光盤盒底盒注塑模具設計與制造【含CAD圖紙+三維CROE+文檔】

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倪等人[1,2]建議生成一個立體的分型線和分型面，在最佳分型方向的基礎上，根據(jù)成型方向和拓撲關系分為三大組成型表面。最大邊環(huán)面組被定義生成邊緣環(huán)路，分別設立不同的表面邊緣環(huán)路組定義的主要分型線和其他分型線。此外，倪等人還提出了一個有效的方法來識別和抽取底切和生成理想的成型方向切除了數(shù)量和相應的體積。Fu等人[3]提出了分型和顯而易見的表面的可能性，以及它的可塑性可以提高分型的設計效率。Chakraborty和Reddy[4]確定最優(yōu)解成型方向，分型線，和一底切區(qū)域在最小值和分型面光潔度以及最小的模型深度通過整合的雙板模具的分型面。Weinstein和Manoochehri[5]為找出最佳草案的角度和分模線位置把表面分成在正方向有相互關系的凸表面。Ravi 和Srinivasan[6]采用了計算機輔助分型面設計，并提出了幫助工程師有關分型應用在模具設計的邏輯。Kong等人 [7] 通過應用基于拓撲圖形提出使用搜索功能的穿透孔進行有效地修復的關閉具有復雜形狀的孔的方法。Li等人[8]提出了一種通過分割曲面自動生成一個使用邊緣曲線產(chǎn)生一個結合完成表面修復之前的分型面的方法。Kumar等人[9]采用多面體面鄰接圖識別底切的類型，完全可見和部分可見，并用這結果來確定最佳的分型面。Dignum和van de Riet[10]提出了一種語言來管理知識。語言是可以通過策略來總結零星信息為將來對知識的理性認識認識和采用來分類。關于知識管理系統(tǒng)，F(xiàn)ahey和Prusak[11]指出過分強調(diào)技術層面上可能導致知識和信息之間冷漠。在這種情況下，知識管理系統(tǒng)是類似于信息管理，它未能完成知識管理的任務。Thibault等人 [12]提出綜合的產(chǎn)品工藝方法來評價與專家的知識數(shù)據(jù)庫，以幫助設計人員選擇合適的鍛造工藝和產(chǎn)品設計參數(shù)的一致性和設計參數(shù)。Jong 等人 [13-15]構建了一個以知識為本，定制的基于網(wǎng)絡的模具設計導航過程和模具設計的導航系統(tǒng)安裝在Web服務器。設計師可以在網(wǎng)上以及在應用程序中使用該系統(tǒng)。 過去的研究大多曾討論提高分型面設計和沒有提及如何應用在實際的設計和有效地幫助工程師完成設計任務的鑒別方法。因此，本研究首次建立了自動生成的分型面的功能，然后集成有Jong 等熱人 [13]編寫的模具設計導航流程。從以往的研究不同，本研究的目的是建立或??確定最佳分型線。這項研究集中在如何設計決定開模方向與分型線，分型面自動延長。此外，這項研究可以直接應用到CAD軟件。根據(jù)分型線的導航系統(tǒng)規(guī)劃的功能，輪廓向量和幾何關系進行了測定。接下來，程序計算和判斷，主要分型面自動延長，并完成。已完成的分型面，然后納入模具分離的導航系統(tǒng)。因此，以知識為基礎的自動功能，可以取代復雜的手工操作，以提高設計效率，減少錯誤，并讓設計成為標準化。 2 模具設計，導航流程 在應對市場的復雜需求，三層結構[16]已被應用到開發(fā)系統(tǒng)，包括模具設計，導航系統(tǒng)?；陧椖抗芾砗完P系型數(shù)據(jù)庫，該系統(tǒng)建立了一個標準的自動設計過程。本研究試圖整合基于三層系統(tǒng)與知識管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，以設計知識和技術轉(zhuǎn)化為實際的流程和功能，以幫助設計師開發(fā)模具更迅速，更輕松地分享知識。 2.1 基于Web的三層結構 一個三層架構[16]電子商務系統(tǒng)的建設是最常用的結構。