压铸模类基于特征的参数的压铸模浇注系统的设计中英文翻译、外文文献翻译

附录一 外语文献译文 （ 英文原文 ） 译文 研究高级制造 技术 （ 2002） 19:821-829 2002 年伦敦施普林格出版社有限公司 基于特征的参数的压铸模浇注系统的设计 S.H.吴 K. S.李和 J. Y. H.复 机械工程学系，新加坡国立大学，新加坡 本文提出了一种半自动化的压铸模具的浇注系统设计方法。这种方法结合了 P-Q2 技术和基于特征的参数化设计 ， 实现浇注系统自动生成的几何和基于特征的参数化设计技术。它还使用户能够在早期阶段结合 在设计他们的专长 。 用户定义的门功能是预先定义和存储在门库，然后从库中检索，在设计和应用所需的参数和位置的门部分 。 算法的基础上的 P-Q2 技术的基础上提出浇注系统的相关参数计算。设计原型已经开发使用这种方法 ， 该系统能够缩短时间，为构建三维几何门元素，如门，热流道 ， 溢出，射套筒，浇口等。 关键词：基于特征的设计，浇注系统 ；参数设计 ； P-Q2 技术 1、 介绍 1.1 背景 压铸被广泛应用于工业，由于其高强度和良好的性能。压铸 的 质量基本上是由 那 些使其成形的 压铸模具 决定的 。模具浇注系统的设计是关键，因为它会影响后续 的设计程序，并影响了整 个 模具 的质量 ，模具设计过程中涉及到设计的浇注系统，冷却系统，射 出 系统，模具基地等铸造产品。传统的浇注系统设计是基于压铸 情况 逐 个进行的 过程。当压铸部分文件被接受，模具设计师将根据自己的经验确定具体 的 压铸 零件的 浇注系统，计算 相关 尺寸及参数，然后再从 新 开始 浇铸要素 的几何建模。当另一个新的压铸零件文件被接受，将重复同样的程序。此外，由于 在 第一次尝试 时 难以实现精确的设计 ，需要 反复修改甚至重新设计。这种试错的过程通常会导致 花费 很长的时间和增加模具基 本 成本。 他可以应用于 压铸行业 的 自动化或半自动化的 压铸模具设计过程。然而， 现在还 没有可用于计算机辅助设计 的 压铸方法 的 报 告 ，从 CAD 模型 1中提取的铸造信息。最近，注意力 在 个别的模具浇注系统的自动化或半自动化的设计要素 上 ，但 是 有一点发表在这些领域的 作品 。 压铸模具和注塑模具之间有一些相似之处，但前者有一个更为复杂的浇注系统。虽然注塑 模具的供料 和热流道系统的自动化设计进行了研究 2,3，规则是不严格适用于压铸模具浇注系统设计。 IMOLD（智能模具设计和装配系统）是一种专门的半自动化的注塑模具设计 4软件包，但是，由于其局限性 ， 它不能直接用于压铸模具设计 。 1.2 浇注系统的设计 浇注系统 是由 几 个 浇注元素 如： 浇口，溢出，热流道， 压铸储桶 ， 和 浇道 组成的 ，是一个通道，通过它的 molten822 S.H. Wu 等系列。金属流入型腔 5,6。由于在模具中的流动和热效应 ，模具的 大小，形状，和浇注元素的位置是 压铸的 关键性能。 在 浇注系统设计的 个例 的基础上，有一些要注意的共同点。例如，溢出和 压铸储桶 通常是简单的形状，而热流道大多是在截面积一致。最常用的 浇口 分为两种类型： 横向浇口 和切向 浇口 。因此，它可以规范这些重复使用的浇注元素的几何形状。 浇注系统应不仅旨在 使 金属成功 进入 型 腔，也必须匹配每个压铸机，因为一个特定的浇注系统的压铸在不同的机器上 是 不同的。模具的浇注系统，不应超过本机的能力， 并且 设计应保持在满足设计要求 的 最低限度。 1.3 P-Q2 技术 P-Q2 技术，需要考虑到 机器 和压铸的特点，将显示 模具是 如何在压铸机 内 执行 的 6-8。机器的特性曲线描述了在给定的流量（ Q） 下 多大的压力（ P）的适用于金属 机器 。纵 坐标 代表金属压力和横 坐标 代表一个平方规模的流量， 机器 曲线是直线（图 1）中的 P-Q2 图，它的 表达方程 式 （ 1）： 2mm a x /1 axQQPP (1) Pmax 在 最大的金属压力 作用下 柱塞到达 冲 程 终点 时， Qmax 是 在柱塞为 空射 速度 时的 最大流量。柱塞的大小和 射入 速度设置 是 两个影响的机器曲线梯度 的 因素。一个 有 特定浇注系统的模具，有其自身的特性曲线。在模具 中 ， 浇口面积 （ Ag），金属压力和流量之间的关系可以由公式（ 2）决定的： dgCP A Q2m (2) 是金属的密度 ,Cd 是模具 的流量 系数。因此，可以绘制其他表 示 模具的特性曲线 的 直线（图1）。模具曲线的梯度 随着浇口 面积 的 增大 而 降低。 图 1。 一个 特定 模具和机器的 P-Q2图。 给定 一个特定模具和机器可以从两条曲线的交汇点 得知其浇口面积 Ag， 流量（ Q）。 使用相对公式计算 可由填充速度 （ Vg）和填充时间（ t） 得出 流量（ Q）。 Vg 和 t 的值反映了模具填充的质量。在压铸 时， 如果 Vg 太低，将 留有很多空气 和 气 孔 ；如果 Vg 太高， 会 发生 模具冲蚀 。 