的產(chǎn)品參數(shù)。在變形過程中的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展的進(jìn)一步改進(jìn)是必要的研究的一個(gè)例子。對擠壓工藝條件下的顯微組織的響應(yīng)研究最近報(bào)道（參考文獻(xiàn)5，23）是研究的一個(gè)例子，在這個(gè)方向，可以從公司擠出模具開發(fā)效益的基礎(chǔ)。
圖9 橡皮泥變形流動結(jié)果初步模具設(shè)計(jì) 圖10 橡皮泥變形流動結(jié)果改進(jìn)模具設(shè)計(jì)（圖6）
（附圖5）
5. 結(jié)論
使用快速成型技術(shù)的一個(gè)分層擠壓模具的概念已經(jīng)成功地測試了一個(gè)建模材料。這種技術(shù)的一些主要用處和優(yōu)點(diǎn)是：
本證明的概念表明，該技術(shù)允許更柔性模具開發(fā)和設(shè)計(jì)。
本分層施工技術(shù)允許局部更換模層，避免模具的完整的再制造由于無論是模具的幾何形狀的變化或刀具磨損。使用層提供了一個(gè)機(jī)會，以通過選擇性地去除或模層的快速重新配置/高效修改模具。
在樓梯垂直邊緣層步進(jìn)模是不是在擠壓損害，由于死料區(qū)的形成。然而，需要考慮的最佳模具的幾何形狀以前的研究的結(jié)果。
關(guān)于物質(zhì)流的信息可以在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行反饋，并在模具設(shè)計(jì)的變化可以比常規(guī)的疊層模具更加迅速的影響。
層的使用提供了使用幾個(gè)不同的股票部分，幾個(gè)不同的加工技術(shù)和工具，以及很少的人工路徑規(guī)劃系統(tǒng)化，自動化的生產(chǎn)工藝。
提高模具強(qiáng)度和刀具壽命可以通過各個(gè)層的粘接通過擴(kuò)散接合或機(jī)械接合，并通過采用為各個(gè)層不同的材料來實(shí)現(xiàn)。
更有效和快速制造技術(shù)，如磨料水射流切割或激光切割可以容易地應(yīng)用到加工用該制造流程中的每個(gè)單獨(dú)層。
關(guān)于建模材料的研究中，使用層可以更容易地除去從模具的橡皮鋼坯的非膨化的一部分。
該LMT工裝概念可成功地應(yīng)用到各種材料的擠壓。在有些情況下進(jìn)一步改進(jìn)可以得到額外的區(qū)域。例如，對于溫度控制共形通道可以很容易地應(yīng)用導(dǎo)致非常成功，但到目前為止，費(fèi)時(shí)，增加鋁合金是很難變形的生產(chǎn)率方面的解決方案。建議在這個(gè)方向上的進(jìn)一步研究。
圖11 修改模具設(shè)計(jì) 圖12 代表物質(zhì)流動方式
感謝
在這篇文章中提出的研究部分由來自紐約州科技基金會一筆過撥款的支持下，通過倫斯勒理工學(xué)院紐約州中心先進(jìn)的技術(shù)自動化，機(jī)器人，與制造（CAT）（現(xiàn)中心自動化技術(shù)） 研究所。在這項(xiàng)工作中所使用的物理建模技術(shù)已在倫斯勒CAT鋁加工項(xiàng)目中開發(fā)的。S.J.巖感激由能源集成制造預(yù)博士生獎學(xué)金的美國能源部承認(rèn)支持。
面向?qū)ο蟮乃芰献⑺苣＞咴O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)