它包括展示層，業(yè)務邏輯層，數(shù)據(jù)層。它不同于傳統(tǒng)客戶機/服務器架構的主要區(qū)別是獨立的商業(yè)邏輯層，它可以減少在計算機上的客戶端或服務器端的負擔。展示層，主要是瀏覽器，負責接收用戶的數(shù)據(jù)輸入和提交的結果。業(yè)務邏輯層是用戶界面與數(shù)據(jù)層之間的橋梁，數(shù)據(jù)層負責業(yè)務邏輯的算法和數(shù)據(jù)處理以及Web服務器功能。數(shù)據(jù)層是唯一的數(shù)據(jù)訪問和存儲。該架構可以建在一個單一的服務器計算機。根據(jù)計算機的負載，該架構還可以單獨建成一個獨立的作戰(zhàn)平臺的數(shù)量。 圖1 開發(fā)平臺的設計，導航流程 在這項研究中提出的設計，導航平臺使用Pro / ENGINEER ，CAD軟件建成，使用戶能夠使用在支持的網(wǎng)絡瀏覽器開發(fā)和設計授權內(nèi)的企業(yè)網(wǎng)絡。此外，三層結構由Jong等人[13] 開發(fā)的，如圖1所示，制定方案通過Microsoft.NET框架。Web服務器被聘為國際信息服務。網(wǎng)頁開發(fā)語言使用ASP.NET4.0（C＃中），在服務器端的異步接入技術的HTML，CSS，JavaScript的AJAX（異步JavaScript和XML），并內(nèi)置在CAD軟件的應用程序編程接口（API）提供邏輯判斷和處理系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。 MS一SQL2008 Express的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問和存儲。關于用于數(shù)據(jù)存儲和訪問的媒體，在設計過程中所產(chǎn)生的CAD文件的Intranet網(wǎng)絡磁盤存儲。該系統(tǒng)使設計師通過聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)開展CAD軟件的嵌入式瀏覽器的導航設計。同時，高管上的客戶也可以登錄到系統(tǒng)監(jiān)控項目過程和設計結果。為核心工具的模具開發(fā)人員廣泛采用CAD，這個平臺實現(xiàn)了無縫集成內(nèi)的項目管理，設計內(nèi)的導航和知識管理。 2.2 導航流程架構 塑料模型，模具制造之前，應進行概念設計和詳細的模具設計階段。在設計變更階段，根據(jù)客戶的需求進行必要的模具設計流程。圖2說明了模具設計過程由鐘等人[14]在實踐中通過實際操作制定的計劃。最初的概念設計是最重要的階段，深入分析模型狀態(tài)的目的，隨后詳細的模具設計及其它相關問題，提出一個可靠和準確的報告給客戶。該報告可能會影響模具制造成本，也可以在后續(xù)的模具設計階段提供參考。當客戶端印證了概念設計的所有的分析結果，動作過程的詳細的模具設計階段，包括核心腔的模具設計，模具底座設計，工程圖紙設計。在模具行業(yè)中，高級工程師經(jīng)常進行概念設計。用2-3年的培訓，工程師可以設計模具型芯型腔和模具基地，而新手工程師，主要從事工程圖紙設計。 圖2 模具設計過程 當完成詳細的工程設計，除非需要工程師根據(jù)概念設計的內(nèi)容設計。然而，在概念設計階段產(chǎn)生的功能通常只是制表和繪制圖表。因此，在設計過程是緩慢的，盡管在模具設計階段的表格和圖表以供參考。作為必需功能，如在分型線，斜導邊引腳的，腔內(nèi)上內(nèi)模，頂出針，沖壓模具的滑塊的位置應該可以在這個階段重建幾何特征不能使用和重復工作導致人性化的設計錯誤。此外，傳統(tǒng)上大多數(shù)的模具設計開發(fā)是一個連續(xù)的過程，導致后期設計師是漫長的等待時間。