180C柴油机活塞加工工艺规程及精镗销孔Ф70H6孔工装夹具设计【包含CAD图纸和文档所见所得】【GJ系列】
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青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书通过识别功能的自动分割表面一代注塑模具K Chung1 ，K Lee2 *和T Kim31R&D的研发团队， INUS科技，韩国2School的机械航空工程系，汉城国立大学，韩国3Department的数字内容，世宗大学，韩国摘要本文提出了一种拓扑结构为基础的识别算法通道功能使用概念多面孔环。该多面孔环是一个概念是循环形成几个连接面孔和充当入口或出口的通道。因此一个通道功能由两个多面孔环相应的入口和出口所确定认识到。至创造的型芯和腔的注塑模具的部分通道的功能，无论是入口或出口的每个通道必须涵盖的面，这面构成分型面。该算法，本文提出了检查连接两个多面孔环承认通道特征。在一个零件上通道特征的数量是通过Euler方程计算的，并且验证程序一直在运行直到验证通道特征等于这个数字。为了找到某一零件所有多面洞环，该提出的方法考虑了所有的组合连接的面。凸边使用用来判断多面洞环的正确性。利用本文所提出的算法，通道特征会被有效地识别出来。提出的方法被很多实例所验证。 关键词：通道特征，特征识别，多面洞环，注塑模具一、引言注塑成型是生产热塑性聚合物部分最普遍的进程。在这过程中，热塑性聚合物注入腔所形成的型芯和腔。这模具腔的形状确定的塑料零件。一般注塑模具的构造如图1所示。图1展现了一个简化的注塑模具和显示板，型芯和腔。除了上面展示的那些，实际注塑模具有许多标准件，喷射器，流动和冷却系统。从历史上看，模具设计师使用二维计算机辅助设计（ CAD ）系统在二维图纸画出一个模具。然而，最近企图注塑模具的设计使用三维CAD系统在个人电脑上广泛使用。 利用三维CAD系统进行模具设计，许多设计任务可以自动或便利。 特别是，分型面可以自动生成或至少更方便 1 - 4 。 分型面是用来切断外部块内附部分被塑造成两块，即型芯和腔。当这部分有通道，无论其入口或出口都必须被表面所覆盖。即使零件表面通过延长零件到外面而非常容易产生，对于复杂零件来说验证所有的通道特征和用恰当表面覆盖它们是有错误倾向的任务。在本文中，提出了通过多面分析通道特征的算法。如图2所示。二、背景和动机图1 铸造模型的基本配置在注塑模具设计系统，是基于三维CAD系统，设计过程开始于零件的三维CAD模型。型芯区块分为型芯的腔。这个过程如图3所示。型芯和腔的生成如图4所示。首先，设计师设计一个能包含零件模型的立方块，在图 5中表示 。这个矩形块被称为型芯区块，这将最终成为型芯的腔。其次，分型面， 而分裂的型芯区块的型芯和空腔，会产生沿外边界部分模型如图6a所示。在分型面，如果要求，也可以产生的一端通道特征如图 6b所示。图2 贯穿多面的通道特征图3 制作型芯和空腔的流程型芯块通过零件和模型的表面被分离出型芯和空腔。型芯在型芯块的较低部分，空腔在上部。型芯和空腔的制造过程如图7所示。如图6b所显示的，分型面应产生的一端每个通道功能分裂型芯区块完全变成两件，即型芯和腔。范例中所示，对于一个简单的通道特征，在分型面的通道特征是很容易产生。但是在复杂通道特征形成多个面的例子中如图8所示，识别环路包围的两端通道特征和表面是非常困难和费时的任务。 图9显示零件表面带有通行特征的一个零件模型。以及图 10 显示通过覆盖通道特征所形成的表面。如图10所示 ， 这些表面分离通过区域包括许多复杂的面。 图4，具有一个通道特征的典型零件上表面和下表面图5 型芯快 图6 产生分型面图7 型芯和空腔的形成图8 听力装置外壳的简化图 大多数通过注塑成型的塑料零件在很多面孔上具有通道特征。 这使自动识别通道特征和创建零件表面变得困难。在本文中，一种检测通道特征的方法在自动生成零件表面的基础上被提出来。2.1相关工作自基普里亚努在CAD系统在他的博士论文 5 指出形状分类的必要性， 特征识别中实体模型一直是热门研究课题。到现在为止，从CAD数据提取加工特征一直是主要研究议题，而且特征识别技术已被衍生提取加工功能，如孔， 插槽和口袋特征 6 。有四种不同的特征识别的方法： （a）在图形模式匹配的方法 7 ， （b）凸包分解方法 8 ， 9 ， （c）基于细胞的分解方法 10 ，（d）在暗示为基础的推理方法 11 。 Joshi和 Chang所发现的图形模式匹配方法在特征识别领域已被证明是最流行的。这种的做法，在一个零件的B -Rep数据结构的被映射到一个节点代表面孔其分支机构代表边缘的图上。该图被称为面对邻接图（ FAG ） 。