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附录a：

Windows本土3D塑料注塑模具设计系统

抽象：

三维实体建模革命已达到设计的主流。

虽然高端三维实体建模系统多年来一直在大型航空航天、消费产品和汽车公司的工程师的工作站上，许多小公司现在正在转变从工作站到PC。

这种转变的原因之一是灵活性和提高地位的Windows-本机/NT已让软件开发人员创建负担得起和易于使用的应用程序。

高端用户正在寻找中档固体建模，例如SolidWorks，有满足他们的需要。

SolidWorks被选为平台Windows本机设计环境、功能强大的程序集功能、易用的、快速的学习曲线和实惠的价格。

Windows本土3D塑料注塑模具设计系统已在NT通过接口VisualC+++代码与商业软件，SolidWorks99和API。

该系统提供一个设计师与交互式计算机辅助设计环境中，既能加快模具设计过程，又能促进标准化。

关键字：

塑料注塑模具；窗口；CAD；离别

1.导言

塑料部件在一个广泛的产品范围，从消费品到机械、汽车和飞机，更广泛使用注射成型过程被视为一种重要的制造工艺。

模具设计过程一般是集新产品开发的关键路径。

传统上，模具的设计一直是经验的很"迷惑"的艺术，需要数年，才能比较精通它。

由于最初的困难，在学习这门艺术，越来越少人得益于这一领域专家的知识与经验。

若要更改当前的形势，一个方法是使用计算机辅助设计（CAD）系统。

作为一个日常的术语CAD已经成长到种类繁多的功能，并且在从教育为学校的教学到三维机械设计领域的应用。

目前，大多数CAD系统提供便利的模具设计、起草行动的几何建模函数和不提供必要的知识来设计模具的模具设计师。

因此，开发了很多"加载项"软件，例如IMOLD®，在高级别的3D建模平台，再到方便模具设计过程。

这种安排是有利的在很多方面。

3D建模平台提供与图书馆的功能以及软件插件

作为一个已建立的用户界面和编程风格。

其结果是，这些"加载项"的发展时间是大大减少。

IMOLD®（智能模具设计）[1]是一个基于知识的软件应用程序，它在Unigraphicssolidworks软件平台上运行，并通过使用提供的用户功能进行。

它是UNIX和windows作业系统上可用。

多年来，模具设计工程师不得不处理两个不同的系统，UNIX和PC。

前者广泛应用于工程应用，而后者主要用于小型和中型公司。

工程师们还需要运行企业办公室应用程序（如字处理、电子表格和项目管理工具，但是这些都不在他们的UNIX工作站上。

幸运的是，计算机技术在过去十年的非凡发展提供了一个方法来改变这种情况。

最显著的变化一直在该地区的计算机硬件，即关联数据处理、信息存储与显示技术，在速度和内存方面的实际的电子元器件。

这些造成了实体建模功能更有效地利用基于PC的CAD/CAM系统中。

与增加的可用性的尖端，低成本软件适用于Windows，越来越多的工程师使用PC应用程序来完成其工作。

因此基于Windows平台的新模具设计应用程序的发展是在高需求。

高端用户正在寻找中档固体建模，例如SolidWorks，有满足他们的需要。

从开头作为本机Windows应用程序开发，SolidWorks是Windows的三维机械设计软件之一。

其独特的生产级功率、易用的和负担能力是无与伦比的。

SolidWorks99，WindowsNT中，Windows98，第七次主要发布公司的机械设计软件提供增加的电源和完全集成的固体建模器中的功能。

熟悉的公约，如指向和点击，拖放、剪切和粘贴，和无缝的数据共享与其他Windows软件导致了生产率的提高。

-易用性-没有广泛的培训和可负担得起的价格使公司能够在每个工程师的桌面上安装该系统。

其应用之一是在塑料行业中的模具设计。

这个最新的应用技术已经添加到模具设计过程的一个全新的维度。

2.注塑模具的设计

注射成型使用依赖于温度变化材料属性中获取离散部分来完成或接近完成维度通过模具的最终形状。

在这种类型的制造工艺，液体材料被迫以填补和固化的模腔内[2].