摘要：通常，外包組件（被稱為標(biāo)準(zhǔn)組件）是用于減少設(shè)計(jì)工作量和產(chǎn)品成本，在模具設(shè)計(jì)。它們通常是由專門的供應(yīng)商制造的。這些組件的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型將大大減少模具設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本，提高設(shè)計(jì)的靈活性。文章詳細(xì)介紹了該對象定義、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫的模具設(shè)計(jì)軟件包，快速模具。從不同的供應(yīng)商實(shí)施的許多組件，它被認(rèn)為，對象的設(shè)計(jì)具有通用性，可以擴(kuò)展到包括大多數(shù)機(jī)械組件的協(xié)同環(huán)境。這種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是壓縮后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用簡單方便的定制。
關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)組件、CAD、設(shè)計(jì)自動化、協(xié)同工程、面向?qū)ο蟆⒆⑺苣＞咴O(shè)計(jì)
1引言
CAD庫是重用設(shè)計(jì)知識和工程數(shù)據(jù)非常有用。自90年代初與接口CAD系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)組件庫已經(jīng)面世[1，2，3，4]。早期庫僅包含2D或線框幾何形狀，并且不能在三維參數(shù)設(shè)計(jì)可直接使用。最近，一些模具設(shè)計(jì)軟件包和商業(yè)部分庫可用[5，6，7，8，9，10，11]。他們中的一些預(yù)定義提供的3D組件。這些中，其中大多數(shù)的生成或加載在具有預(yù)定義的特性和尺寸的組件中的硬編碼的方法。它們要么非常在編輯功能，這是難以適應(yīng)他們不同的供應(yīng)商，由于在組件定義的變化的限制;或簡單的CAD文件很多，不容易重復(fù)使用的用戶。
一些研究者已經(jīng)試圖通過幾何分類和捕捉設(shè)計(jì)意圖來克服這些問題[ 12，13，14，16，15 ]。不幸的是，應(yīng)用他們的方法，最終用戶必須有高層次的理解工程設(shè)計(jì)，并適應(yīng)他們的做法所需的知識表示模式。最近，EDS公司發(fā)布的知識融合能力[ 9 ]，它可以生成一個(gè)聲明的方式設(shè)計(jì)模板的新設(shè)計(jì)。這些模板的發(fā)展需要一個(gè)非常有經(jīng)驗(yàn)的CAD用戶熟悉軟件對象的概念。 Y-S. Ma (&) · S. B. Tor · G. A. Britton Design Research Center, School of Mechanical and Production Engineering,
Nanyang Technological University,
Nanyang Avenue, 639798 Singapore, Singapore E-mail: mysma@ntu.edu.sg
另一個(gè)問題是確保模具制造商使用不同的應(yīng)用程序一致的同一組數(shù)據(jù)，如概念設(shè)計(jì)[ 17，18 ]，用CAE工具進(jìn)行工程分析[ 18,19,20,21 ]和工藝規(guī)劃[ 12，22，23 ]。技術(shù)在這些領(lǐng)域發(fā)展的緩慢，部分原因是因?yàn)樵贑AD文件中的組件表征不包含豐富的非幾何信息的相關(guān)用途。
從審查到目前為止，可以看出，目前可用的標(biāo)準(zhǔn)組件庫是不令人滿意的，新的研究工作仍需要。本文提出了一種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件庫（SCL）模具設(shè)計(jì)。它被認(rèn)為是靈活的處理二維和拓?fù)涞淖兓?，并且可以很容易地?cái)U(kuò)展到其他類型的機(jī)械組件。
