壓鑄模類(lèi)基于特征的參數(shù)的壓鑄模澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中英文翻譯、外文文獻(xiàn)翻譯

附錄一 外語(yǔ)文獻(xiàn)譯文 （ 英文原文 ） 譯文 研究高級(jí)制造 技術(shù) （ 2002） 19:821-829 2002 年倫敦施普林格出版社有限公司 基于特征的參數(shù)的壓鑄模澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) S.H.吳 K. S.李和 J. Y. H.復(fù) 機(jī)械工程學(xué)系，新加坡國(guó)立大學(xué)，新加坡 本文提出了一種半自動(dòng)化的壓鑄模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這種方法結(jié)合了 P-Q2 技術(shù)和基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì) ， 實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)自動(dòng)生成的幾何和基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)。它還使用戶(hù)能夠在早期階段結(jié)合 在設(shè)計(jì)他們的專(zhuān)長(zhǎng) 。 用戶(hù)定義的門(mén)功能是預(yù)先定義和存儲(chǔ)在門(mén)庫(kù)，然后從庫(kù)中檢索，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用所需的參數(shù)和位置的門(mén)部分 。 算法的基礎(chǔ)上的 P-Q2 技術(shù)的基礎(chǔ)上提出澆注系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算。設(shè)計(jì)原型已經(jīng)開(kāi)發(fā)使用這種方法 ， 該系統(tǒng)能夠縮短時(shí)間，為構(gòu)建三維幾何門(mén)元素，如門(mén)，熱流道 ， 溢出，射套筒，澆口等。 關(guān)鍵詞：基于特征的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng) ；參數(shù)設(shè)計(jì) ； P-Q2 技術(shù) 1、 介紹 1.1 背景 壓鑄被廣泛應(yīng)用于工業(yè)，由于其高強(qiáng)度和良好的性能。壓鑄 的 質(zhì)量基本上是由 那 些使其成形的 壓鑄模具 決定的 。模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，因?yàn)樗鼤?huì)影響后續(xù) 的設(shè)計(jì)程序，并影響了整 個(gè) 模具 的質(zhì)量 ，模具設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，射 出 系統(tǒng)，模具基地等鑄造產(chǎn)品。傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于壓鑄 情況 逐 個(gè)進(jìn)行的 過(guò)程。當(dāng)壓鑄部分文件被接受，模具設(shè)計(jì)師將根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)確定具體 的 壓鑄 零件的 澆注系統(tǒng)，計(jì)算 相關(guān) 尺寸及參數(shù)，然后再?gòu)?新 開(kāi)始 澆鑄要素 的幾何建模。當(dāng)另一個(gè)新的壓鑄零件文件被接受，將重復(fù)同樣的程序。此外，由于 在 第一次嘗試 時(shí) 難以實(shí)現(xiàn)精確的設(shè)計(jì) ，需要 反復(fù)修改甚至重新設(shè)計(jì)。這種試錯(cuò)的過(guò)程通常會(huì)導(dǎo)致 花費(fèi) 很長(zhǎng)的時(shí)間和增加模具基 本 成本。 他可以應(yīng)用于 壓鑄行業(yè) 的 自動(dòng)化或半自動(dòng)化的 壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程。