首先，模具模型的建立需要一个设计模型和包含它们的框。

设计模型代表的成品，而包含框代表模具零件的总数量。

注塑模具的设计涉及到广泛的实证知识（启发式知识）有关的结构和模具的组件的功能。

典型的新的模具开发过程可以分为四个主要阶段：

产品设计、可塑性评估、细部设计、插入/型腔设计和详细的模具设计。

在0阶段，产品概念由少数人（通常的市场营销和工程的组合），是拉扯在一起了。

0期的主要重点是分析市场机会和战略适应。

在阶段典型过程相关的制造信息然后添加到设计，以生成一个详细的几何。

通过使用适当的制造信息制造一个转化为概念设计。

在第二阶段新增了脱模方向和分割线位置以检查的可塑性。

否则，再修改的部分形状。

第三阶段，零件几何用于建立模具型芯和型腔，用于构成的部分的形状。

通常也需要被考虑，因此成型将以正确的大小和形状在加工温度收缩和扩张。

盖茨，跑步者，溢出，和通风口还需要添加。

几何数据和离别信息之间的关联，这一点至关重要。

第四阶段被涉及总体机械结构的模具包括模具到注塑机、填充、冷却、和弹射和模具组装机制的连接。

3.方法

上文所述的理由，SolidWorks99已用作平台，包括新模具设计中的应用。

图1显示了与IMOLD相比一个本机Windows3D注塑模具设计系统。

用户的应用程序可以创建和运行作为一个独立的exe文件或用户DLL或SolidWorks的扩展DLL。

SolidWorks加载项管理器允许用户控制哪些第三方软件加载他们SolidWorks届会议期间的任何时候。

一次，可以加载多个包和设置将在SolidWorks会话之间保持。

3.1。

SolidWorks

SolidWorks最近涌现了作为一个3D产品设计软件窗口，提供同类产品中最强大和直观的机械设计解决方案之一。

在SolidWorks，零件创建通过建设基础上的"功能"，并添加其他功能，如老板、削减、孔、鱼片、或贝壳。

基本特征可能挤压、革命、扫掠轮廓线或阁楼。

若要创建一个基本的特征，草绘二维几何配置文件，并通过空间来创建一个卷移动配置文件。

可以草绘几何，建筑平面或平面曲面的零件。

基于特征的实体建模程序正在过时的二维设计技术。

然而，基于Unix的实体建模软件是昂贵的。

采用SolidWorks为微软视窗，成本是低于早些时候的尺寸驱动实体建模程序的价格[3].

3.2.作为一个3D的内核的Parasolid

SolidWorks使用Parasolid作为一个3D的内核。

Parasolid内核建模工具包，被公认为世界领先，生产证明核心实体建模者。

作为精确边界表示固体建模设计，Parasolid提供了强大的实体建模、广义细胞建模和集成的面片建模功能和方便地集成到CAD/CAM/CAE系统旨在给市场快速的时间。

其丰富的功能是作为一个库例程提供面向对象的编程接口提供的。

这是本质上是，固体的建模可以用[4]：

（i）建立和操纵的固体物体；（ii）计算质量和转动惯量，并执行干扰检测；（iii）对象输出各种图案的方式；（iv）将对象存储在某种形式的数据库或存档和检索他们以后；及（iv）支持自由曲面。

3.3。

API[5]