2當(dāng)前工業(yè)實(shí)踐
米思米是模具設(shè)計(jì)中最受歡迎的商品之一[24]。。組件被劃分在一個(gè)類別的家庭結(jié)構(gòu)、主要類型和亞型。如圖1所示，在'澆口套'類別，幾大類型的格式如'SBT_'形式'共享相同的幾何定義。 ''SBTM''，''SBTD''，和'SBTS''是不同的由于所用的材料，而'SBTMH''，''SBTDH''和''SBTSH''是用繩子消除產(chǎn)生相應(yīng)的派生類型。同樣地，下一個(gè)主要的類型，有可能是被稱為亞型多個(gè)功能配置。另一種類型的“，”精密臺階中心銷''，在圖中示出。在這種情況下，主要的類型是'CPVC-5_“'。 ''CPVC-5A'到'CPVB-5E'五個(gè)亞型。除了亞型，許多改變被用于詳細(xì)幾何形狀。圖1b中，改變了流道開口底部錐，（''AIW''...''CLQ''），頭的幾何形狀，（''KC''和''ZC''），和/或定制長度（''LKC''）。
從圖1a中可以看出。有許多共同的參數(shù)，例如'“D”“，”“L”“，”“SR'''，'P''，''A''等尺寸以根據(jù)尺寸規(guī)定，它們可能會受到限制。在圖1b中，對于長度的范圍（''L''）是0-100毫米為從''10''到''16''的大小和0-150毫米這些尺寸大于''16'' 。一些約束適用于所有的情況下，例如''D> V>= A+2'，而另一些特別亞型或改裝，例如''S>= A +2'中的改變''的ZC'''。其它性能包括，但不限于，公差，訂購代碼，交貨期和材料規(guī)格。
圖1. “澆道襯套”標(biāo)準(zhǔn)組件類型[24]
3 快速模具標(biāo)準(zhǔn)件庫
快速模具是一個(gè)應(yīng)用軟件包用于在三維環(huán)境中是與Unigraphics的（UG）的CAD軟件完全集成設(shè)計(jì)注塑模具。它使用了面向?qū)ο蟮姆椒?[25，26]開發(fā)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件庫（SCL）模塊提供給設(shè)計(jì)人員可選擇，負(fù)荷，識別和編輯標(biāo)準(zhǔn)組件。該組件表示包括豐富的信息例如副鉗子，主要類型，子類型，變更，尺寸，約束，公差等這樣的信息可以被封裝，檢索和對所有的庫元素一般地在對象的格式處理。更重要的是，這SCL模塊中，組件的每個(gè)類別被實(shí)施為在庫中的一個(gè)項(xiàng)。特征的配置，尺寸，約束，以及其他相關(guān)信息的變化被嵌入其與標(biāo)準(zhǔn)約定。例如，''澆道襯套''是一個(gè)項(xiàng)目，''精度臺階中心銷''是另一回事。組件的參數(shù)定義允許在拓?fù)渥兓?，以及維度。這是通過使用三個(gè)相關(guān)的文件，一個(gè)CAD模板文件，一個(gè)功能配置文件，及一維的數(shù)據(jù)文件（以下描述）來實(shí)現(xiàn)。這些文件是根據(jù)供應(yīng)商和類別的目錄樹結(jié)構(gòu)組織
4 CAD模板文件
每個(gè)類別由一個(gè)CAD模板文件表示。在每個(gè)模板，幾何特征是使用表達(dá)式定義參數(shù)化。此外，相關(guān)的亞型和改變的特征組合并嵌入作為可選功能。它們通過'邏輯表達(dá)式''[9]，其可以暫?；騿⒂霉δ芤?。也就是說，通過操縱模板的控制表達(dá)式，主要類型，子類型或改變可以激活或抑制。