t 值决定 了 压铸表面 的 质量。 填充 时间 t 越 短，表面质量会 越 好，但是， t 越短越不经济 。 有 一些准则被用来选择最 佳 的 Vg 和 t。 根据 使用指南 ， 可以 在尝试不同的浇铸面积 ，柱塞直径， 浇铸 速度 时 实现 为 最佳的流动条件 找出 最好的 t 和 Vg 组合 。 1.4 参数化设计 参数化设计的概念已纳入许多 CAD/ CAM 系统，如 Unigraphics 系统， Pro / Engineer 的，和SolidWorks 等 。 参数 设计与多种 变量尺寸设计 有关，如： 控制参数 。 它是一个用于创建基于参数模型 的 有效的工具。 在本文中， 参数模型 所 包 含的原 理 形状和尺寸参数 要 首先定义和存储。任何具有相同拓扑的限制，但不同的尺寸 的 参数模型的变化，可以通过指定一组特定值的参数化模型的参数。这种方法 使 参数模型代表了一部分的 集 ，其 元素 有不同的尺寸 但是 相同 的 拓扑 结构 。参数化设计，不仅提高了设计效率， 还 可以通过改变参数模型的参数 ， 更 简单快捷地 更新和修改现有 设计。 9-11。 1.5 基于特征的设计 基于特征 的 设计用于产品属性 的 功能定义设计和由一组几何参数 表示的 功能设计 12。大多数 CAD 系统包含一个 用于 一般的设计形式 的 特征库。一些 CAD 软件提供了 一些广泛使用的特 征的 标准形式，如孔，槽，圆柱，圆锥等。标准形式功能在某些应用中，可能 还不 够，例如，模具设计过程中反复使用了一些类似的的浇注元素， 它 有特定的几何 结构 ，所以可以使用用户定义的功能。一个用户定义的功可执行一个独特的功能。具有 丰富 经验和专业知识的设计人员可以构建用户 自 定义的功能， 这些用户自 定义的功能有更多的功能 上的 意义和设计 的目的 。预定义的功能是存储在库中的一个参数化的模型或原型。 当 在设计中使用 时 ，实例 是通过 参数模型创建的。 2、 方法 本研究的方法是 将 P-Q2技 术 和基于特征的参数化设计结合在一起 ，为压铸 模具 823作 浇注系统设计的。首先建立一个 浇铸参数 库 ，将浇铸参数 的定义存储在库中。有需要时可以 在库中增加额外的应用程序 的 特定功能。提出一种算法来计算如 浇口面积 ， 填充 时间， 填充 速度 的工艺参数 。并且通过 从库 中 检索 出 浇注元素 ， 自动生成 出 几何参数 。 这种方法使设计人员能够使用预定义的功能 完成 模具的几何形状 的 设 计 ，而不是从头开始建模。图 2显示了浇注功能创建和检索过程的流程图。 图 2 浇铸参数 创建和检索 的 流程图 2.1 流量估计和工艺参数的测定 在 计算过程中的数据算法 是基于 P-Q2 技术 的 ， 在最佳的 流量条件下估计 出 最佳 的 模具 和 机器的组 合。根据不同的表面质量要求的 ， 确定 临界 值，填充时间和浇口的速度 的 规则，列于表 1。当给予一定的柱塞尺寸，射 出 速度设置， 浇口面积 ，计算充填时间和浇口速度 ， 并与临界 值 进行 比 较 。 填充 时间 越短 ，表面质量 越好 ，但它通常需要一个更大的 浇口面积 ，这将增加取出浇注系统的难度。因此， 填充 时间和浇口速度的最佳组合将是一个 填充 时间和浇口的速度接近其 临 值（见表 1）的平均值。 表 1 确定 t 和 vg 临界 值的规则 假设，压铸机 经测试有 Pmax 和 Qmax，并且其 柱塞直径 是 d0，液压 保持不变。如果型腔总体积为 V，使用下面的算法得到最佳的 流动条件： 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 代表的截面积，平均宽度和深度， g 和 r 代表浇口 及 与其相连 的热流道。 2.2.3 控制参数的定义 定义一个用户 自 定义的浇注功能的可变尺寸 作为 可控的几何参数，用户可以从 界面 定义用户通过指定的几何参数特征所需的大小 确定 浇注元素。通常情况下，这些可变尺寸的功能意义，一个 浇铸元素 ，如 浇口长度 （ LG），浇口深度（ DG），浇口 宽度 （ LD G） ， 热流道长度（ L GR）的，浇口热流道深度（ D GR）和热流道 口宽度 （ W GR），见图 3（ c），他们需要 与 评估值相匹配的流量条件。几何参数的值记录在生成的浇注元素的表达形式 中 。当用户修改外部的几何参数，新的值 将 传递给表达式，改变更新相应的浇注元素的 外形 （图 3（ d）。 2.2.4 原点 和 坐标系的 定义 每个浇注 特征都 有它自己的 原点和 坐标系，以促进附件部分 的 功能（图 3（ b）。当从库中检索 一个特征 ，它 均有从设计的原点和 坐标系 得到的 匹配的 原点和 坐标系。 这些 点可以是曲面或曲线 上的点 。 2.2.5 定义属性 功能的信息 可以 作为属性 被录入 。 浇铸参数 根据其功能分为各 个数据库 ： 浇口 ，热流