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

附錄一 外語文獻譯文 （ 英文原文 ） 譯文 研究高級制造 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 S.H.吳 K. S.李和 J. Y. H.復(fù) 機械工程學(xué)系，新加坡國立大學(xué)，新加坡 本文提出了一種半自動化的壓鑄模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計方法。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 ， 實現(xiàn)澆注系統(tǒng)自動生成的幾何和基于特征的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)。它還使用戶能夠在早期階段結(jié)合 在設(shè)計他們的專長 。 用戶定義的門功能是預(yù)先定義和存儲在門庫，然后從庫中檢索，在設(shè)計和應(yīng)用所需的參數(shù)和位置的門部分 。 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)計算。設(shè)計原型已經(jīng)開發(fā)使用這種方法 ， 該系統(tǒng)能夠縮短時間，為構(gòu)建三維幾何門元素，如門，熱流道 ， 溢出，射套筒，澆口等。 關(guān)鍵詞：基于特征的設(shè)計，澆注系統(tǒng) ；參數(shù)設(shè)計 ； 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)計是關(guān)鍵，因為它會影響后續(xù) 的設(shè)計程序，并影響了整 個 模具 的質(zhì)量 ，模具設(shè)計過程中涉及到設(shè)計的澆注系統(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)計是基于壓鑄 情況 逐 個進行的 過程。當(dāng)壓鑄部分文件被接受，模具設(shè)計師將根據(jù)自己的經(jīng)驗確定具體 的 壓鑄 零件的 澆注系統(tǒng)，計算 相關(guān) 尺寸及參數(shù)，然后再從 新 開始 澆鑄要素 的幾何建模。當(dāng)另一個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 難以實現(xiàn)精確的設(shè)計 ，需要 反復(fù)修改甚至重新設(shè)計。這種試錯的過程通常會導(dǎo)致 花費 很長的時間和增加模具基 本 成本。 他可以應(yīng)用于 壓鑄行業(yè) 的 自動化或半自動化的 壓鑄模具設(shè)計過程。然而， 現(xiàn)在還 沒有可用于計算機輔助設(shè)計 的 壓鑄方法 的 報 告 ，從 CAD 模型 1中提取的鑄造信息。最近，注意力 在 個別的模具澆注系統(tǒng)的自動化或半自動化的設(shè)計要素 上 ，但 是 有一點發(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)的自動化設(shè)計進行了研究 2,3，規(guī)則是不嚴格適用于壓鑄模具澆注系統(tǒng)設(shè)計。 IMOLD（智能模具設(shè)計和裝配系統(tǒng)）是一種專門的半自動化的注塑模具設(shè)計 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 。 1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng) 是由 幾 個 澆注元素 如： 澆口，溢出，熱流道， 壓鑄儲桶 ， 和 澆道 組成的 ，是一個通道，通過它的 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)計的 個例 的基礎(chǔ)上，有一些要注意的共同點。例如，溢出和 壓鑄儲桶 通常是簡單的形狀，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 進入 型 腔，也必須匹配每個壓鑄機，因為一個特定的澆注系統(tǒng)的壓鑄在不同的機器上 是 不同的。模具的澆注系統(tǒng)，不應(yīng)超過本機的能力， 并且 設(shè)計應(yīng)保持在滿足設(shè)計要求 的 最低限度。 1.3 P-Q2 技術(shù) P-Q2 技術(shù)，需要考慮到 機器 和壓鑄的特點，將顯示 模具是 如何在壓鑄機 內(nèi) 執(zhí)行 的 6-8。機器的特性曲線描述了在給定的流量（ Q） 下 多大的壓力（ P）的適用于金屬 機器 。縱 坐標(biāo) 代表金屬壓力和橫 坐標(biāo) 代表一個平方規(guī)模的流量， 機器 曲線是直線（圖 1）中的 P-Q2 圖，它的 表達方程 式 （ 1）： 2mm a x /1 axQQPP (1) Pmax 在 最大的金屬壓力 作用下 柱塞到達 沖 程 終點 時， Qmax 是 在柱塞為 空射 速度 時的 最大流量。柱塞的大小和 射入 速度設(shè)置 是 兩個影響的機器曲線梯度 的 因素。一個 有 特定澆注系統(tǒng)的模具，有其自身的特性曲線。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 的 直線（圖1）。模具曲線的梯度 隨著澆口 面積 的 增大 而 降低。 圖 1。 一個 特定 模具和機器的 P-Q2圖。 給定 一個特定模具和機器可以從兩條曲線的交匯點 得知其澆口面積 Ag， 流量（ Q）。 