其他表達(dá)式被分組為兩個(gè)層次。所述第一級包含那些有關(guān)的關(guān)鍵部件的參數(shù)，這是該部件的功能所必需的，或與在模具組件的其他部件;它們被命名為關(guān)鍵表達(dá)式。第二個(gè)層次的表達(dá)對組件的幾何結(jié)構(gòu)，其中詳細(xì)的特征尺寸的定義；它們被稱為鍵的表達(dá)式，以確保被自動更新，如果所述第一水平的表達(dá)被改變。
圖2. 精度亞型加強(qiáng)中心針[24]
5功能配置文件
一個(gè)特征的配置文件用于定義使用標(biāo)準(zhǔn)慣例的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，并且部件類別的選項(xiàng)。該文件的結(jié)構(gòu)是通用的，因此可以用來定義許多不同類型的機(jī)械??部件。該文件規(guī)定如下：適用的主要類型，亞型和變更; CAD模板，三維數(shù)據(jù)和位圖文件;尺寸;關(guān)鍵參數(shù);參數(shù)約束;可編輯，并在CAD模板相應(yīng)的表情全局參數(shù);附加屬性，如材料，默認(rèn)的交貨時(shí)間，價(jià)格;等的配置文件記錄被編碼，以指示該記錄解釋格式，這已被預(yù)先確定并且由所述記錄讀取方法識別。特征配置在這樣一種方式，一組中的成員是排他性彼此而來自不同的基團(tuán)可以共存分組。例如，在三隅目錄，在任何時(shí)刻，只有一個(gè)子類型是有效的。通過使用UG功能控制機(jī)制，涉及到這些配置功能被激活或因此而中止。因此，重要的是要在一個(gè)紀(jì)律方式來建模在CAD模板，使得每個(gè)功能配置由控制表達(dá)充分和獨(dú)立地控制。類似的機(jī)制被施加到處理的改變。
下一節(jié)包含關(guān)鍵參數(shù)，以及它們對應(yīng)的表達(dá)式名稱，這與CAD模型的幾何特征有關(guān)。兩種類型的關(guān)鍵參數(shù)是有區(qū)別的：那些要顯示和編輯，以及那些被隱藏和不可編輯。約束也包括在格式，例如''A?B''，他們讀到的組件對象的緩沖區(qū)和檢查，在適當(dāng)?shù)那闆r下，確保他們滿意。
某些屬性是特定的主要類型/亞型/改變特定的配置。這些屬性可以是圖標(biāo)的位圖文件的子類型/變更識別，關(guān)鍵尺寸，約束等，它們是指定的適用范圍。
其他一般信息可以被包括在配置文件中，例如，寬容和購買信息。每個(gè)公差元件由參數(shù)，其上限和下限表示。的限度可以是參照其他參數(shù)值的表達(dá)式。因此，公差是由與關(guān)鍵參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并且可以根據(jù)應(yīng)用被更新并列出。這提供了一個(gè)可能的鏈接組件/模板附圖。今后，公差[12，22，23]也可以通過計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）系統(tǒng)中使用。對于購買應(yīng)用程序，訂購信息可以由供應(yīng)商所要求的格式給出，如'sub_type@@大小 - KeyParameterListalterations端'。的方法，已經(jīng)實(shí)施通過解釋參數(shù)來生成有效順序代碼，然后從CAD模型中檢索它們的值。因此，它使采購文件或數(shù)據(jù)庫自動更新。
6三維數(shù)據(jù)文件
維度數(shù)據(jù)文件用于存儲由供應(yīng)商作為默認(rèn)值，根據(jù)大小組織提供預(yù)定尺寸值。在SCL數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)參數(shù)由四個(gè)變量，電流，最小，增量和最大值表示。的參數(shù)的當(dāng)前值被用來更新CAD的表達(dá)式值，當(dāng)用戶選擇一個(gè)特定的尺寸，然后在CAD模型反過來根據(jù)所選大小進(jìn)行更新。指定的允許范圍內(nèi)的其他值是在SCL參數(shù)編輯UI功能非常有用的。