然后，一个子图同构是用来搜索匹配的子图功能模板。然而，在具有交叉功能的例子中，子图部分的变形，这使特征识别是不可能的。 Woo9提出了凸包分解方法.这种方法确认特征之间的布尔运算的一部分模型和凸包周边零件模型。布尔部分之间的运作模式和凸包是采用递归。当输出布尔操作是空的，行动是终止。不幸地是， 分解过程不一定收敛。为克服这一问题，Kim提出了交替之卷分区（ ASVP ） 分解 9 ，其中确认功能比较零件模型面临的凸包的面。 图9 构成分型面的通道特征所形成表面图10 覆盖通道特征的表面Sakurai 和 Chin 提出了基于细胞分解方法， 这种方法确认特征分解三角洲量到最低限度细胞，然后将这些细胞结合。三角洲量同股票和零件模型是不同的。 使用这种方法，由分解三角洲量所产生的细胞数量很大。因此，大量的组合必须识别相结合的细胞的特征。Vandenbrande 11 提出了暗示推理的方法。这种做法，提出了是为了识别交叉特征，这是图形模式匹配的方法主要问题。 这种技术识别特征源于传统的轨迹特征。例如，一个插槽提示生成，当一对平面平行相交时， 对应于槽壁。有了这样的提示， 该算法识别槽特征通过搜索槽壁之间的缝隙。 正如所建议的上述情况，研究加工特征识别目前正在积极进行。一些研究也已完成对特别与模具有关特征识别，例如削弱特征 13 。然而，就目前作者所知，没有识别分型面产生的通道特征数据的研究。三、概述一个通道特征由一对孔环和连接孔环的面组成的，从而通道特征识别是一个寻找配对孔环的程序。由于通道特征可以通过几个连接的面孔，孔环附着的连接面应该首先被识别出来。 当一个洞环被发现，其配对孔环会被搜查。如果这对孔环满足构成一个通道条件，它将被记为一个通道特征。 3.1定义由于通道特征通过的连接面是被识别的目标特征，一个特别孔环，称为多面孔环，形成多个面，在本文中定义如下： 对于任何一对连接的面，两面所有共享的边缘被消除，扩展面生成。如果内部环的扩展面边缘存在，这些内部环被定义为多面孔环。 一个说明多面孔环的例子如图11所示。图11 多面孔环的一个例子3.2基本概念 一个通道特征由两个孔环组成包括多面孔环和与其相连的面。这些面被称为内面。因此，寻找通行特征的过程，可以在概念上 简化寻找两个相连接孔环。详细过程的解释请看第4节。四、算法 在本节中提出的算法将详细说明解释 。识别简单的通道特征详细的算法将首先被解释，然后识别多连接面孔环所采用的办法将被叙述。一个通道特征被简单定义如果其入口和出口位于在单一的面。最后，多面孔环组成通道必要的条件以及找到结合的连接面方法，将加以解释。 4.1通过特征识别算法如前所述，一个通道特征由两个孔环通过连接面互相结合组成。 将使用下面的例子描述通道特征识别详细的程序。在图12中显示的样本零件拥有一个通道特征，每个对象定义如下：图12 应用简单通道特征的例子a=样本的上表面b=连接上下表面的面c=样本的下表面e1=a、b面共有的边e2=b、c面共有的边L1=a面上的孔环L2=b面上的孔环在这个样本零件中，由环组成通道特征是L1和L2 ，和面，如b面 ，连接这些环。一般来说，面（面b）组成一个拥有相邻面（a面和c面）共同边的通道特征，而且这些边在相邻面（a面和c面）上形成了孔环。也就是说，b面是组成通道特征的面并命名为侧面。a面和c面分别被命名为入口面和出口面。寻找通道特征的程序如下： 1 在一个面内搜索孔环（通道入口面） 。 2 搜索组成孔环的边，在第1步中搜索。 3 搜索分享的边缘面（侧面），在第2步中搜索。 4 如果在第3步中所寻找面（侧面）的边缘形成了一个孔环内另一面（出口面），这孔环和在第1步中的孔环形成一个通道特征。上面对算法的解释是在一个单独的面上识别通道特征。 为了在多个面上识别通道特征，就必须用到多面孔环的概念。4.2多连接面孔环的识别如前所述，一个多面孔环形成一个通过消除连接面共同边缘形成扩展的面。在多个连接面识别孔环需要三个步骤： （a）消除连接面共有的边（b ）用余下的边建造环 （c ）验证内部环。 识别多面孔环的程序描述如下。用于多面孔环的样本零件如图13，灰色面的连接面在调查中。灰色面共享边e1和e2 。如果两面共享边被删除并且两面被认为是一个面对如图 13b所示，两个环形成，即L1和L2 。环L1对应内环和环L2对应于外环。因此，在这个例子中多面孔是环L1。同样，内部环形成多个随意连接面被定义为多面孔环如果当连接面共享边被消除后内环存在。一旦多面孔环被验证，先前已描述的寻找简单通道的程序就能用来识别多面中的通道特征。4.3多面孔环形成通道的必要条件多面孔环形成通道特征有两个必需条件。首先，组成多面孔环所有的边必须是凸的。例如，对于零件如图 14 说明，在面F1中环L1是一个孔环，但组成的边孔环L1并不是通道特征，因为它们是凹。