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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯
系 部： 機械工程系
專 業(yè)： 機械工程及自動化
姓 名： 毛建永
學(xué) 號： 05010221
外文出處： CHINESE JOURNAL OF
MECHANICAL ENGINEERING
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導(dǎo)教師評語：
譯文能準確地表達原文思想，語句較為通順，條理較清楚，專業(yè)用語翻譯基本準確，符合中文習(xí)慣，整體翻譯質(zhì)量良好。
簽名：
年 月 日
附件1：外文資料翻譯譯文
基于知識與事例的注塑模具分型面設(shè)計技術(shù)
摘要:在全面地分析了分型面自動生成技術(shù)的基礎(chǔ)上，分型面設(shè)計提出了基于知識與事例推理的分型面設(shè)計方法，并給出了基于事例推理的分型面設(shè)計過程。一個事例庫包含有分型面信息并構(gòu)建了主型狀特征，分型面自動設(shè)計結(jié)合了正向推理方法和相似求解方法。標準知識庫也是建立了包括知識，規(guī)則和經(jīng)驗的分型面設(shè)計。實例驗證了該方法的有效性，提高了模具設(shè)計的質(zhì)量和效率
關(guān)鍵詞：注射模 分型面設(shè)計 基于事例推理 相似求解
0 引言
作為注射模設(shè)計的重要階段之一，分型面的選擇會直接影響注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計，模具制作成本，分型面的加工，以及最后加工塑件的質(zhì)量。因此合理的選擇分型面是注射模設(shè)計成功和了解注射模分模設(shè)計基礎(chǔ)的先決條件。在最近的幾年，分型面和注射模具自動加工是計算機輔助設(shè)計的熱點和難點。在全球有許多研究人員做了大量的課題研究工作。但是那些先前的工作只是研究幾何型狀和分型面位置的關(guān)系,圍繞著在構(gòu)建數(shù)字模型的基礎(chǔ)上實質(zhì)分析塑料件的形狀。由于多樣性和塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在實際應(yīng)用中那些方法有一些缺點。
隨著大量的有經(jīng)驗和有理論的模具設(shè)計，分型面設(shè)計方法中提出了基于模具知識和事例推理并呈現(xiàn)出計算機輔助設(shè)計過程與模具設(shè)計相結(jié)合的模具自動成型方法。
知識與事例推理就是指應(yīng)用相似判斷和推理處理一個新的設(shè)計并構(gòu)建知識庫和事例庫以及基于各自知識與原則。分型面設(shè)計是成功設(shè)計的基礎(chǔ)也是模具成功設(shè)計的經(jīng)驗，而新的設(shè)計不只是適合模具分型面設(shè)計原則也同樣包括了以前設(shè)計的成功經(jīng)驗。因此這個方法更方便、便快，相比與推理來解決分型面設(shè)計以及構(gòu)建數(shù)字模型更有效。對于許多種類分型面設(shè)計經(jīng)驗來說簡要設(shè)計和經(jīng)驗會更容易通過事例表示。因此知識和事例推理分型面的設(shè)計方法是非常適合工程師的流行想法和習(xí)慣。
1 基于知識與事例的分型面設(shè)計構(gòu)架
知識與事例的分型面設(shè)計的一般方式是找一個合理的表面設(shè)計和幾何學(xué)特征。模具主形狀特征就是庫的索引，隨后在事例庫中尋找事例相似的主形狀特征，分型面就能通過相似判斷和推論策略來產(chǎn)生。同時，相關(guān)的知識和分型面設(shè)計原則與設(shè)計者經(jīng)驗就能總結(jié)到知識庫中。被設(shè)計者作為分型面設(shè)計的輔助信息查詢和參考。事例構(gòu)成的推理設(shè)計方法是對分型面設(shè)計者理性選擇的指導(dǎo)。
知識與事例的模具分型面設(shè)計主要由以下各項：①構(gòu)建知識庫，針對注射模設(shè)計，一個分型面設(shè)計規(guī)則知識庫貫穿、整合了分型面設(shè)計以及設(shè)計者經(jīng)驗的相關(guān)知識與設(shè)計規(guī)則。②構(gòu)建分型面位置事例庫。一個分型面位置事例庫是由事例描述和事例庫基于各種模型和先前的成功設(shè)計事例組成。描述分型面位置的關(guān)鍵是事例模具和主要模型特征組織并通過不同的模型來決定分型面位置。因為分型面的位置主要取決于主形狀特征，所以事例庫機構(gòu)應(yīng)該適合于在設(shè)過程中的查詢。③判定模具主形狀特征。最初部分的形特征應(yīng)該是在分型面位置決定前識別。