在注塑模具的設(shè)計過程中耕赘，必須首先確定合理的脫模方向和分型線才擒，進而由脫模方向和分型線生成分型面，三者是后續(xù)模具詳細設(shè)計的基礎(chǔ)扎趋。而且根據(jù)實踐經(jīng)驗，脫模方向和分型線及其由他們決定的分型面是影響模具成本的幾個主要參數(shù)玄饶。因為脫模方向和分型線的確定以及由分型線確定的分型面形狀會影響到模具結(jié)構(gòu)的復雜性莲态，進而影響模具的成本。不合理的脫模方向、分型線設(shè)計和不合理的分型面形狀很可能導致模具設(shè)計的失敗。因此在模具設(shè)計過程中魂中，確定這三個參數(shù)往往需要花費較長的時間。如果能夠利用計算機自動確定模具的脫模方向和分型線丘登，并由他們生成合理的分型面，這無疑將對降低注塑模成本叁震，提高注塑模設(shè)計自動化程度起到重要的作用竿漂。

　　因模具設(shè)計自動化和智能化的需要-直到20世紀90年代，人們才開始重視對自動分模技術(shù)的研究F自動分模技術(shù)主要包括模具脫模方向自動確定窘问、模具分型線的自動確定和模具分型面的自動生成三個方面的內(nèi)容扎唾。脫模方向是分型線自動確定技術(shù)和分型面自動生成技術(shù)的基礎(chǔ)，而分型線決定了分型面的形狀及其復雜性，因而分型線自動確定是實現(xiàn)注塑模自動分模技術(shù)的關(guān)鍵胸遇。從公開發(fā)表文獻資料來看荧呐，關(guān)于模具分型線的自動確定技術(shù)的研究都是基于特征識別及規(guī)則判別的方法。一種是通過三角剖分塑件表面來生成分型線的方法纸镊。該方法首先依據(jù)脫模方向?qū)λ芗谋砻孢M行三角剖分倍阐，并把這些三角面片分為可見面、不可見面和退化面逗威。塑件上的可見面與不可見面的公共邊構(gòu)成分型線的組成邊峰搪，并通過重組這些邊，得到分型線凯旭。該方法由于涉及塑件體表面的三角面片劃分概耻，因此算法效率不高。另一種方法是通過對塑件模型進行切片來生成分型線罐呼。但該方法存在由于離散精度問題引起的分型線位置不準確等不足鞠柄。通過對塑件面進行分組并抽取最大邊環(huán)來自動生成分型線的方法。該方法具有較高的效率尺夺，不足之處在于沒有排除對確定分型線沒有貢獻的側(cè)凹面烧论，也沒有考慮當分型線不完全由塑件邊組成時的情況，并且只確定一種分型線舒叨。通過對塑件面進行凹凸區(qū)域劃分來確定分型線位置的方法旋挺。計算機輔助分型線和分型面設(shè)計的9個判據(jù)，以幫助用戶確定一個合理的分型面滔测。他們還給出了一種確定分型線的方法责爹，即先求出塑件在與脫模方向相垂直的平面上的投影的輪廓，然后沿著脫模方向拉伸輪廓線罚迹，分型線即為拉伸體與塑件體的交線牧僻。一個計算機輔助澆注模分型線的生成算法，該方法使用用戶選擇的分型面截切制件柜涛，得到一種平面分型線翎桨，但該方法僅局限于平面分型線的確定父独。

　　一種在模具脫模方向和塑件側(cè)凹特征已知的前提下格缘，采用對塑件表面進行分組并抽取最大邊環(huán)來自動生成塑件的分型線的方法。該方法首先根據(jù)模具的脫模方向7塑件的幾何特性和拓撲關(guān)系酬屉，對塑件的所有非側(cè)凹面進行分組半等，然后抽取不同面組的最大邊環(huán)，得到兩種候選分型線呐萨，最后采用優(yōu)化目標函數(shù)計算各種分型線的評價因子杀饵，確定塑件的優(yōu)選分型線。它能夠解決由平面、二次曲面組成的塑件分型線的自動確定切距，但不適用于帶有自由曲面的塑件朽缎。在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，本文提出一種在模具脫模方向和塑件側(cè)凹特征已知的前提下谜悟，由計算機自動搜索并優(yōu)化來確定模具分型線的方法话肖。

　　1 ．相關(guān)術(shù)語

　　注塑模具最核心的是零件的型腔和型芯。一般的葡幸，型腔是指成型注塑件的外部形狀最筒，型芯是指成型注塑件的內(nèi)部形狀。脫模方向即為使型腔蔚叨、型芯分開的一對相反的方向床蜘。分型線是指塑件與模具相接觸的邊界線，它與脫模方向相關(guān)议猛。分型面是指型腔與型芯相接觸的表面玛呐，它與分型線相關(guān)，它應(yīng)該包含分型線妙裸。