然而， 現(xiàn)在還 沒(méi)有可用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 的 壓鑄方法 的 報(bào) 告 ，從 CAD 模型 1中提取的鑄造信息。最近，注意力 在 個(gè)別的模具澆注系統(tǒng)的自動(dòng)化或半自動(dòng)化的設(shè)計(jì)要素 上 ，但 是 有一點(diǎn)發(fā)表在這些領(lǐng)域的 作品 。 壓鑄模具和注塑模具之間有一些相似之處，但前者有一個(gè)更為復(fù)雜的澆注系統(tǒng)。雖然注塑 模具的供料 和熱流道系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究 2,3，規(guī)則是不嚴(yán)格適用于壓鑄模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 IMOLD（智能模具設(shè)計(jì)和裝配系統(tǒng)）是一種專(zhuān)門(mén)的半自動(dòng)化的注塑模具設(shè)計(jì) 4軟件包，但是，由于其局限性 ， 它不能直接用于壓鑄模具設(shè)計(jì) 。 1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng) 是由 幾 個(gè) 澆注元素 如： 澆口，溢出，熱流道， 壓鑄儲(chǔ)桶 ， 和 澆道 組成的 ，是一個(gè)通道，通過(guò)它的 molten822 S.H. Wu 等系列。金屬流入型腔 5,6。由于在模具中的流動(dòng)和熱效應(yīng) ，模具的 大小，形狀，和澆注元素的位置是 壓鑄的 關(guān)鍵性能。 在 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 個(gè)例 的基礎(chǔ)上，有一些要注意的共同點(diǎn)。例如，溢出和 壓鑄儲(chǔ)桶 通常是簡(jiǎn)單的形狀，而熱流道大多是在截面積一致。最常用的 澆口 分為兩種類(lèi)型： 橫向澆口 和切向 澆口 。因此，它可以規(guī)范這些重復(fù)使用的澆注元素的幾何形狀。 澆注系統(tǒng)應(yīng)不僅旨在 使 金屬成功 進(jìn)入 型 腔，也必須匹配每個(gè)壓鑄機(jī)，因?yàn)橐粋€(gè)特定的澆注系統(tǒng)的壓鑄在不同的機(jī)器上 是 不同的。模具的澆注系統(tǒng)，不應(yīng)超過(guò)本機(jī)的能力， 并且 設(shè)計(jì)應(yīng)保持在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 的 最低限度。 1.3 P-Q2 技術(shù) P-Q2 技術(shù)，需要考慮到 機(jī)器 和壓鑄的特點(diǎn)，將顯示 模具是 如何在壓鑄機(jī) 內(nèi) 執(zhí)行 的 6-8。機(jī)器的特性曲線(xiàn)描述了在給定的流量（ Q） 下 多大的壓力（ P）的適用于金屬 機(jī)器 ?？v 坐標(biāo) 代表金屬壓力和橫 坐標(biāo) 代表一個(gè)平方規(guī)模的流量， 機(jī)器 曲線(xiàn)是直線(xiàn)（圖 1）中的 P-Q2 圖，它的 表達(dá)方程 式 （ 1）： 2mm a x /1 axQQPP (1) Pmax 在 最大的金屬壓力 作用下 柱塞到達(dá) 沖 程 終點(diǎn) 時(shí)， Qmax 是 在柱塞為 空射 速度 時(shí)的 最大流量。柱塞的大小和 射入 速度設(shè)置 是 兩個(gè)影響的機(jī)器曲線(xiàn)梯度 的 因素。一個(gè) 有 特定澆注系統(tǒng)的模具，有其自身的特性曲線(xiàn)。在模具 中 ， 澆口面積 （ Ag），金屬壓力和流量之間的關(guān)系可以由公式（ 2）決定的： dgCP A Q2m (2) 是金屬的密度 ,Cd 是模具 的流量 系數(shù)。因此，可以繪制其他表 示 模具的特性曲線(xiàn) 的 直線(xiàn)（圖1）。模具曲線(xiàn)的梯度 隨著澆口 面積 的 增大 而 降低。 圖 1。 一個(gè) 特定 模具和機(jī)器的 P-Q2圖。 給定 一個(gè)特定模具和機(jī)器可以從兩條曲線(xiàn)的交匯點(diǎn) 得知其澆口面積 Ag， 流量（ Q）。 使用相對(duì)公式計(jì)算 可由填充速度 （ Vg）和填充時(shí)間（ t） 得出 流量（ Q）。 Vg 和 t 的值反映了模具填充的質(zhì)量。