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1、译 文文学 院： 南南徐学院院 专 业： 材料成成型与控控制工程程 学 号： 0444288151125姓 名：万超指导教师师： 施施一丰、叶思珍 江 苏 科 技技 大 学年 月 日对于塑料料注塑模模具的自自动装配配建模X. GG. YYe, J. Y. H. Fuhh annd KK. SS. LLeeDepaartmmentt off Meechaaniccal andd Prroduuctiion Enggineeeriing, Naatioonall Unniveersiity of Sinngapporee, Siingaaporre注塑模具具是依赖赖零部件件和产品品的独立立部件装装
2、配构成成的机械械产品。本本文讨论论两个问问题上面面的注塑塑模具装装配建模模：即在在电脑中中描绘注注塑模具具的装配配；决定独立立生产零零件的位位置和设设计方向向。一个个基于特特征和以以目的为为导向的的陈述以表现注注塑模具具的分级级组装。这篇文章章也许需需要设计计者思考考一些超超出文章章以外的的东西，明明确地知知道哪部部分最重重要并且且知道为为何重要要。因此此，文章章为设计计者提供供了一个个装置设设计（DDFA）的的机会。一一个简化化的符号号几何学学的途径径也被提提出，意意味着根根据吻合合的条件件装配物物体的外外型。基基于描述述和简化化的符号号几何学学的途径径，自动动装配将将进一步步讨论。关键词：
3、模具装装配 基基于特征征 注塑塑模具 目的为为导向1、 介绍注塑模具具是生产产塑料模模具产品品最重要要的环节节，最基基本的设设备包含含两个元元素：浇浇注模具具机器和和模型。现现今使用用的浇注注模具机机器是一一体的，在在明确的的范围内内机器可可以制造造许多不不同的部部分，并并且根据据产品来来设计模模具。模模具因外外型而异异，注塑塑模具首首要任务务是对塑塑料产品品的溶质质最后形形状定型型。这个个任务主主要通过过腔系统统（内模模、腔、镶镶件、滑滑块/斜顶）完完成。塑塑料模具具产品直直接决定定了腔系系统的形形状和尺尺寸，因因此我们们称这些些部分为为依存性性产品。除除了首要要任务，注注塑模具具必须完完成
4、一系系列的任任务，分分配融化化、冷却却、灌注注、传送送、疏导导、结合合，每个个部分完完成各自自的任务务通常都都是相似似的。塑塑料模具具产品的的结构和和几何形形状是独独立的，但但是尺寸寸可以改改变。所所以我们们可以知知道，注注塑模具具事实上上是机械械装配过过程，包包括独立立和非独独立环节节。见示示意图。非独立部部分取决决于塑料料产品的的几何形形状，近近些年CCAD/CAMM技术成成功地运运用在了了模具设设计上面面。塑料料产品相相关部分分的自动动化成产产也引起起了一些些科学家家的兴趣趣。然而而，注塑塑模具装装配建模模根本不不起作用用，纵使使它是最最重要的的部分。模具制造业在运用CAD系统设计相关零
5、部件和浇注模具时，面临着两个困难，一、一百个零部件合成一个模型集，这些零部件因不同的制约因素而互相关联，这让设计人员消耗长时间定位；二、模具设计者通常考虑实物的水品，如螺丝钉、别针等，而CAD却是完全不同的概念。因而，高水准的理念不得不被CAD的局限而降低水准，转化成线条，平面、立体。因此，有必要发明自动注塑模具建模系统，来解决这两个问题。在这片文章里面，阐述了两个关键的问题，设计相关零部件和非相关零部件的集成系统以及根据零部件的位置和作用进行配置。文章阐述述了在模模具建模模方面的的相关研研究，以以及浇铸铸模具的的完整过过程。简简单几何何符号的的方法是是用来说说明模具具装配中中零件的的位置，将