例如，當分型面設計未完成時，設計師等候負責模具分離，詳細組件。一些企業(yè)可能會指派一人一個項目，以減少等候時間；但是，這可能導致設計師能力充分利用的效率低下降。 圖3 模具設計導航流程的用戶界面 作為整個模具設計和制造過程中涉及面廣，并沒有復雜的操作控制的項目管理和知識??，管理，企業(yè)無法提高整體競爭力。模具設計，導航過程中用于連接整個設計過程，節(jié)省在數(shù)據(jù)庫中，在適當?shù)臅r間和反饋信息的各個階段的設計信息。同時，使用功能為導向的設計，在概念設計階段中獲得的功能，可以重復使用的詳細的模具設計階段。然后由項目控制和協(xié)作能力，少數(shù)經(jīng)驗豐富的工程師可以負責早期重要的階段，如概念設計和項目分析，而經(jīng)驗不足的工程師可以協(xié)作詳細的模具設計階段。這樣，可以充分利用員工的能力和模型開發(fā)過程中可以加速。通過CAD軟件提供的二次開發(fā)接口，航行過程中的設計開發(fā)工程師直接操作CAD軟件，根據(jù)工藝。圖3顯示了模具設計，導航流程中的一些用戶界面。因此，利用該系統(tǒng)的導向的概念的功能，在這項研究中所提出的自動分型面的過程完成的分型面的建造和融入導航流程的設計中。 2.3 二次開發(fā) 大多數(shù)CAD軟件都有相應的為用戶的二次開發(fā)工具包（API），可以方便地開發(fā)定制功能。Pro / ENGINEER的CAD系統(tǒng)提供了三種開發(fā)語言環(huán)境，包括Pro / Toolkit，PRO /J-Link，Pro/ Wcb.Link。Pro / Toolkit的是語言的基礎上開發(fā)的C ++，它是最有配套功能的開發(fā)環(huán)境。 PRO / JLINK是基于Java的。雖然與前兩種語言提供者也不可比Pro/ Web.Link提供的功能，Pro/ Web.Link的仍然提供了數(shù)百個常用的功能，可以直接溝通，在CAD環(huán)境下運作。此外，它是一個基于Web的開發(fā)語言和編程代碼可以直接寫在JavaScript環(huán)境下。作為一個結果，它有在線訪問和存儲的CAD指令的能力。因此，本研究主要用于二次開發(fā)接口Pro/ Web.Link的。 圖4 Evaloutline功能關系圖 整個模具設計過程中包括許多繁瑣和重復操作，如文件輸入，規(guī)模計算，干涉檢查，圖形捕捉，以及包括裝配，保存的文件，和再生有關模型操作。通過編程自動處理可以消除許多冗余操作。以幾何輪廓的計算為例，雖然CAD提供了許多相應的工具，它需要大量的鼠標點擊和選擇，得到的結果。通過直接書寫使用Pro/ Web.Link的測量工具，它需要用戶只需點擊和選擇，以獲取幾何形狀的尺寸。然后系統(tǒng)會自動確定適當?shù)哪＞咝托敬笮?。在這種方式，它可以加速模型設計過程，并減少人為錯誤。 圖4所示的幾何形狀的計算功能關系圖。在Pro /Web.Link指引手冊[17]可以幫助用戶確定相應的功能目的。據(jù)的EvalOutline方法，功能要求的介紹空間模型（pfcTransform3D）矩陣以及功能搬遷項目類型（pfcModelItemTypes）。計算模型的大小要求的幾何形狀，和不必要的坐標，點，軸可以去掉使用pfcModelItemTypes。 EvalOutline方法分類成的pfcSolid類別。因此，應確定其相當于關系和pfcModel類型應確定。由此可以得到相關的pfcBaseSession。父母關系使用與pfcSession，最初公布的MpfcCOMGlobal必要類型可以相應的得到。這種層次關系搜索和類型聲明可以實現(xiàn)CAD功能的接入能力。 3 自動分型面設計 圖5 體化的設計和知識管理 自動分型面的這項研究計劃是建在模具導航流程中的[13]。在最初的概念設計階段，導航設計耦合于歷史的設計知識基礎幫助分型線規(guī)劃，并將結果返回歷史知識，在未來設計基地，以供參考。