因此，主特征索引需要找到針對的模具構(gòu)造類型。因此模型部分和模具分型面之間的無縫連結(jié)就能被了解。④系統(tǒng)推論和搜索模型。從分型面位置事例中搜索和匹配相似形狀特征是分型面位置事例搜索過程的主要過程。因此構(gòu)建形狀特征索引模型的核心是準確認識事例推論和快速查詢。⑤自動生成分型面。在履行的設(shè)計進程和調(diào)整后，選擇相似的形狀特征模型來決定分型面位置，需要的模具分型面就能自動生成了。⑥存儲的事例。豐富的分型面位置事例庫是提高分型面設(shè)計和推理效果的重要基礎(chǔ)。系統(tǒng)提供系統(tǒng)存儲器和選擇基于分類事例特征的每一個設(shè)計任務(wù)的最終結(jié)果。
知識與事例的注塑模具分型面設(shè)計流程圖如圖1所示
圖1 基于知識與事例的分型面設(shè)計流程
2 建立知識庫和事例庫
知識庫是重要的資源它能幫助設(shè)計者選擇分型面位置。知識庫的構(gòu)成和描述應(yīng)該適合實際模具設(shè)過程并易于設(shè)計者查詢和參考。因此，通常人們用的分型面設(shè)計和設(shè)計經(jīng)驗的知識和原則被總結(jié)并整合。分型面設(shè)計被確定和被簡單識別。所有的規(guī)則在庫中被數(shù)字和文字描述和表達，同時給出了“推薦”和“不推薦”的數(shù)字組成的設(shè)計方法，使設(shè)計者能基于實際設(shè)計事例作出合理的選擇。
圖2所示了系統(tǒng)通過設(shè)計規(guī)則選擇分型面的位置。分型面設(shè)計主要取決于模型主形狀特征和確認導(dǎo)入事例搜索的形狀特征。這種關(guān)系結(jié)構(gòu)的事例庫會按照形狀特征和特征樹來確定構(gòu)建的模型，并被分類儲存。通過不同性質(zhì)部分的形狀特征來進行分類，部分模型的共有因素就當作父節(jié)點，子節(jié)點能繼承父節(jié)點的所有屬性，并比父節(jié)點多一個特征。至于單個事例的關(guān)系會通過一層一層被傳遞。特征屬性的數(shù)目就會不斷增加，特征屬性就會越來越具體和接近實例，它們之間的關(guān)系也越來越來復(fù)雜。這種分類方法能有助于通過形狀特征尋找事例庫索引和解決復(fù)雜模型問題。
圖2 知識庫分型面設(shè)計實例
3 事例描述和查詢
3.1 事例描述
事例庫描述是知識庫運行的基礎(chǔ)，它要能描述一個存在的成功設(shè)計事例并作為數(shù)據(jù)信息才能被計算機識別和處理。內(nèi)容和描述的方法會對處理相似問題的質(zhì)量和效率產(chǎn)生影響。
事例描述可以用部分模型事例表示=分類數(shù)據(jù)+分型面位置。索引信息的形狀特征的一部分，即部分形狀特征是索引能查詢到的相似事例的主形狀特征。分型面位置也是來自這個事例，因此在分型面位置庫中有一些典型形狀的部分和對應(yīng)分型面位置的部分。公式描述是
事例F,S=事例(F1,F2,?Fn,S1,S2,?Sn)
當F=(F1,F2,?Fn),Fj是子形狀特征節(jié)點的注射模事例，i=1,2?,n,n是事例庫的編號，S=(S1,S2,?Sn),Sj是解決方案，也就是分型面位置，j=1,2?,m,其中m是可用的分型面位置事例模型。
分類事例庫如圖3所示，成型加工的形狀描述在事例中按照數(shù)字排列，而下一層包含比上一層多一個的形狀特征。它繼承和發(fā)展了基于上一層的事例模型信息。圖4給出了復(fù)雜事例的解決方案，這方案是通過調(diào)用部分模型的樣板程序，如此來查找形狀特征事例的索引。
圖3 分型面位置事例庫組織構(gòu)造
圖4 復(fù)雜事例的組織構(gòu)造
3.2 基于乘法規(guī)則的分類查找
事例查找是推論機制的重要組成，查找的實質(zhì)是尋找相匹配的程序，因此構(gòu)建推論機制程序也是構(gòu)建查找策略和相似匹配程序。策略對推論效果和結(jié)論都有好的作用。查詢的目的是找到塑件模具相似主形狀特征的分型面位置事例。因此這種方法的目的是在基于乘法規(guī)則的組織下構(gòu)造事例。分類查找意味著通過查詢程序在事例庫中從頭至尾的尋找，但是那個分支可以找下去需要根據(jù)乘法規(guī)則來判斷了。
圖5展示了一個孔特征模型的分階段類型，它可以看作是減法布爾類型通過兩層軸特征和一個內(nèi)圓的輔助特征相減而成。推論查詢過程是：第一，先行判斷，如果特征1是軸類型，然后軸特征就獲得為事例1；接著進行二次判斷，如果特征2還是軸特征類型則完成布爾判斷并減去事例2，中心線位置與先前的位置相同，這樣關(guān)于孔特征的軸類型事例就獲得了。
圖5 建立在產(chǎn)品標準上的初步推理