在壓鑄 時(shí)， 如果 Vg 太低，將 留有很多空氣 和 氣 孔 ；如果 Vg 太高， 會(huì) 發(fā)生 模具沖蝕 。 t 值決定 了 壓鑄表面 的 質(zhì)量。 填充 時(shí)間 t 越 短，表面質(zhì)量會(huì) 越 好，但是， t 越短越不經(jīng)濟(jì) 。 有 一些準(zhǔn)則被用來(lái)選擇最 佳 的 Vg 和 t。 根據(jù) 使用指南 ， 可以 在嘗試不同的澆鑄面積 ，柱塞直徑， 澆鑄 速度 時(shí) 實(shí)現(xiàn) 為 最佳的流動(dòng)條件 找出 最好的 t 和 Vg 組合 。 1.4 參數(shù)化設(shè)計(jì) 參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念已納入許多 CAD/ CAM 系統(tǒng)，如 Unigraphics 系統(tǒng)， Pro / Engineer 的，和SolidWorks 等 。 參數(shù) 設(shè)計(jì)與多種 變量尺寸設(shè)計(jì) 有關(guān)，如： 控制參數(shù) 。 它是一個(gè)用于創(chuàng)建基于參數(shù)模型 的 有效的工具。 在本文中， 參數(shù)模型 所 包 含的原 理 形狀和尺寸參數(shù) 要 首先定義和存儲(chǔ)。任何具有相同拓?fù)涞南拗疲煌某叽?的 參數(shù)模型的變化，可以通過(guò)指定一組特定值的參數(shù)化模型的參數(shù)。這種方法 使 參數(shù)模型代表了一部分的 集 ，其 元素 有不同的尺寸 但是 相同 的 拓?fù)?結(jié)構(gòu) 。參數(shù)化設(shè)計(jì)，不僅提高了設(shè)計(jì)效率， 還 可以通過(guò)改變參數(shù)模型的參數(shù) ， 更 簡(jiǎn)單快捷地 更新和修改現(xiàn)有 設(shè)計(jì)。 9-11。 1.5 基于特征的設(shè)計(jì) 基于特征 的 設(shè)計(jì)用于產(chǎn)品屬性 的 功能定義設(shè)計(jì)和由一組幾何參數(shù) 表示的 功能設(shè)計(jì) 12。大多數(shù) CAD 系統(tǒng)包含一個(gè) 用于 一般的設(shè)計(jì)形式 的 特征庫(kù)。一些 CAD 軟件提供了 一些廣泛使用的特 征的 標(biāo)準(zhǔn)形式，如孔，槽，圓柱，圓錐等。標(biāo)準(zhǔn)形式功能在某些應(yīng)用中，可能 還不 夠，例如，模具設(shè)計(jì)過(guò)程中反復(fù)使用了一些類(lèi)似的的澆注元素， 它 有特定的幾何 結(jié)構(gòu) ，所以可以使用用戶(hù)定義的功能。一個(gè)用戶(hù)定義的功可執(zhí)行一個(gè)獨(dú)特的功能。具有 豐富 經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的設(shè)計(jì)人員可以構(gòu)建用戶(hù) 自 定義的功能， 這些用戶(hù)自 定義的功能有更多的功能 上的 意義和設(shè)計(jì) 的目的 。預(yù)定義的功能是存儲(chǔ)在庫(kù)中的一個(gè)參數(shù)化的模型或原型。 當(dāng) 在設(shè)計(jì)中使用 時(shí) ，實(shí)例 是通過(guò) 參數(shù)模型創(chuàng)建的。 2、 方法 本研究的方法是 將 P-Q2技 術(shù) 和基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起 ，為壓鑄 模具 823作 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。首先建立一個(gè) 澆鑄參數(shù) 庫(kù) ，將澆鑄參數(shù) 的定義存儲(chǔ)在庫(kù)中。有需要時(shí)可以 在庫(kù)中增加額外的應(yīng)用程序 的 特定功能。提出一種算法來(lái)計(jì)算如 澆口面積 ， 填充 時(shí)間， 填充 速度 的工藝參數(shù) 。并且通過(guò) 從庫(kù) 中 檢索 出 澆注元素 ， 自動(dòng)生成 出 幾何參數(shù) 。 這種方法使設(shè)計(jì)人員能夠使用預(yù)定義的功能 完成 模具的幾何形狀 的 設(shè) 計(jì) ，而不是從頭開(kāi)始建模。圖 2顯示了澆注功能創(chuàng)建和檢索過(guò)程的流程圖。 