6、会用一个具体例子来解释说明。2、相关关研究很多领域域都将装装配建模模作为一一个课题题研究，例例如，运运动学，人人工智能能，几何何建模学学。利巴巴尔迪编编制了一一份装配配建模的的研究回回顾，许许多研究究人员运运用图型型结构来来构造装装配拓扑扑学。研研究主要要是以节节点和变变形矩阵阵为组成成部分，它它们隶属属于弧线线。而影影响转换换程序的的矩阵不不是成对对存在着着的，如如果一个个组件改改变，其其他部分分就不能能相应得得运行。Lee和Gossard发明了一种等级装配数据结构，包含了关于装配的基本信息，如两个组建的交配特点。变换矩阵是从联合的虚拟连接中自动导出，但是这个等级拓补模型代表只有部分的关系有
7、效。在装配中中的自动动推理配配置组件件意味着着设计者者能直接接避免具具体说明明变化矩矩阵，组组件的位位置，无无论在位位置还是是尺寸方方面都会会改变其其参考组组成部分分。目前前有三种种技术来来推测在在装配中中某个组组件的的的位置和和方向：交互式式数字技技术，符符号代数数技术，符号几何技术。Lee和Gossard提出了一种交互式数字技术从空间关系来计算每个组成部分的位置和方向。方法分为三个步骤：约束方程式的每一代，减少方程式的数字，然后解出方程式。根据对立条件，有十六个方程式，适合的有十八个方程式。每个矩阵有六个属性方程，并给可变部分增加两个方程。通常，方程式的数目超过变量的数目，所以必须制定法则
8、来消除多余的方程。运用牛顿R交互式运算法则来解方程。技术存在两个缺陷，解决的办法是在很大程度上依赖于初始解；交互式运算法则不能区分布不同根的解集。因此尽可能是在一个纯粹的空间关系问题，在数学上是有效的，而肢体不可行的，可以解出答案。Ambller和和 Pooppllesttonee建议计计算出每每一个部部件的轮轮换和移移动来满满足装配配过程中中的空间间关系。每个部件已算出的六个可变量与空间关系一致。这种方法需要大量编程和计算来改写一个可解格式的方程。此外，它并不保证每次能解决问题，尤其是当方程不能被改写成解形式时。Krammer开开发了具具有象征征意义的的几何方方法，来来确定刚刚性机构构位置和
9、和方向，满满足一系系列的几几何约束束。推理理有关几几何机构构，是象象征性的的表现在在减少该该对象的的可用度度自由（自自由度）所所产生的的行动顺顺序，以以满足每每个约束束逐步结结果。KKrammer运运用的是是一个点点和两个个正交数数轴，所所谓标记记的方法法。标志志物之间间的界定定有七个个约束因因子。对对于一个个涉及单单个物体体和制约约之间的的问题，其其中有不不变的属属性，动动作分析析，是一一个用来来获取答答案的办办法。在在每一个个解决对对象配置置的过程程中，在在合理的的范围内内对自由由度的分分析，决决定了将将采取什什么行动动来满足足物体而而不满足足制约因因素。最最后一个个步骤，一一个合适适的行
10、动动，是为为了比喻喻装配计计划。根根据Shhah 和 Roogerrs. Kraamerr的工作作代表着着装配建建模的巨巨大发展展。这一一具有象象征意义义的几何何方法，可可以找到到所有解解决办法法，以约约束条件件，并在在计算比比较有吸吸引力的的一个迭迭代技术术，但实实施这种种方法，需要大量的程序。虽然许多多研究人人员一直直积极参参与装配配建模，很很少有基基于为注注塑模具具设计装装配建模模的文献献报道。Kruuth为为注塑模模具制定定了一个个设计支支持系统统。他们们的系统统支持装装配设计计，通过过高层次次的功能能模拟物体体注塑模模具。因因为他们们的系统统是基于于AuttoCAAD，它只能能容纳线