在模具設計階段，概念設計建立分型線特征和確定的方向和幾何臨別使用PRO / Web.Link。再加上用戶定義的定制功能Pro / ENGINEER中，主要分型面自動開發(fā)和建立。 3.1 概念設計 模具的概念設計下需要深入分析了后續(xù)下模具設計模型和決策。在模具行業(yè)，概念設計階段通常被分配到高級開發(fā)工程師。如果沒有一個系統(tǒng)下知識管理，高級工程師離開，設計下經(jīng)驗和知識，不能保持和積累。因此，本研究采用歷史知識基礎下在臨別線規(guī)劃概念設計階段，系統(tǒng)地總結歷史的設計。當工程師下規(guī)劃分型線，它可以提供合理的建議下并降低設計錯誤和時間的變化，以及反饋合理下設計結果下以供將來參考下歷史數(shù)據(jù)庫，在類似模型下情況下。因此，歷史下知識基礎下可以更新隨著設計項目，設計的技術和經(jīng)驗可以積累。正如圖5所示。 在歷史知識基礎下幫助下，設計結果達到設計的模具導航流程。添加到歷史知識的基礎，以幫助在類似模型下發(fā)展，形成了一個知識的積累和設計成果繼承循環(huán)。圖6顯示了在模具導航流程中的設計參考下歷史知識基礎的界面。 圖6 歷史知識庫 3.2 模具設計 建議自動分型面設計的主要采用從概念設計開發(fā)中的表面產(chǎn)生中的分模線功能，和分型線圖7所示?；谀Ｐ偷膸缀芜吘壆a(chǎn)生中的曲線循環(huán)。 圖7 分型線循環(huán) 圖8 通過XY軸分型線的擴展規(guī)則 在這項研究中的設計，我們確定的二次開發(fā)語言，PRO /Web. Link的方向和曲線段的幾何位置。并采用開模方向的Z軸段如下規(guī)則定義中的擴展方向： 規(guī)則1：線段延長在四個模型中的分模線位置方向是明確的即開始部分通過X軸和Y軸，如圖8，曲線1和3+ X和-X方向延伸到分別曲線2和4一X+ Y方向。因此，本研究使用的X軸和Y軸來劃分的分型面延伸方向基礎分為四個區(qū)域分型線。圖9顯示了如何使用PRO / Web.Link代碼四個部分。 圖9 PRO / Web.Link獲得通過X軸和Y軸的分型線 規(guī)則2：這項研究后，發(fā)現(xiàn)4個固定線段試圖延長對稱方法，并以順時針方法，包括兩種方法分型面。對稱延伸序列方法是（1）+ X軸+ Y軸（區(qū)），（2）+ X軸，以一Y軸（2區(qū)）（3）X軸+ Y軸（3區(qū)），（4）X軸以一Y軸（4區(qū)），Y軸為對稱軸，如圖10a所示， 順時針方法延伸一輪回順時針從起點+ Y+ X如下圖10b所示， 用戶可以選擇分型面擴展的方法之一。 圖10 分模面延長順序 規(guī)則3： 分型線是一個封閉的曲線循環(huán) 的并在Pro / E 的所有曲線線段建設方程 的參數(shù) t 的方向，t值 的范圍是從起點在0.0到1.0 的結束點，如圖11所示,根據(jù)這一規(guī)則，分型線循環(huán)，可以構建以順時針方向，如圖12a所示,或逆時針 的方向，如圖12b, 分型面循環(huán)方向會影響線段方向 的判斷，如規(guī)則4所說明。 圖11 Pro / E的曲線方程 圖12 曲線循環(huán)方向 圖13 對比延長順序和分型線段的方向 規(guī)則4：由于固定分型面的延伸順序，分型線起點和終點判斷不能完全依靠Pro / E的規(guī)則，但額外的判斷規(guī)則區(qū)與對稱的方法，作為一個例子，如果分型線是順時針循環(huán)，自范圍從+ X+ Y逆時針判斷，這是圖的分型線回路在1區(qū)和4區(qū)相反的方向， 如圖13，T =1.0中的曲線參數(shù)應作為起點和終點為T =0.0時，判斷在1區(qū)和4分型線中的出發(fā)點和落腳點區(qū)然而，在順時針方法情況，作為整個臨別線順時針順序來，所有的行在四個區(qū)域分部使用參數(shù)T =1.0時，分型線回路以順時針的方式建造為出發(fā)點。