SolidWorks应用程序编程接口（API）是SolidWorksOLE编程接口。

API包含成百上千个函数可以从VisualBasic，VBA（Excel、访问等），C，C调用+++，或SolidWorks宏文件。

这些函数提供了直接访问SolidWorks的功能，如创建一条线、挤出一个老板，或验证的参数曲面的程序员。

API接口使用面向对象的方法。

所有的API函数都是方法或属性应用到的对象。

图2是SolidWorksAPI对象的一个特定视图。

SolidWorks公开功能通过使用调度的OLE自动化并通过标准的COM对象。

调度接口[6]将打包的参数和返回值作为备选案文，以便如Basic语言可以处理它们。

您的应用程序更多的直接访问到底层的对象，并随后，COM实现给出了更高的性能。

4.实现

事实SolidWorksAPI接口使用面向对象的方法和API函数允许你选择一种面向对象的语言，例如VisualC++，作为编程语言。

使用这种方法，基于Windows的3D注塑模具设计中的应用建立在WindowsNT上通过VisualC接口+++码的商业软件，SolidWorks99。

此应用程序中的模具设计过程分为几个阶段，为模具设计师提供一致的创建模具设计方法。

这一框架的概述所示图3。

每个阶段，可说是独立的模块的程序。

几个模块已经使用SolidWorks成功开发。

两个他们的模具基础模块、分模模块如下所示。

4.1.模具基地模块

模具基地模块可以自动创建参数的标准模架，元件和配件，比如HASCO、二甲醚、浩博LKM双叶。

这个模块允许轻松定制模具基地常用的设计师。

关键功能包括像支撑柱和浇口衬套、2板和3板模具加工基地和定制非标准模架标准模架基本组件的可用性。

模具基本模块包括四个主要部分，即组件库（包括标准和非标准零件库）、设计表、尺寸驱动功能和结构的关系管理。

在这里，尺寸驱动功能是由SolidWorks支持为应用程序提供的。

模具基本模块的详细信息显示在图4。

（1）组件库

为了加强模具设计能力在这个竞争日益激烈的世界，降低了设计成本和周期时间，减少人力和自动化是实现这一目标的主要因素。

换句话说，它是需要有能够轻松地创建、修改，和分析模具设计组件，并更新设计模型中的更改的计算机软件。

为了实现这一目标，提供了3D组件库来存储标准及非标准零件数据，其尺寸都存储在MicrosoftExcel中。

通过指定适当的尺寸，这些组件可以生成并插入装配结构。

这个库是完全可定制的和设计师能够将他们自己部件添加到库。

（2）尺寸驱动

SolidWorks提供强尺寸驱动功能来支持参数化设计。

它是存储在MicrosoftExcel和几何中的维度集之间的逻辑关系。

当一组维度相结合相应的参数设置的物体的几何形状时，可以求得精确的模型。

（3）设计表

设计表允许设计器生成的部分的多个配置通过在嵌入的MicrosoftExcel电子表格中指定参数。

设计表保存在零件文件中，并用于存储维度、抑制功能和配置的属性，包括部件号条例草案的材料，评论，以及客户的要求。

当添加适当的尺寸时，设计表将包含创建精确的模型的程序集所需的所有信息。

（4）结构关系管理

这部分记录模具基础元件之间的结构关系。

当提供某些参数设置从设计表，此子模块有助于模具设计师将这些组件插入装配结构，因此可以自动生成的特定的模子的底部组件。

4.2.分模模块

一些分割算法以前报告了[7-10]。

在这种发展，开发了离别模块来处理芯和模腔的创建。

这是最重要的模块之一在计算机辅助注塑模设计系统[11]。

创建模具模型需要有一个设计模型，包含它们的框和可用的分型曲面。

设计模型代表的成品，而包含框代表整体体积的模具组件。

为了分裂成芯和型腔的框中，设计模型从框中第一次中减去。

分型曲面然后用于包含框分成模具的两半部分，常被称为芯和型腔。

当熔化塑料被注入型腔，成品由两种相反的模具的两半部分。

固化后，这两个模具的两半部分搬离部分沿分型方向d和−d，分别。

然后，获取实际的一部分。

图5显示了离别的设计过程。

（1）的脱模方向的测定

对沿其芯和型腔开放是离别方向相反的方向（图6（a））。

若要生成分型线，应首先确定脱模方向。

脱模方向影响确定复杂的模具分型线的方向。

在大多数情况下，分型方向由同时考虑几何和制造相关的问题。

（2）识别和修补"通"孔

当有一些产品的洞时，设计师必须指示离别孔的位置和在这些洞中生成分型曲面。

这就被所谓"修补程序"在本文中。

所需曲面并将其用来修补通孔。

因为上模和下模处于连接状态的通孔，不能分离的模具和芯和型腔不能自动创建没有修补那些第一孔（见图6（b））。

（3）的分型线和挤压方向的测定

在成型，一组零件的表面由核心，塑造和另一组成型腔。

因此，分型线是两组曲面成型芯和型腔之间的交集。

分型线是从面组中最大的边缘圈选的。

分型线芯或型腔块的边界，从挤压方向是分型线在清扫过程中将遵循的路径。

它是垂直于脱模方向但平行于表面正常的模盒的侧面（见图6（c））。

（4）分型曲面的生成

分型曲面是交配的芯和型腔曲面。

分型曲面可以用作劈裂面，切成两半的模具。

两种方法可以用于生成分型曲面。

扫描方法：

表面生成的挤压离别的临别线向外到芯和型腔的外部边界（见图6（d））。

辐射的方法：

在SolidWorks离别表面还可以创建使用辐射分型线与某一特定的辐射距离足够大，以扩大超出包含框的外部面孔面（见辐射表面图6（e））。

（5）建立包含框

包含它们的框包围的对象和其周边其他合适的空间计算。

基于对象的尺寸、强度的模具及成型工艺参数，可以有效地定义了模架装配的大小来确定包含它们的框的大小（图6（f））。

（6）的芯和模腔的一代

以生成芯和型腔，包含框必须分成两个单独的模具的两半部分。

首先，设计模型中出减去从框。

因此，一个空的空间被获得包含盒子里面。

然后分型面和修补表面用作劈裂面分离成两半模具包含框、芯块和空心砌块。

最后，经过模拟模具打开过程和检查模具元件间的干涉效应，模具的两半部分转移到零件表面无任何干扰沿着离别方向d和−d，分别（图6（g））。

5.结论

介绍了塑料注射模具设计的基本概念和注塑模具计算机辅助设计的方法。

ThroughWindowsNT平台上，该方法已在SolidWorks99和API。

它被选为纲要》其Windows本机设计环境、功能强大的程序集功能、易用的、快速的学习曲线和实惠的价格。

用Visualc++的塑料注射模具设计的CAD原型+++已开发并实施SolidWorks99和API通过WindowsNT平台。

这款原型已和考几个模块，如数据准备，灌装设计，模具基地与分型设计，优秀的模具设计一代获得结果。

该程序为设计师们提供一个交互式CAD程序和Windows本机设计环境中，既能加快模具设计过程，又能促进标准化，反过来，提高了模具制造的速度。

在面向对象的编程语言编写的程序（VisualC+++），确保进一步拓展和延伸。

对塑料注射模设计过程，主要讨论了这种方法，但它可以应用于压铸模具设计.