應(yīng)用這個推論方法能獲得高效率，因為沿著一條分支查詢不需要訪問所有的數(shù)據(jù)。如果推論規(guī)則和事例都是成熟的，那么某些模型的相似形狀特征是能在基于乘法規(guī)則下很快的通過分類查找的方法找到的。此外，在基于事例的分型面自動設(shè)計過程中，事例不需要完全與模型相同。只需要主形狀特征相似并且分型面位置相對于這兩個模型的主形狀特征相似就可以。在這也提出了相似模型分型面的自動設(shè)計。
4 相似模型分型面解決方案
一個事例的分型面相對于主特征有特別的位置關(guān)系，而這些關(guān)系總是表現(xiàn)在一個特定的表面上，一個特定的斷面或經(jīng)過某一個點以及某個特征等。這些位置關(guān)系就是2D矢量，也就是
P=X(p,n)
其中 P-特殊位置關(guān)系
X-矢量
p-分型面特征點
n-分型面法向矢量
換句話說，分型面特征由一個法向矢量n和一個特殊的點p構(gòu)成。對于每個分型南事例模型，矢量X是不變化的。至于面與相似的事例模型有關(guān)，如果分型面在最上面，那么點P是分型面的中心點，n是法向矢量。
首先，找到相對于事例模型的關(guān)系點P的位置，然后替換角色模型的位置關(guān)系并確定分型面的位置，解決過程可以用以下式子表示
其中 Sp-表面
Cm-事例模型
Pm-角色模型
fi,fj-Sp,Cm的定位特征
左邊的項目是分型面相對于事例模型的特別位置，并且對目標模型有某種聯(lián)系。依據(jù)目標模型形成分型面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，分型面的設(shè)計包括以下幾個方面
（1） 分型面是平面。對于這部分的主要特征是平面，有一個可以直接找到的p點和矢量n。用矢量式表示為X(p,n)，目標模型的分型面位置就可以確定了。如圖6所示。依據(jù)事例庫選擇上表面作為分型面。因此點p就是目標模型立方體上表面的中心點，當n為該表面的法向矢量且這兩個值能在特征庫中被找到，因此分型面位
置能輕松解決了。
圖6 平面分型面
（2） 梯狀分型面。梯狀分型面特征普遍用在部分模具上，如圖7所示最先要做的是找到矢量X1,X2,...,X5的每一個梯面，然后梯分型面就通過那些矢量約束的綜
圖7 梯形分型面
合作用得到。
曲面分型面。當分型面是曲面時解決程序是很復(fù)雜的，如圖8所示的部分就是一個例子，它的主要特征參數(shù)，比如說半圓弧、中心線和它的分布位置，應(yīng)該依照曲面來尋找。然后解決模型的構(gòu)成，再輸入特征參數(shù)到要解決的模型替換后，分面線就會產(chǎn)生，分型面也會獲得。如果分型面是自由形態(tài)的表面，那么
圖8 曲形分型面
目標模型會更加復(fù)雜。
（3） 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具部分。更多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具只是一種相似事例但不存在分型面位置事例庫中，事例模具由推論程序產(chǎn)生也存在著重大的不同。這種事例模具只能解決一部分復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但是分模線的位置可能是相似的。
以9所示的圖為例子來說，它包含了幾部分的結(jié)構(gòu)因素，在這沒有相似的事例庫，但是它的分型面還是可以通過運用圖6的流程，而且它的上表面可能作為分型面因為它們的分型面位置是相似的。如果像這樣類似的方法解決不了了，那么通過人機交互來決定分型面的結(jié)果是否要儲存，如此分型面位置事例庫的事例就會不斷增加。
圖9 復(fù)雜部分分型面
5 設(shè)計舉例
我們的運算法則已經(jīng)發(fā)展成為一個非常好用的工具包并可為Visual C++ AutoCAD 2000 ObjectARX服務(wù)。圖示7是一個測試模型，其結(jié)果是分型面的輪廓。它是一種典型的梯分型面。在分型面選擇的過程中，知識庫，事例庫，正向推理策略被運用。相似求解方法和布爾數(shù)學(xué)方法在子分型面中應(yīng)用在最后的分型面上。圖10是2D局部模型分型面的例證。
圖10 檢驗?zāi)＞叻中兔孢x擇
6 結(jié)論
基于知識與事例的注塑模具分型面設(shè)計的前提是有相似于最先部分索引的形狀特征，并由其決定模具分型面位置的相似解決方法。這種方法在基于豐富知識與事例上會有較高的設(shè)計效率和可靠性，它也有以下幾項特性
（1） 分型面位置分類事例庫構(gòu)建在大量特征事例的基礎(chǔ)上，它使查詢變得更加方便。
（2） 形狀特征索引，分類查詢是基于乘法規(guī)則的查詢方法。它能高效率和快速推斷出事例模具的那些主形狀特征與模件相似。
（3） 在事例模具與目標模具間用相似的形狀特征。類似模具的分型面解決方案就會找到，它能快速準確的決定分型面的位置。結(jié)果，模具的設(shè)計質(zhì)量和效率得到提高。
附件2：外文原文（復(fù)印件）