相反，它采用T =1.0為出發(fā)點。判斷線段由兩個擴展方法中的出發(fā)點和落腳點摘要如表1和表2顯示。 表1 分型線出發(fā)點和落腳點的規(guī)則（勻稱方法） 表2 分型線出發(fā)點和落腳點的規(guī)則（逆時針方向方法） 規(guī)則5：在不同區(qū)域分型線段延長方向判斷是基于區(qū)域的起始方向其次次要方向判斷。線段方向判斷規(guī)則使用線連接起點到終點的線段方向向量為擴展分型面的判斷捕捉其XYZ組件，如圖14所示， 延伸基本規(guī)則是延長起跑線上擴大各區(qū)域方向基礎上的后續(xù)分型線。如果隨后的分模線不能按照最初延伸方向，它將改變終點方向方向。與1區(qū)作為一個例子，作為起跑線方向+ X的分型面在+ X方向延伸，然而的后面的線段可以延長在以下幾個方向： 1、線段Y分量> 0：這表明，分型線段將在+ Y方向延伸，因此，分型線延伸方向+ X，如圖15所示。 2、線段Y分量= 0和Z分量≠0：在初始方向?qū)⒗^續(xù)延長延伸的方向，如圖16所示。 3、線段Y分量= 0和Z分量= 0：這是在Z投影平面初始軸線段，是無法在初始方向延伸擴展。在這種情況下，將有兩種可能性：一種是不延長，另一種是在終點方向延伸。在這種情況下，應保持后面分型后面的線段判斷之前。保留曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)，在初始方向延伸方向延伸的分型面。這種方式，它可以判斷保持分型線需要延長的分型面。相反，保持分型線應在不同方向延伸。所有保留后面的線段應延長在結束點延伸方向方向，如圖17所示。 4、線段Y分量<0：這意味著分型線線段并沒有延長+ X方向和分型后面的線段判斷其余應延伸到終點方向+ Y，如圖18所示。 圖19所示的擴展規(guī)則摘要和表3和4。我們檢查每個區(qū)域分型后面的線段判斷方向是否在線段的起始方向一致。如果是這樣，分型面擴展到初始延伸方向。如果不是，分型面延伸到終點延伸的方向。 圖14 擴展方向分析 圖15 擴展規(guī)則1 圖16 擴展規(guī)則2 圖17 擴展規(guī)則3 規(guī)則6：根據(jù)上述擴展規(guī)則，模型分型面擴展到四個區(qū)。然而，在分型在XY方向后面的線段判斷分型面情況，它不能擴展到模型的四個角落的分型面。因此，在這項研究中，我們捕獲的最后分型的第一個方向的線段，其擴展分型面時，每個區(qū)域的分型面改變方向同時，這個分型面邊緣經(jīng)過這分型線終點和第二分型面方向具有相同法線向量將獲得在第二個方向延伸到四角的四個分型面模型，如圖20所示。 圖18 擴展規(guī)則4 圖19 擴展方向檢查程序 表3 每個區(qū)域擴展規(guī)則（對稱方法） 表4 每個區(qū)域擴展規(guī)則（順時針方法） 由兩個分模線的擴展方法擴展順序被分解為以下。圖21說明由對稱方法的分型面擴展故障。分型面的延伸，從+ X和X到+Y和Y在1區(qū)延伸順序→2區(qū)→3區(qū)→4區(qū)。圖22說明順時針方法分型面擴展故障。分型面的延伸的順序1區(qū)→2區(qū)→4區(qū)→3區(qū)順時針方向從+ Y方向。所有延長行動方向是確定定制Pro/ Web.Link功能，而擴大業(yè)務是由用戶定義功能自動完成。 圖20 角補償 圖21 對稱分型面擴展故障 圖22 順時針分型面擴展故障 圖23 表面復制 圖24 修剪邊界 在這項研究中，分型面擴展方法是復制擴展方法手工復制分型線模型輪廓，如圖23所示。在這項研究中所提出的算法，然后找出線邊緣在表面延伸二次開發(fā)語言采用的表面上的分模線功能。這種方法的優(yōu)點是，從延長線段的表面屬于同一組的方向分離模具型芯表面。通過使用CAD功能表面的合并，分型面起伏跌宕和可修剪。