6.引用

[1]IMOLD版本3.0，Manusoft塑料有限公司，1998年。

[2]康定岳，R.A.米勒系统的方法，以支持设计注塑成型中的可制造性和压铸件，在：

计算机在工程ASME数据库专题讨论会、美国机械工程师协会、美国纽约的诉讼1995年，页755-765。

[3]SolidWorks99用户指南，SolidWorks公司。

[4]Unigraphics解决方案公司Parasolid在线文档Web，ParasolidV10.1.123。

[5]SolidWorks99API文档，SolidWorks公司。

[6]J.J.Shah，H.Dedhia诉Pherwani、美国Solkhan动态接口的几何建模服务通过建模器无关的协议，计算机的应用。

辅助Des。

29（12）（1997年）811-824。

北东东向A.Y.C.[7]，M.W.福，J.Y.H.富、K.S.李、贤张，测定的最佳分模方向在塑料注射成型模具设计、CIRP安制造商技术46

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[8]Z.Y。

周，美国-M。

高，Z.C.顾，J.Y。

石，在注塑模设计，J.计算机分型线的自动确定。

辅助Des。

计算机。

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（1）（2001）121——138。

[10]L.港、J.Y.H.富、K.S.利、自动生成的曲面注射模具设计，刘瑞研究所机械工程B215

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J.；制造商技术17

（1）（2001年）27-38。

附录A:

AWindows-native3Dplasticinjectionmolddesignsystem

Abstract：

3Dsolid-modelingrevolutionhasreachedthedesignmainstream.Whilehigh-end3Dsolid-modelingsystemshavebeenonengineers’workstationatlargeaerospace,consumerproducts,andautomobilecompaniesforyears,manysmallercompaniesarenowmakingtheswitchfromworkstationstoPC.OnereasonfortheshiftisthattheflexibilityandadvancementofWindows-native/NThasletsoftwaredeveloperscreateapplicationsthatareaffordableandeasytouse.High-endusersarefindingthatmid-rangesolidmodelers,suchasSolidWorks,havemettheirneeds.

SolidWorkswaschosenastheplatformduetotheWindows-nativedesignenvironment,powerfulassemblycapabilities,ease-of-use,rapidlearningcurve,andaffordableprice.AWindows-native3DplasticinjectionmolddesignssystemhasbeenimplementedonanNTthroughinterfacingVisualC++codeswiththecommercialsoftware,SolidWorks99andAPI.Thesystemprovidesadesignerwithaninteractivecomputer-aideddesignenvironment,whichcanbothspeedupthemolddesignprocessandfacilitatestandardization.

Keywords:

Plasticinjectionmold;Windows;CAD;Parting

1.Introduction

Withthebroaderuseofplasticspartsinawideproductrange,fromconsumerproductstomachinery,carsandairplanes,theinjectionmoldingprocesshasbeenrecognizedasanimportantmanufacturingprocess.Themolddesignprocessisgenerallythecriticalpathofanewproductdevelopment.Conventionally,molddesignhasalwaysbeenamuch“mystified”art,requiringyearsofexperiencebeforeonecanberelativelyproficientinit.Duetotheinitialdifficultyinlearningthisart,lessandlesspeoplearebenefitingfromtheexperienceandknowledgeoftheexpertsinthisfield.Tochangethecurrentsituation,onewayistouseacomputer-aideddesign（CAD）system.

CADasaneverydaytermhasgrowntoabroadrangeofcapabilitiesandhasapplicationsinfieldsrangingfromeducationforschoolteachingtothree-dimensionalmechanicaldesign.Atthepresenttime,mostCADsystemsprovideonlythegeometricmodelingfunctionsthatfacilitatethedraftingoperationsofmolddesign,anddonotprovidemolddesignerswiththenecessaryknowledgetodesignthemolds.Thus,much“add-on”software,e.g.IMOLD®,havebeendevelopedonhigh-level3Dmodelingplatformstofacilitatethemolddesignprocesses.Suchanarrangementisadvantageousinmanyways.The3Dmodelingplatformprovidesplug-insoftwarewithalibraryoffunctionsaswell

asanestablisheduserinterfaceandstyleofprogramming.Asaresult,thedevelopmenttimeforthese“add-ons”issignificantlyreduced.

IMOLD®（intelligentmolddesign）[1]isaknowledgebasedsoftwareapplication,whichrunsontheUnig