　　另為表述的方便姨桩，本文引入了主投影面和主輪廓線的概念，其定義如下:

　　主投影面：與脫模方向垂直的平面睁去，記為Fz戚促；

　　主輪廓線：塑件在主投影面上的投影的外輪廓線，亦即分型線在主投影面上的投影殃宜，記為Lz睡誉。

　　2． 分型線自動搜索

　　分型線的自動搜索算法的基本思想為：依據(jù)脫模方向和側(cè)凹特征，首先將塑料制件沿脫模方向Pd向主投影面Fz投影挟撑，得到主輪廓線><=然后排除所有側(cè)凹特征上的頂點伤很，搜索并標記塑件上在Fz上的投影在Lz上的所有頂點{Vi}，投影記為{Vi}嫩坷；按照{(diào)Vi}搜索并標記塑件上在Fz上的投影在Lz上的所有邊線{Ei}肺樟，投影記為{Ei}；然后再依次遍歷Ei逻淌，找出所有包含Ei的無重復投影的環(huán)線{Lij}么伯；過濾{Lij}中所有重復的環(huán)線，得到無重復的環(huán)線{Lij}卡儒，檢查其中的每一條環(huán)線的投影是否與Lz相一致田柔，若不一至則按照一定的規(guī)則R修正，則最后{Lij}中的每一條環(huán)線都可能成為分型線骨望，即候選分型線硬爆；最后欣舵，對{Lij}中的每一條候選分型線，根據(jù)分型線的評價因子計算它的優(yōu)化目標函數(shù)值缀磕，圖? 分型線的自動搜索算法進行優(yōu)化評價缘圈，確定一條最佳的分型線。算法流程如圖2所示袜蚕。

　　2.1 分型線投影

　　分型線是在給定脫模方向下准验，塑件能順利出模的最大環(huán)線，反映到主投影面上就是主輪廓線疆虑。

　　2.2 投影映射關(guān)系

　　塑料制件上的頂點和邊線在主投影面上投影并不都是在主輪廓線上躏叽，因而需要搜索出塑料制件上的頂點和邊線與主輪廓線的對應(yīng)關(guān)系，即投影映射關(guān)系澄月。該投影映射關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用一個圖來表示淹佃，頂點即為圖的節(jié)點，邊線即為圖的邊脂惊，該圖可以稱為分型線投影映射圖旁囤，簡稱映射圖，記為G喝园。搜索投影映射關(guān)系的過程缭越，也就是映射圖的建立的過程。

　　設(shè)V省瓜、E分別為塑件外表面上的頂點和邊線秋鹅，即V、E塑件彤笼，V析崎、E分別為V、E在Fz上的投影榜揖，則對與主輪廓線Lz有投影映射關(guān)系的V勾哩、E可定義如下:

　　V={V|V=V在Fz上的投影Lz}，E={E|E=E在Fz上的投影Lz}

　　由V举哟、E建立的映射圖G思劳，應(yīng)該滿足以下準則/關(guān)系:

　　(1) G={V,E}塑件；92) G={V,E}=G在Fz上的投影=Lz（重合）妨猩。

　　在映射圖的建立的過程中潜叛，首先要排除側(cè)凹特征上的頂點和邊線，然后選定起始頂點册赛，為處理的方便钠导，需要對映射圖的頂點進行標號（即映射圖應(yīng)為標號有向圖）震嫉，頂點標號按照逆時針方向森瘪，從上到下標定牡属，邊線的方向也是按逆時針、從上到下的方向標定扼睬。注塑件為例逮栅，建立的映射圖。

　　2.3 候選分型線的確定

　　在映射圖中可以找出多種回路补搅，若對于某一種回路安蔚，它在主投影面上對應(yīng)的投影與主輪廓線相一致，則此回路就是一種候選分型線舱闪。若不相一致眼栽，則存在一條或多條邊線的投影分割主輪廓線，即有一個以上的回路與主輪廓線相對應(yīng)阶务，因而需要按照一定的規(guī)則進行修正贸渐。

　　修正規(guī)則：設(shè)L1和L2為映射圖的兩個無邊線重復的回路，L1和L2分別為L1 和L2在Fz上的投影忧龙，若L1和L2各自都不能與Lz重合当盘，而L1+L2包含Lz，則存在E= L1 n L2使得L1-E + L2-E=Lz渣雁，設(shè)E的兩端點為P1驮肄、P2，對應(yīng)于L1和L2上的映射點分別為P11兑蹦、P12和P21悬朱、P22，那么最后修正的回路是：

　　L=L1-P11P12+P11P21+L2-P21P22+P22P12脖母，其中P11P12拓售、P21P22分別為L1和L2 上的點P11、P12和P21镶奉、P22切分的部分础淤，P11P21和P22P12則是兩點間的連線。

