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注塑模智能设计中关键几何问题及重用库的研究

注塑模智能设计中关键几何问题及重用库的研究

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作者：孔垂品上海交通大学

学位级别：硕士

随计算机技术的高速发展和企业对设计经验的积累，模具设计者希望将已有的设计经验集成到软件里，辅助模具设计，以期能够实现模具设计的智能化，甚至自动化。然而要实现这一目标，还面临着诸多实际问题：如如何快速确定注塑件在模具中... 详细信息

随计算机技术的高速发展和企业对设计经验的积累，模具设计者希望将已有的设计经验集成到软件里，辅助模具设计，以期能够实现模具设计的智能化，甚至自动化。然而要实现这一目标，还面临着诸多实际问题：如如何快速确定注塑件在模具中的放置，如何快速设计出高质量的分型面，如何提高资源利用率，减少重复设计等。为了解决这些关键问题，本文主要研究了以下内容：研究了方形和柱状最小包围盒算法。方形最小包围盒可以用于辅助分型设计，以快速确定分型方向。除此之外，其在零件毛坯尺寸的计算、干涉检查与碰撞检测、产品布局与包装设计等都有着很广泛的应用。本文提出一种高效的方形包围盒算法，与传统的模型旋转迭代法不同，该算法是通过旋转模型在主平面上投影的外轮廓，极大地提高了迭代效率。该算法还对模型进行识别和预处理，统计其平面法向和柱面的轴向，并以面积作为加权值，取权值最大的方向作为初始迭代的主投影方向，从而避免的迭代求解的盲目性，进一步提高了算法的效率。本文还进一步研究了基于旋转求解最小包围圆柱算法，详细严谨地推导出旋转角度的范围，该算法也可应用于最小表面积包围圆柱、最小直径包围圆柱、最小高度包围圆柱等的求解。研究了针对分型面生成的混合曲线偏置算法。一般分型面的设计方法是对分型线进行分段，再每段绘制一条导引线，然后扫掠生成分型面。这种方法不仅效率低，而且还可能会出现分叉等病态结果。本文采用分型线与其偏置曲线生成的直纹面作为分型面。由于分型线比较复杂，偏置中会出现各种病态问题，如自交、重叠、断裂等。本文提出一种基于误差反馈的分型线偏置算法，通过检测离散采样点的曲率，有效消除偏置中的自交等病态问题。偏置曲线一阶不连续的部位采用柱面Bézier曲线连接，保证了曲线的C1/G1连续，从而得到满足工程要求的分型面。对于模具设计而言，除型芯型腔外的其他零部件大多可以通过标准件重用来实现自动化设计。本文研究了一种支持几乎所有CAD平台及网络环境应用的标准件库。该库基于ACIS平台开发，借助PHLV5组件和InterOP组件实现ACIS标准件库向其它的CAD平台的扩展。该标准件库还包含友好的检索界面、统一的数据管理、客户化追加加工和3D模型预览等功能，经过生产实际应用验证，该标准件库可以大幅提高设计效率和减少人为错误。最后，本文将以上成果应用到注塑模的设计，用实例验证了本文研究的可行性和有效性。

关键词：注塑模智能设计方向包围盒最小包围圆柱混合曲线偏置通用标准件库

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