11、线框和简简单的立立体模型型。3、 具有代表表性的注注塑模具具装配注塑模具具的自动动装配模模具的两两个关键键问题在在于，在在电脑中中设置模模具装配配，以及及决定独独立零部部件的位位置和方方向。在在本节中中，我们们提出一个个面向对对象并基基于特征征的代表表性产品品。电脑脑中的产产品装配配涉及到到个体的的结构及及空间关关系，例例如典型型部件的的装配必必须支持持其他的的部分，相相对定位位零件的的改变，也也能使操操纵过程程形成一一个整体体。此外外，装配配过程必必须符合合以下准准则。1、 它必须具具有较高高的水平平，能反反映模具具设计人人员对于于真实世世界的想想法。2、 代表性的的组件应应当概括括自动化化
12、例行程程序的功功能，例例如包装装和抽样样检查。为了满足足这些需需求，提提出了以以注塑模模具为代代表的基基于特征征和面向向对象的的层次模模型。一一个装配配可以分分为几个个分组合合件，包包括构成成组件和和/或个别别组件，层层级模型型是组成成部分之之间结构构关系中中最具代代表性的的模型。等等级以为为着明确确的装配配顺序，此此外，一一个层次次模型可可以提供供一个更更明确的的部件独独立性。基于特征的设计，让设计者能有更高层次的抽象，使直接使用固体模式的开发成为可能。使用者明确规定参数和细节能较快确定几何特征。此外，较容易改变设计，因为特征建模的数据结构维持了几何实体之间的联系。没有实物，设计师要关注原模
13、型几何开发过程中的所有细节，程序的设计必须完全与因为改变而受影响的单个实体吻合。此外，基于特征的实体将会提供高层次的装配对象为设计师使用。例如，当模型设计师对先对一级真实世界思考，再将其设计进电脑。面向对象建模 11,12 ，是一种新的思维方式，运用浓缩真实世界的概念。基本实体是单独实体（数据结构和行为）的对象，面向对象模型在理解和设计程序、数据库方面能派上用场。此外，面向对象的代表性实例让信息的向下传递变得简易。图2展示的是某个基于特征和面向对象，具有代表性注塑模具的层次结构：从低层次的几何实体（形状特征），到高层次的组件的多层次结结构的抽抽象。方方框内文文字代表表“装配物物体”(SUUBF
14、AAs, PARRTs 和 FFFs)；实线表表示“部分的的”关系；虚线表表示其他他关系；组件（subfa）包含每个部分（PARTs），每个部分是装配的过程之一，实例结合了基于几何特征的模型和面向对象的模型，不仅包括了每个实体的关系和中间的子关系，还包含了装配运行过程中的机构关系。3.1章节，将进一步讨论单个部件的装配含义，3.2章节陈述各部件之间的关系。3.1装装配部件件的定义义我们将某某个唯一一、可识识别的实实体记为为O，则有有：O = (Oiid, A, M, R) (11)这里：Oid 是一个个唯一可可识别的的对象；（o）A 是三三元组的的集合（t.aa.v）；a属于o，M是一套套元组
15、(m, tcc1, tc2, %, tccn, tcc)；M是一个个函数来来确定不不同的方方法。mm代表方法法名称；每个方方法对对对象起作作用；ttci (i= 11, 22, %, nn)明确变变量的类类型，和和反馈值值；R是一系系列的关关系。这这里有装装配的六六种基本本关系：Parrt-oof, SR, SC, DOFF,Lts, 和Fit.图1显示示注塑模模具的装装配，如如喷射器器。在图图一中，喷喷射器被被正式定定义为：(ejeectoor-ppin_1, (sstriing, puurpoose, eejecctinng mmoulldinng),(strringg, mmateeriaal, niitriide steeel), (sttrinng, cattaloog_no,THHX),(chheckk_intterffereencee(), boooleean), (pocckett_plaate(), boooleaan),(paart-of ejeectiion_syss), (SRR Allignn EBB_plaate), (DOFF