7 “QM_STD_COMP”類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
為了表示在CAD會話的標(biāo)準(zhǔn)組件，命名為''QM_STD_COMP“類”已被定義。 A''QM_STD_COMP'對象的屬性聚成兩組，持久性和緩沖塊。持久性與通過當(dāng)'QM_STD_COMP'對象是活動的一個(gè)映射鏈接運(yùn)行時(shí)會話期間，CAD組件指針相關(guān)。它們是靜態(tài)的，并存儲在CAD屬性的形式。這不是一個(gè)簡單的任務(wù)來實(shí)現(xiàn)。一方面在CAD指針的實(shí)體在運(yùn)行時(shí)被分配，并且僅適用于當(dāng)前會話;另一方面，一個(gè)'QM_STD_COMP'對象必須與一個(gè)CAD組件模型，使得它的屬性是關(guān)閉當(dāng)前UG會話后持久性，并且可以在下一會話檢索相關(guān)聯(lián)。為了解決這個(gè)問題，UG的用戶定義對象（UDOs）被使用。他們可以保持連接到CAD實(shí)體持續(xù)的聯(lián)系。 QuickMould維護(hù)被稱為'貨幣字典''?？顚Ｓ肬DO指針列表。每個(gè)指針經(jīng)由UDO相關(guān)聯(lián)的幾何實(shí)體。當(dāng)QuickMould啟動，它會搜索所有QuickMould UDOs并建立貨幣字典。因此QuickMould對象被動態(tài)地識別并與它們對應(yīng)的CAD幾何實(shí)體映射。
持久性屬性，如供應(yīng)商名稱，類別和主要類型，提供輸入使用圖書館的目錄和文件預(yù)定義的命名約定來定位功能配置文件。一旦配置文件被識別，在CAD模板文件以及每個(gè)QM_STD_COMP對象的尺寸的數(shù)據(jù)文件可以被唯一檢索。通常情況下，SCL允許用戶設(shè)置自己的選擇，然后確認(rèn)。為了便于修改組件的取消，則使用一個(gè)緩沖器。該緩沖器支持編輯和用戶界面功能。它包含的修改的屬性要被最終保存到UG庫為'“永久性”'屬性，或者被刪除。除了持久屬性的映射副本，它還包含變更組，允許用戶選擇，約束接受用戶的輸入之前進(jìn)行驗(yàn)證，并顯示由用戶可編輯的參數(shù)
對于QM_STD_COMP類的方法被分為四個(gè)層次。最低級別包含實(shí)施檢索和設(shè)置類對象的所有屬性訪問方法。第二個(gè)層次的方法是支持對象的功能，包括字符串處理，表達(dá)式解釋和評價(jià)等第三級被命名為''功能的方法'，以迎合參數(shù)編輯，備份所需的表達(dá)常見的操作，恢復(fù)為'撤消功能配置之間''的宗旨，和交換。為了支持UI編輯字段，方法評估當(dāng)前的參數(shù)值，范圍，限制，甚至連順序碼在這個(gè)級別也可以實(shí)現(xiàn)。此類的方法的最高級別稱為''中的應(yīng)用方法''，其中引入作為關(guān)鍵場景在下一節(jié)。
8標(biāo)準(zhǔn)組件庫方案
8.1添加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件
首先，一個(gè)空白'QM_STD_COMP'對象被啟動。 SCL模塊將分配對象屬性一步一步來。該模塊搜索庫目錄，確定所有庫項(xiàng)目，并將它們分組到一個(gè)'供應(yīng)商 - 類別的主要類型''樹結(jié)構(gòu)。主UI（參見圖3a）被啟動。一旦用戶從可用的供應(yīng)商和類別的選擇，立即將功能配置文件被識別和解釋。從該文件的信息的組件對象的屬性定義如在CAD模板文件名，它的主要類型的名稱，可用的亞型和變型和它們的相應(yīng)的位圖文件名和切換表達(dá)式，關(guān)??鍵參數(shù)和它們的相應(yīng)表達(dá)式通過編輯用戶界面等，然后默認(rèn)亞型和改變被設(shè)置為當(dāng)前的選擇。在此階段，用戶可以切換功能配置。配置組成員之間的排除規(guī)則適用。當(dāng)一個(gè)改變被觸發(fā)時(shí)，同組其他變動被切換掉。根據(jù)用戶的選擇，可顯示和非顯示的參數(shù)，約束和公差，以及其他屬性，如可用的材料，被指定為對象的屬性。