这可能是一个自然的结论考虑到多面孔环的边成为无论是入口或出口的通道，唯有凸边可以形成入口或出口。因此，一个程序来判断凸边是必要的。Kyprianou对边的分类如图15 14 所示 。边通过两个面共享边所组成的夹角分类，例如， 如果测量内部角度小于180 ，边是凸的。同样，如果大于180 ，边是凹的。如果两面连接顺利如图中c或d ，边通过实际的曲率来分类 14 。通过判断边的凹凸，组成多面孔环的凹面或顺利凹边缘在程序识别通道特征中被排除。 图13 识别通道特征的例子 图14 不能构成通道特征的孔环图15 Kyprianou角的分类即使所有的边满足第一条件，有的情况下，通道特征因为组成模型的多面孔环和其他面的关系而不能组成。在这里，第二条件下发挥作用。该多面孔环可以被看作是一个边的集合，将约束后来的分型面的相应通道特征。由于表面生成临别不得重叠的面的一部分，其多面孔环内部重叠区域表面必须考虑排除。 一个多面孔环满足这样的条件如图16，图17所显示多面孔环违反条件。换言之，多面孔环L2生成的零件表面如图16b所示， 这是从复合面衍化出来如图16a，组成零件的面没有任何重叠的。图16 可用多面孔环举例 图17 不可用多面孔环举例在复合面是一组连接的面孔，其中多面孔环被搜查。但是， 多面孔环L2生成的零件表面如图17b，这是在复合面寻找图17a，重叠的部分面孔。 因此，图17这种情况必须在寻找通道特征中排除考虑。不可用的多面体环具有详细条件如下。读者可能会问为什么考虑这样奇怪的例子。所有可能的多面孔环必须考虑，因为它们是由复合连接的面自动生成的。共边的面组成了多面孔环和不参加的复合过程的是侧面。如果边的起点和终点被多面孔环中两个侧面共有，这条边可以和多面孔环的其他边组成环。使用此环生成的分型面应该是侧面中的一个，这使分型面的重叠零件表面。 图18b代表18a零件二维布局图。面F1、F2、F3和F4对应复合面，面S1、S2、S3、S4、S5对应侧面。多面孔环的边界边用粗线表示。 图18b所示边a一条是侧面所共有的边，a的起点和终点都在多面孔环上。因此，边a 形成一个回路连同其他边S5，也属于多面孔环。由这一回路产生成的分型面因为S5的存在也属于多面孔环。因此，分型面重叠S5。通过这种方式，识别多面孔环屈服无效分型面，可避免调查多面孔环与侧面共有边的终点的关系。 4.4找到所有连接面组合的程序为了在一个零件中寻找多面孔环，验证并复合连接面是需要。有二种方法可用于生成一组连接面。第一种方法涉及到通过判断面组中面的连接性选取一组用来复合的面。然而，这一做法，当总数是很大的随意生成的组合面数量增加了可能性。在此X=结合的数量n=面的总数r=将要复合的面的数量例如，如果面的总数是200 ， 当四个面被复合时待定面组合数量是64 684 950 因此，这种做法在一组连接面复合时是低效的。图8 Planar组成面展示第二种方法涉及产生通过已经验证过设定一个可行的面组的连接面面组。 在此方法中，已记录的面组中各成员面都存储在堆栈。然后，它搜索能连接最新登记面的面。如果没有面连接到最新记录面，那么最后记录的面将被从堆栈中移除和继续搜索与移除面下面的记录面。这种方法可以有效地缩短生成仅仅通过结合面找面组时间，而第一办法搜寻所有可能的组合和检查连接性。 所产生用来复合的面组被用于寻找模型中的多面孔环。五、执行5.1程序结构提出算法的基本概念如下。到现在被搜索到的通道特征等于一个模型中通道特征的数量，用于复合的面增加到表2.用Euler方程得到通道特征的总数。每一步，通过搜索相连接的多面孔环，多面孔环和通道特征被找到并识别。因此，执行程序有四个子程序，即找到通道特征总数的路径 ， 寻找所有组合面的结合，识别多面孔环和通道特征。这个项目是在Windows NT上用Unigraphics V15.0 API开发的。 5.2运行时间分析本文中提出的算法搜索拥有越来越多的结合面通道特征。因此，模型中识别通道特征运行时间由连接面最大数量确定。因此，运行时间可由最大复合面数表示。 如前所述，产生用于复合的面组程序涉及到多面与一面和再次进行搜寻面与已搜查面，直至连接面组所有成员等于给定连接的面数。如果在一个零件中的面数是n，平均连接面的数量是m,用于复合的面数是r，那么随意组合的面组是数列n mr1:X O(n mr1)一般而言，一个零件中平均连接面数到远小于面的总数。 图8所示这个零件，总面数是286平均连接面数是5 。在这种情况下，预计用于复合的面数在表1中显示 。 六、举例6.1样本部分样本零件如图19a条有很多凹台面， 孔和通道特征边界的孔环形
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