使用相對公式計算 可由填充速度 （ Vg）和填充時間（ 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， 如果 Vg 太低，將 留有很多空氣 和 氣 孔 ；如果 Vg 太高， 會 發(fā)生 模具沖蝕 。 t 值決定 了 壓鑄表面 的 質(zhì)量。 填充 時間 t 越 短，表面質(zhì)量會 越 好，但是， t 越短越不經(jīng)濟 。 有 一些準(zhǔn)則被用來選擇最 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 實現(xiàn) 為 最佳的流動條件 找出 最好的 t 和 Vg 組合 。 1.4 參數(shù)化設(shè)計 參數(shù)化設(shè)計的概念已納入許多 CAD/ CAM 系統(tǒng)，如 Unigraphics 系統(tǒng)， Pro / Engineer 的，和SolidWorks 等 。 參數(shù) 設(shè)計與多種 變量尺寸設(shè)計 有關(guān)，如： 控制參數(shù) 。 它是一個用于創(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。任何具有相同拓撲的限制，但不同的尺寸 的 參數(shù)模型的變化，可以通過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 拓撲 結(jié)構(gòu) 。參數(shù)化設(shè)計，不僅提高了設(shè)計效率， 還 可以通過改變參數(shù)模型的參數(shù) ， 更 簡單快捷地 更新和修改現(xiàn)有 設(shè)計。 9-11。 1.5 基于特征的設(shè)計 基于特征 的 設(shè)計用于產(chǎn)品屬性 的 功能定義設(shè)計和由一組幾何參數(shù) 表示的 功能設(shè)計 12。大多數(shù) CAD 系統(tǒng)包含一個 用于 一般的設(shè)計形式 的 特征庫。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)計過程中反復(fù)使用了一些類似的的澆注元素， 它 有特定的幾何 結(jié)構(gòu) ，所以可以使用用戶定義的功能。一個用戶定義的功可執(zhí)行一個獨特的功能。具有 豐富 經(jīng)驗和專業(yè)知識的設(shè)計人員可以構(gòu)建用戶 自 定義的功能， 這些用戶自 定義的功能有更多的功能 上的 意義和設(shè)計 的目的 。預(yù)定義的功能是存儲在庫中的一個參數(shù)化的模型或原型。 當(dāng) 在設(shè)計中使用 時 ，實例 是通過 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)計結(jié)合在一起 ，為壓鑄 模具 823作 澆注系統(tǒng)設(shè)計的。首先建立一個 澆鑄參數(shù) 庫 ，將澆鑄參數(shù) 的定義存儲在庫中。有需要時可以 在庫中增加額外的應(yīng)用程序 的 特定功能。提出一種算法來計算如 澆口面積 ， 填充 時間， 填充 速度 的工藝參數(shù) 。并且通過 從庫 中 檢索 出 澆注元素 ， 自動生成 出 幾何參數(shù) 。 這種方法使設(shè)計人員能夠使用預(yù)定義的功能 完成 模具的幾何形狀 的 設(shè) 計 ，而不是從頭開始建模。圖 2顯示了澆注功能創(chuàng)建和檢索過程的流程圖。 圖 2 澆鑄參數(shù) 創(chuàng)建和檢索 的 流程圖 2.1 流量估計和工藝參數(shù)的測定 在 計算過程中的數(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 出 最佳 的 模具 和 機器的組 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 ，計算充填時間和澆口速度 ， 并與臨界 值 進行 比 較 。 填充 時間 越短 ，表面質(zhì)量 越好 ，但它通常需要一個更大的 澆口面積 ，這將增加取出澆注系統(tǒng)的難度。因此， 填充 時間和澆口速度的最佳組合將是一個 填充 時間和澆口的速度接近其 臨 值（見表 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 經(jīng)測試有 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 定義一個用戶 自 定義的澆注功能的可變尺寸 作為 可控的幾何參數(shù)，用戶可以從 界面 定義用戶通過指定的幾何參數(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 澆鑄元素 ，如 澆口長度 （ LG），澆口深度（ DG），澆口 寬度 （ LD G） ， 熱流道長度（ L GR）的，澆口熱流道深度（ D GR）和熱流道 口寬度 （ W GR），見圖 3（ c），他們需要 與 評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形式 中 。當(dāng)用戶修改外部的幾何參數(shù)，新的值 將 傳遞給表達式，改變更新相應(yīng)的澆注元素的 外形 （圖 3（ d）。 2.2.4 原點 和 坐標(biāo)系的 定義 每個澆注 特征都 有它自己的 原點和 坐標(biāo)系，以促進附件部分 的 功能（圖 3（ b）。當(dāng)從庫中檢索 一個特征 ，它 均有從設(shè)計的原點和 坐標(biāo)系 得到的 匹配的 原點和 坐標(biāo)系。 這些 點可以是曲面或曲線 上的點 。 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 個數(shù)據(jù)庫 ： 澆口 ，熱流