第二，CAD模板文件再裝并保存為在項(xiàng)目目錄（圖4）亞型。新功能配置一個(gè)新的零件文件/改變是立即生效根據(jù)用戶的選擇，大小信息，如允許的尺寸，參數(shù)值和范圍，從維數(shù)據(jù)文件中獲得，并在“QM_STD_COMP”對象的關(guān)鍵參數(shù)都具有默認(rèn)尺寸的預(yù)定義值分配。用戶需要添加新組件時(shí)選擇大小。如果用戶選擇不同的尺寸，從維數(shù)據(jù)文件中獲取所選大小的預(yù)定義參數(shù)值。它們被分配給'QM_STD_COMP'對象的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)用戶確認(rèn)選擇，幾何尺寸使用QM_STD_COMP方法更新。將零件插入到選定的母件下的模具組件中。從這里，用戶可以編輯，接受或刪除這個(gè)組件。當(dāng)用戶確認(rèn)該組件并退出SCL模塊，對象的屬性被存儲作為CAD屬性和QuickMould對象被刪除。
到現(xiàn)在為止，該標(biāo)準(zhǔn)組件可以無縫地存儲為CAD組件。如由圖1所示的用戶界面顯示。圖5a，關(guān)鍵參數(shù)可以進(jìn)一步修改或定制。當(dāng)UI出現(xiàn)時(shí)，''QM_STD_COMP'對象已經(jīng)建立的所有與此相關(guān)的特定組件的屬性。在'QM_STD_COMP'對象的大小，和其它關(guān)鍵參數(shù)分配與當(dāng)前有效的值。同時(shí)，約束的參數(shù)范圍也從三維數(shù)據(jù)文件中檢索。當(dāng)用戶密鑰在其輸入，單個(gè)編輯字段的回調(diào)函數(shù)驗(yàn)證對約束和范圍內(nèi)的輸入值。如果沒有違反這些輸入值被接受為對象構(gòu)件的屬性。一旦用戶點(diǎn)擊''應(yīng)用''或''OK''從UI按鈕，那些與'QM_STD_COMP'對象的關(guān)鍵參數(shù)表達(dá)式被分配給了新價(jià)值，和幾何自動更新。
圖3. QuickMould SCL主用戶界面
圖4. SCL部分具有不同的變化的一個(gè)例子
圖5. SCL參數(shù)編輯用戶界面
8.2編輯標(biāo)準(zhǔn)組件
用戶可以編輯QuickMould應(yīng)用程序中插入的組件。一旦被激活，它會搜索在裝配CAD文件中的所有對象QuickMould（UDOs）。它們被登記在貨幣字典。這意味著Quickmould自動識別選定的標(biāo)準(zhǔn)組件和實(shí)例一個(gè)新的''QM_STD_Comp''對象。相關(guān)的所有屬性檢索到更新的對象。然后如圖主SCL UI。 3A或3B正在搜索可用的庫項(xiàng)目后成立。實(shí)際上，當(dāng)''QM_STD_COMP'被激活時(shí)，它的功能配置文件被再次讀取，為當(dāng)前配置的信息，并用于按鈕的相應(yīng)選擇項(xiàng)在UI中發(fā)起為好。該標(biāo)準(zhǔn)組件現(xiàn)在可以被精確地編輯，因?yàn)樗堑谝淮伪徊迦霑r(shí)。由于對象已經(jīng)完全建立，用戶可以重新選擇'供應(yīng)商''，''類''，''亞型'和改建，并編輯尺寸和主要參數(shù)，然后單擊“”應(yīng)用“”。值得一提的是，當(dāng)該類別被改變?yōu)椴煌囊粋€(gè)，一個(gè)新的模板，然后裝入一個(gè)新的'QM_STD_COMP'對象被建立。原始組件模板，配置和數(shù)據(jù)文件沒有被刪除，直到用戶確認(rèn)更換。
