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注射模具设计的三维核心发展(一)

2016-01-06 01:07

新加坡大学机械制造工程学院
 如今，许多软件“插件”系统为了促进工艺在高级的3D模具上都有很大的发展，例如FEM分析法，CAM, 注射模具设计，模拟化和可视化。这样的配置在许多方面都是很有益处的。但是，这并不是毫无缺点。实际上，为了更高的灵活性和更好的携带性，这些“插件”使用低级的3D核心也能很好的发展。这篇考核了关于3D基础应用发展的各种问题和方法。重点是在软件方面。首先提出了关于3D基础应用的发展的一个方法。随后通过使用Parasolid（低级的3D核心）发展注射模具设计的应用实施了这个方法。以设计理念为基础，通过使用建模设计的应用程序，IMOLD，说明了一个模具的发展以另一个为基础。为了软件在Windows NT平台上发展，研究对象已经选好了编程语言。

关键词：3D核心 CAD 注射模具设计 Parasolid

一 序言
 为了加快实现产品的工艺进程，三维CAD系统已经越来越多的被使用。包含产品工艺设计自动化的第一步之一是3D模具应用程序中组件的创立。3D模具，精通创作，所以被称作数字化主体副本。这个3D数字化模板形成了自动工艺过程的关键。
 创建3D数字化模型的组件部分只是最初的一步。在此部分被制造之前，仍有其他的二级任务需要做。这个任务包括无限元素分析法，夹具和卡具设计，注射模具设计，计算机辅助制造，模拟化和可视化。如今，有许多应用程序“Plug-ins”在高级的3D模具平台上有很大的发展为了便利这些二级任务。3D模具平台提供Plug-in软件文库功能和建立使用者检索和运行模式。最终，发展这些Plug-in的时间大大的减少了。
   这样的行程在许多方面是有益处的。但是，它仍然有缺点，特别是长期的。为确立软件发展一个Plug-in，发展者必须严格遵守强加的约束条件。发展者有需要与原版软件保持一致。他们必须完成他们由功能库所提供的需要的任何功能。许多终极使用者需要原版软件和Plug-in，然而，他们比单独使用Plug-in系统软件更加有兴趣。有这样一个情况的例子是注射模具的设计。这样大的一个运行非常依靠大的硬件，就是意味着很高的消费。这个插件软件非常依靠原版软件的发展。无论何时一个新版本都是原版软件的升级，插件的发展者同样也遵循着这样的形式。如果这个应用程序在低级平台上发展，许多不良的因素都可避免。实际上，人们可以为了更高的灵活性和更好的适应能力使用低级3D核心系统发展这些插件系统。这样的举措既可行又有益。 中国大学排名
  传统上，注射模设计直接在CAD系统上运行。整个注射模具包含上百个原件都在例如AUTO CAD PRO-E和UG等的CAD系统上集成。因为注射模具的进程是可以递推的，所以在重塑和重集上是非常节省时间的。在这方面，3级CAD系统例如PRO-E和UG要远远高于2级CAD系统例如AUTO CAD.为了更快的发展注射模具工艺进程，Plug-in在3D CAD系统上发展，为了自动确定发展阶段。这种附加的应用程序包含IMOLD，Expert Mold Designe和Moldmaker。每一个都是以特殊的CAD系统为基础，没有相容性。
 1994年，Mok和Cheung阐述了以UG为基础的注射模具设计发展的工作。1997年，Shah提出了3层建筑体系，为了规范几何模具核心和需要几何模具服务的应用程序之间的交流。他的目的是为了完成以Parasolid和ACIS为基础的3D应用程序的兼容性。然而，这个包含了一个广泛发展的3层模具壳。这篇文章作者努力发展一个直接使用低级3D模具而形成的轻量化的注射模具应用程序。焦点主要集中在灵活性和软件运行的速度。设计理念和进程都是来自IMOLD，完整的模具设计和3D集成系统，虽然此讨论仅仅局限于注射模具设计，但是方法的提供要比同样性质的其他3D应用程序要简单的多。
 为了这个研究目的，使用工具也需要被选择。在讨论方法之前，主要工具的引进首先被陈述。他们是IMOLD, Para solid version 10.1,Visual C++ version6.0, 和Microsoft Foundation Class。
二 IMOLD作为模具设计应用程序
 IMOLD是一个确立的以3D为基础的应用程序，主要针对注射模具设计。他是在CAD尖端的系统UG上发展的，这个发展是由API所促成的。这个软件可以提供模具设计者普遍使用的工具使其很快设计。在设计中经常需要的原件标准部分，软件提前准备并且可以很快被使用者应用。这就大大减少了设计时间。模具设计过程可以分为很多阶段，并且让设计者在设计过程中提供连续的方法。他们是：

 1 数据准备阶段
 2灌注系统设计
 3模具基础设计
 4插入和分离设计
 5冷却系统设计
 6滑动和提升机设计
 7喷射系统的设计
 8标准文库部分
 每一个过程都可以被认为是进程的独立模块。对于每一个模块以3D为基础的要求改变的都非常少。在发展以模块为基础的模具上的成功暗示了在发展其他模块的灵活性。
三 Parasolid作为3D核心
 Parasolid的设计是为了成为中心或者任何以3D模具数据为基础的系统的核心。他是一个实际的固体模型，他可用作：
 1 建设和操纵固体物体
 2 估算质量和惯量，运行冲撞预测
 3 以各种方法输出物体，包括绘画。
 4 在一些数据库或档案中存储对象，并且随后反演。
 在CAD运行系统中，Parasolid是最先进的3D核心之一。它是Unigraphics和Solid-
Works的3D核心。它的超长耐磨能力使它在其他的模块格式中接受数据储存。因此它是一个独立应用程序发展的高级平台。
  以3D为基础的应用程序通过它的三个接口之一与Parasolid相互作用（见表格1）。它们是PK接口，核心接口和向下接口。PK接口和核心接口在建模的上部，是一种应用模具和控制对象同样控制模具功能的方法。向下接口坐落在模具下方，当它需要运行强化数据或系统运行时被建模需要。它包含三部分：frustrum；GO和foreign geometry。这些下面会做出明确的解释。

 Fig. 1. Parasolid 组件

3.1 KI和PK的接口
 KI和PK是编程器的接口，为了在Parasolid核心系统中评估模具的能力。他们是建模功能的标准文库。编程器将这些功能编在程序里。因为KI随后阶段性的推出，所以我们选择PK接口。
3.2 Frustrum 程序
 Frustrum有一系列功能，它应该由程序编程器来编写。当数据需要被存储或反演时，核心需要他们。当使用Parasolid时，程序编辑器必须首先决定怎样控制通过Frustrum由Parasolid输出的数据储存。通过Frustrum转换数据通常包含写，读和存档。当运行Frustrum功能时就会决定表格和文档的存储位置。 （科教论文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
3.3 图形输出
  图形输出是另外一系列功能，它是由程序编辑器来读写的。当需要PK复制