　　2.4 分型線優(yōu)化評價

　　通過目標函數(shù)對所求得的多種候選分型線進行優(yōu)化評價哨苛，選取目標值最大的一種作為優(yōu)選的分型線鸽凶。

　　從模具結(jié)構(gòu)復雜性、生產(chǎn)效率和加工成本考慮建峭，并依據(jù)實踐經(jīng)驗玻侥，我們選擇分型線復雜程度、脫模距和模具加工復雜程度作為影響分型線設(shè)計質(zhì)量的三種因素亿蒸，建立反映與分型線有關(guān)的模具設(shè)計準則的優(yōu)化目標函數(shù)凑兰。

　　目標函數(shù)Fobj=F1XW1+F2XW2+F2XW2 式中：F1為分型線復雜程度；F2為脫模距边锁；F2為模具加工復雜程度姑食；W1波岛，W2和W2是加權(quán)因子，反映不同影響因子的重要程度道竖，取值范圍在0到1之間锅吝，用戶可以根據(jù)它的重要程度定義其值的大小，且滿足：W1+W2+W2=1汰浊。

　　(1) 分型線復雜度F1

　　在模具實際設(shè)計中询晦，分型線有直線、弧線丐作、復雜曲線等多種形狀捉泣。分型線復雜度是指分型線平直程度。分型線為直線時秒聪，可簡化模具的設(shè)計粥萍、加工，減少塑料從模腔中溢出的可能性簸隅，并可保證成形塑件尺寸的穩(wěn)定性等犀挠。而且分型線為直線時，分型線的長度也是最小撰钥，因此分型線的復雜度可通過分型線的總長度來表示燎字。分型線的總長度計算公式為

　　式中：Ei為分型線的邊線長度，n為分型線所包含的邊線數(shù)阿宅。

　　(2) 脫模距F2

　　脫模距是指模具開模后從模具中順利取出塑件所需的開模距離候衍。它影響加工的復雜程度和注射成型周期。最大脫模距離定義為沿脫模方向分型線端點到塑件的所有頂點最遠的距離洒放，即式中：Vfl(j)(j)表示第i種分型線的第j個端點蛉鹿；Vpart為塑件上離分型線的端點Vfl(j)(j)距離最遠的頂點；Pd為脫模方向往湿。

　　(3) 模具加工復雜度F2

　　這個因子同模具制造成本相關(guān)妖异，可以直接同模具成型面相聯(lián)系。一般地领追，應(yīng)將塑件的大部分面位于模具的型芯一側(cè)他膳，使型腔面較少，這樣加工簡單绒窑，且可減少模具上下模合模對不上的可能性棕孙。該因子的計算公式為 F2=n2/(n1+n2)

　　式中：n1和n2分別為型芯、型腔對應(yīng)成型塑件體的面數(shù)些膨。

　　(4) 評價參數(shù)值的正則化

　　由于各評價參數(shù)的值和單位不一致椅洗，因此在計算各評價值時，需對它們進行正則化捅冈。各評價值的正則化方法如下：

　　正則分型線復雜度,最小的分型線復雜度Min{Fi}除以對應(yīng)的分型線復雜度耍缩。例如：有三條分型線转甥，對應(yīng)的分型線的復雜度分別為：205mm、185mm泵位、235mm，則正則分型線復雜度依次為：0.902(185/205)窘燎、1(185/185)辙肿、0.787(185/235)。

　　類似的昂待，可以定義：

　　正則脫模距,最小的脫模距Min(F2)除以對應(yīng)的脫模距诀甫。

　　正則模具加工復雜度=最小的模具加工復雜度Min(F2)除以對應(yīng)的模具加工復雜度。

　　本文探討了采用依據(jù)脫模方向?qū)⑺芰现萍蛑魍队懊嫱队拔匮洌玫街鬏喞€哪蒙，然后建立主輪廓線與塑件表面上的邊線和頂點投影映射關(guān)系，從中得到多種候選分型線导盅，最后根據(jù)分型線的評價因子計算各分型線的優(yōu)化目標函數(shù)值较幌，確定最佳分型線的方法。該方法的特點在于:

　　提出了基于建立投影映射關(guān)系方法求候選分型線白翻，排除了側(cè)凹特征頂點和邊線乍炉，具有較高的可靠性和效率；

　　對周等提出的分型線的優(yōu)化方法進行了改進滤馍，簡化了分型線復雜程度的計算岛琼；

　　避開了非側(cè)凹面的分類，該方法也就不受制件是否帶有自由曲面的限制巢株。目前提出的方法能解決那些主輪廓線與其邊線存在投影映射關(guān)系的塑件的分型線的自動搜索槐瑞，對于主輪廓線與其邊線不存在投影映射關(guān)系的塑件還需要做進一步的處理，這將是我們下一步研究工作所要考慮的問題阁苞。

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