圖 2 澆鑄參數(shù) 創(chuàng)建和檢索 的 流程圖 2.1 流量估計(jì)和工藝參數(shù)的測(cè)定 在 計(jì)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)算法 是基于 P-Q2 技術(shù) 的 ， 在最佳的 流量條件下估計(jì) 出 最佳 的 模具 和 機(jī)器的組 合。根據(jù)不同的表面質(zhì)量要求的 ， 確定 臨界 值，填充時(shí)間和澆口的速度 的 規(guī)則，列于表 1。當(dāng)給予一定的柱塞尺寸，射 出 速度設(shè)置， 澆口面積 ，計(jì)算充填時(shí)間和澆口速度 ， 并與臨界 值 進(jìn)行 比 較 。 填充 時(shí)間 越短 ，表面質(zhì)量 越好 ，但它通常需要一個(gè)更大的 澆口面積 ，這將增加取出澆注系統(tǒng)的難度。因此， 填充 時(shí)間和澆口速度的最佳組合將是一個(gè) 填充 時(shí)間和澆口的速度接近其 臨 值（見(jiàn)表 1）的平均值。 表 1 確定 t 和 vg 臨界 值的規(guī)則 假設(shè)，壓鑄機(jī) 經(jīng)測(cè)試有 Pmax 和 Qmax，并且其 柱塞直徑 是 d0，液壓 保持不變。如果型腔總體積為 V，使用下面的算法得到最佳的 流動(dòng)條件： Flow Estimation (d0,Pmax,Qmax,V) Set SurfaceQualityRequirement； f0 = 2； Optimal = 0； d = d0； Agmin = V/(gmax tmax)； Agmax = V/(vgmin tmin)； /* Initiate the maximum and minimum of gate area, where the boundary values of vg and t correspond to table 1*/ while(d! = 0) SpeedSetting = 0.5； /* Machine power is not fully used if less than 50% */ while (SpeedSetting= 1.0) YN = 0； Ag = Agmin； while(Ag = Agmax) Compute Q, t and vg； if (t tmax or vg vgmax)YN = 0； else YN = 1； optimal = 1； f = (2 t tmin tmax)/(tmax tmin)2+ (2 vg vgmin vgmax)/(vgmin vgmax)2 ； if(f Dg； Ar Ag 其中 A, W 和 D 代表的截面積，平均寬度和深度， g 和 r 代表澆口 及 與其相連 的熱流道。 2.2.3 控制參數(shù)的定義 定義一個(gè)用戶(hù) 自 定義的澆注功能的可變尺寸 作為 可控的幾何參數(shù)，用戶(hù)可以從 界面 定義用戶(hù)通過(guò)指定的幾何參數(shù)特征所需的大小 確定 澆注元素。通常情況下，這些可變尺寸的功能意義，一個(gè) 澆鑄元素 ，如 澆口長(zhǎng)度 （ LG），澆口深度（ DG），澆口 寬度 （ LD G） ， 熱流道長(zhǎng)度（ L GR）的，澆口熱流道深度（ D GR）和熱流道 口寬度 （ W GR），見(jiàn)圖 3（ c），他們需要 與 評(píng)估值相匹配的流量條件。幾何參數(shù)的值記錄在生成的澆注元素的表達(dá)形式 中 。當(dāng)用戶(hù)修改外部的幾何參數(shù)，新的值 將 傳遞給表達(dá)式，改變更新相應(yīng)的澆注元素的 外形 （圖 3（ d）。 2.2.4 原點(diǎn) 和 坐標(biāo)系的 定義 每個(gè)澆注 特征都 有它自己的 原點(diǎn)和 坐標(biāo)系，以促進(jìn)附件部分 的 功能（圖 3（ b）。當(dāng)從庫(kù)中檢索 一個(gè)特征 ，它 均有從設(shè)計(jì)的原點(diǎn)和 坐標(biāo)系 得到的 匹配的 原點(diǎn)和 坐標(biāo)系。 這些 點(diǎn)可以是曲面或曲線(xiàn) 上的點(diǎn) 。 2.2.5 定義屬性 功能的信息 可以 作為屬性 被錄入 。 澆鑄參數(shù) 根據(jù)其功能分為各 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù) ： 澆口 ，熱流