首先，修剪表面之間的模型和模具型芯邊界，如圖16所示， 然后，分型面和修剪邊界曲面合并，如圖24 a，b所示。 修剪部分可以被擴展的填充方法在原來的分型面合并得到最終的修剪分型面，如圖24 c，d所示。這可以節(jié)省模具制造時間，提高了模具的使用壽命。 4 案例研究 本研究建立兩個手機外殼主要分型面進行個案研究并進行了模具型芯腔分離與分型面設計。 4.1 案例1 圖25說明了本研究第一個案例研究，翻蓋手機和分型線底殼規(guī)劃分型線循環(huán)方向是逆時針通過X軸和Y軸的分型線如圖26。首先，切斷面模型填充，如圖27所示。 下一步，該模型主要分型面，根據(jù)自動分型面的算法在這種情況下，我們用對稱方法，如圖28所示由于分型面是不是水平的，它需要修剪。然后，修剪的主要分型面和關閉分型面用于的核心分離，如圖29所示。在這種情況下，傳統(tǒng)的手工方法分型面的擴大將需要166鼠標點擊然而，使用自動分型面的算法，只用了7次鼠標點擊，如表5所說明。 圖25翻蓋手機底殼 4.2 案例2 第二個案例是模具分型線規(guī)劃的一種酒吧型手機底殼。計劃有更多跌宕的分型線在手機的底殼邊界，如圖30所說明。為順時針方向的分型線循環(huán)方向通過X軸和Y軸的分型線如圖31。 圖26翻蓋手機底殼分型線通過XY軸 這種情況下，填充切斷面，如圖32所說明。然后，主要分型面產(chǎn)生使用自動分型算法。在這種情況下，我們用圖33所示順時針方法。在這種情況下分型面也沒有水平。因此，它需要修剪。事后，修剪的主要分型面和關閉被用于分離芯腔的分型面，如圖34所說明。在這種情況下，傳統(tǒng)的手工方法將需要448鼠標點擊。然而，采用自動分型面的設計，只花49鼠標點擊，如表6所說明。 圖27填充翻蓋手機的底殼的切斷表面 圖28翻蓋手機的底殼分型面的建立過程 圖29翻蓋手機的底殼模具型芯分離 圖30酒吧型手機的底殼底殼 表5對比鼠標點擊（案例1翻蓋手機底殼） 這種情況下，填充切斷面，如圖32所說明。然后，主要分型面產(chǎn)生使用自動分型算法。在這種情況下，我們用圖33所示順時針方法。在這種情況下分型面也沒有水平。因此，它需要修剪。事后，修剪的主要分型面和關閉被用于分離芯腔的分型面，如圖34所說明。在這種情況下，傳統(tǒng)的手工方法將需要448鼠標點擊。然而，采用自動分型面的設計，只花49鼠標點擊，如表6所說明。 圖31酒吧型手機的底殼 圖32填充酒吧型手機的底殼的切斷面 圖33酒吧式手機底殼分型面的建立過程 這兩種情況表明，當擴展分型面時自動分型面的設計過程中可以節(jié)省大量的時間。主要區(qū)別在于在分型后面的線段判斷選擇。傳統(tǒng)的方法選擇每個線段，并決定為每個段的方向延伸。作為一個結果，點擊和選擇的增加越來越多的分型線環(huán)段數(shù)量。然而，在 圖34酒吧型手機的底殼模具型芯的分離 表6對比鼠標點擊（案例2酒吧型手機的底殼） 這項研究中開發(fā)模型自動分型面可以選擇分型延長線采用的二次開發(fā)能力。它允許工程師選擇和點擊功能完成分型線段的擴展，同時產(chǎn)生更好的大量的分型線段模型的結果。 5 結論 自動分型面與知識管理在這項研究中開發(fā)的算法集成的概念設計，和導航流程的模具設計。在模具概念設計階段的歷史知識庫，模型設計用于幫助工程師計劃的分型線，以減少重復性，導致設計錯誤。設計結果反饋到歷史的知識基礎，積累的設計知識和經(jīng)驗企業(yè)。關于建立分型面，模具設計接受的分模線，在概念設計階段完成的功能，將它們納入在這項研究中所提出的算法。該算法適用于自動模塊的二次開發(fā)語言構建后自動產(chǎn)生的主要分型面，得到向量的幾何關系，再加上用戶定義的不同功能的分型面線段。自動功能，基礎理論和知識，可以減少人為錯誤，并縮短設計時間。它可以減少90％以上用于創(chuàng)建分型面所需的時間可以大大縮短設計周期。