8.3刪除一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件
方法已經(jīng)執(zhí)行刪除所選從項(xiàng)目裝配標(biāo)準(zhǔn)組件，所以從當(dāng)前項(xiàng)目目錄模板，配置和數(shù)據(jù)文件。同時(shí)，在會話相關(guān)的貨幣對象和字典指針也被清理。
9案例研究
在本節(jié)中，上面提到的組件類別，如在圖1中所示的“注道襯套”。進(jìn)行了研究來說明這個(gè)組件庫的功能。要添加此類別的進(jìn)庫，首先創(chuàng)建一個(gè)配置文件。它規(guī)定了五大類型，從'SBTM'，以''sbtsh'';相應(yīng)的CAD模板文件，“sbt_.prt”;三維數(shù)據(jù)文件，“直澆道襯套”。和所有的位圖文件（* .BMP）要求的用戶界面。因?yàn)闆]有子類型'澆口套'，默認(rèn)情況下，有效的主要類型被列為亞型，即'SBTM''...''sbtsh'。所有的屬性是根據(jù)其在配置文件中范圍組織，例如，''D'公差= H6''是適用于所有的情況下，而'材料= HPM1'“和”“hardness_value = 40 HRC''是在主要類型的'SBTM''和'只有'sbtmh'的范圍界定。這個(gè)分類中有15改變。它們被分成三組在配置文件中，即，''KC'獨(dú)自為一體，''AIW'到'ZC''作為另一個(gè)，和'LKC''作為第三。然后，在同一文件中，參數(shù)被分組為可顯示的一樣，''L''和''SR''，或者非顯示的，如'D'“和”“一個(gè)”“。其相應(yīng)的表達(dá)名稱由方指定方。約束也包括在格式為''V> = A + 2'。它們被評估每次當(dāng)CAD模型被更新的時(shí)間。同樣地，公差被表示為'H 1 0.05 0.03''，其可以，如果它與系統(tǒng)集成為[12]引入了用于工藝設(shè)計(jì)和公差分析。
接下來，參數(shù)化CAD模型的構(gòu)建與表達(dá)控制的每個(gè)功能配置。在這種情況下，從'AIW'到'LKC''是可選的變化和他們每個(gè)人的由表達(dá)式控制以暫?；蚣せ?。然后，根據(jù)在一維表的大小創(chuàng)建的三維數(shù)據(jù)文件和組織。每個(gè)大小包含如在圖中指定的預(yù)定義參數(shù)值。接著，每個(gè)亞型或改動，與關(guān)鍵尺寸的草圖位圖文件，另一個(gè)沒有他們被創(chuàng)建，然后納入圖書館的用戶界面自動。到現(xiàn)在為止，庫項(xiàng)目，''sbt_'已創(chuàng)建。
在進(jìn)入SCL模塊的環(huán)境下，圖書館通過搜索庫目錄自動識別該項(xiàng)目。圖。圖3a顯示選擇此組件項(xiàng)目主要SCL UI。用戶已經(jīng)選擇了“”三隅'從第一下拉菜單出其他供應(yīng)商，然后'澆道襯套''作為類別。動態(tài)，購主要類型，亞型，購改建和一個(gè)默認(rèn)的配置被顯示在UI幀（圖3a）。的有效的配置位圖被顯示在用戶界面上為好。一旦用戶點(diǎn)擊'確定''或''應(yīng)用''，庫元素加載。初始組件模型示于圖。 4A。所有主要的/子類型是排他性的，例如，如果為'SBTM''的功能配置被激活，然后其他人立即暫停。這種排除也適用于改變在同一組中。例如，用戶可以在配置的同時(shí)選擇改變'KC''，''ALW''和''LKC''（參見圖3b為UI和圖4b為CAD模型），但是從'AIW'到'ZC'改變中，只有其中的一個(gè)可以是在一個(gè)時(shí)間的效果。如示于圖3c中，在用戶界面上，“何時(shí)”ZC“被選中”，因?yàn)樗鼈儗儆谕唤M'ALW''被自動關(guān)閉。 ''KC''和''ZC'改變可以一起選擇，因?yàn)樗鼈兪莵碜圆煌母淖兘M（參見圖3c為UI和圖6a為CAD模型）。當(dāng)用戶點(diǎn)擊'編輯組件參數(shù)“按鈕，如圖顯示編輯UI。 5A;根據(jù)CAD模型參數(shù)值被提取和顯示。它可以看出，'僅出現(xiàn)顯示的參數(shù)，如“”L“”和“”SR'。參數(shù)，如'一''圖''OD''和'。 1不可編輯。在這個(gè)階段，如果用戶接受所有的參數(shù)值，通過點(diǎn)擊界面底部的“'應(yīng)用''或''OK''按鈕，該組件會自動添加到項(xiàng)目中裝配。然后如圖使用者介面。 3C返回。用戶仍然可以通過點(diǎn)擊'編輯組件參數(shù)“按鈕，從而導(dǎo)致圖所示的界面編輯所有的參數(shù)。 5A一次。當(dāng)用戶改變從''10''到''25'??'的大小，然后該庫從三維數(shù)據(jù)文件取出相應(yīng)的參數(shù)值并更新如在圖中所示的菜單。 5B。再次，根據(jù)用戶的確認(rèn)時(shí)，CAD模型作為顯示圖更新。 6B。如果用戶最終接受了這個(gè)組件，庫可以產(chǎn)生像'SBTM 25-70.0-SR23-P2.0-A1.0-V23.0-G10-KC13-U5- S10.5-T14.2階碼末端''自動并將其存儲在以備將來參考CAD模型的屬性。
圖6. SCL部分具有不同的參數(shù)值的例子
10 優(yōu)點(diǎn)和局限性
該組件庫能夠處理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和目錄所需的壓縮CAD文件。相比較而言，傳統(tǒng)的3D參數(shù)庫開發(fā)為每個(gè)幾何拓?fù)鋮?shù)模型和參數(shù)變化被限制為大小尺寸只[1，2，11]。其他更先進(jìn)的3D組件庫[12，18，19]不允許拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以很容易地修改。我們的組件庫是一個(gè)顯著改進(jìn)，因?yàn)樗鼫p少了大量的CAD模型的模板。以三隅模具零件目錄[24]作為一個(gè)例子。它包含總計(jì)195主要類型和子類型，并為每個(gè)，可能有很多變化。如果我們假定10個(gè)改變?yōu)槠骄總€(gè)主要類型或子類型，則CAD模型的所需要的總數(shù)量是1950年QuickMold，各成分類別被實(shí)施為在庫中的一個(gè)項(xiàng);只有21個(gè)項(xiàng)目都需要同一目錄。它已成功地用于從5廠商對于商業(yè)應(yīng)用限定200多個(gè)不同類別的工業(yè)組件。這個(gè)庫可以方便地重復(fù)使用和無需編程的用戶自定義組件擴(kuò)展。
11 結(jié)論
本文描述了一個(gè)高效的面向?qū)ο蟮膸炷Ｐ蛥?shù)化定義的機(jī)械部件。該模型擴(kuò)展通過將不同的幾何拓?fù)浜头菐缀涡畔⒌碾娏鲄?shù)方法。這是傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)的改進(jìn)，其中CAD模型是硬編碼來處理這些信息。這一簡潔的，面向應(yīng)用的模型是通用的，能夠定義多種機(jī)械部件。
致謝：QuickMold研究項(xiàng)目是由新加坡資訊通信發(fā)展管理局（IDA）贊助，由新加坡南洋理工大學(xué)（NTU）和新加坡制造技術(shù)研究院（SIMT）聯(lián)合開發(fā)。