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1、第19卷第5期江 苏 理 工 大 学 学 报Vol119No151998年9月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnologySep.1998基于三维实体造型的塑料异型材挤出机头CAD系统杨 超 君摘 要 在全面分析总结塑料异型材挤出机头设计过程的基础上,探讨挤出机头的几何造型,并通过C语言对AutoCADR12.0forWindows进行二次开发,实现ADS对AMEAPI的编程控制,研制了基于三维实体造型的挤出机头CAD系统L关键词 塑料型材 塑料模具 计算机辅助设计ö几何造型中
2、图分类号 TQ320.663塑料工业中,挤出成型制品占塑料制品总产量的三分之一以上,其中异型材制品作为挤出成型制品的一大分支,被广泛应用于建筑材料、家具、电工和装饰材料等方面L塑料异型材的挤出模具一般包括机头和定型模两部分,而机头是挤出成型得以实现的关键L挤出机头各组成部分的结构和尺寸不仅取决于制品种类和形状、生产方式与工艺要求,还取决于聚合物熔体的流变特性,所以异型材挤出机头形状往往较为复杂,使用传统的手工设计和加工方法常常需要经过反复试模、修模才能使用,机头质量难以保证和稳定,生产率低下,成本难以降低L这样的生产状况限制了异
3、型材制品的进一步发展L随着计算机技术的迅速发展和推广应用,挤出机头的科学设计成为可能,塑料异型材挤出机头CAD为解决复杂的机头流道的理论分析和设计提供了有效途径L1 系统的总体方案1.1 基于三维实体模型的设计在塑料异型材挤出机头中,机头的型腔、型芯是根据异型材制品零件的形状设计的L所以在进行计算机辅助设计时,首先要建立异型材制品几何模型L其次由于机头形状的显示、输出,机头形状的分析,机头的制造等均以几何模型为基础,所以要建立挤出机头的几何模型L鉴于塑料异型材挤出机头形状结构的复杂性和分析处理的需要,以及实体模型具有完整性,无二
4、义性,可精确描述立体的实体物质特性的特点,在机头的形状描述中考虑采用三维实体造型L塑料异型材挤出机头的三维实体造型可在AutoCADR12.0的基础上,利用其中的AME三维造型功能来实现LAME模块中提供了立方体、圆柱体、圆环体、球体、锥体、楔块等六种基收稿日期:1998204220杨超君 江苏理工大学机械设计工程学院 镇江市 212013©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第5期杨超君 基于三维实体造型的塑料异型材挤出机头CAD系统2
5、9本的三维实心体形状,由这些基本模块,通过并、交、差三种基本运算,就可构造出挤出机头的各种复杂形状L另外,机头上有些形状还可通过拉伸和旋转二维的AutoCAD图元来生成L如前所述,异型材制品形状模型是挤出机头设计的依据,由于挤出成型生产的制品形状多为连续体,用二维图形反映其形状不仅足够,而且简单明了,再考虑到塑件模型还必须容易建立与挤出机头流道之间的联系,能够实现二维与三维之间的相互转化,因此选用AutoCADR12.0的AME2.1中新提供的面域造型方法实现L由于面域是一种可含空洞的封闭的二维图形,可视为没有厚度的三维实心体的
6、特例,即二维实心体,所以由此描述的塑件模型容易满足上述要求,如面域可以通过拉伸、旋转生成实心体,实心体则可以通过剖切生成面域L塑件模型的面域体素可以使用多义线、圆、弧、椭圆、多边形、宽线、圆环等通过实心体化构造,少数也由实心体的某个剖面来构造L与三维实心体一样,塑料制品的最终形状可通过多个面域与面域之间的并、交、差等布尔运算来生成,需要编辑时,可拉伸或旋转制品形状生成三维模型,再通过倒角、倒圆等操作,就可形成逼真的制品形体L挤出机头选用三维实心体描述,其优点归纳起来主要有以下几方面:在机头的设计过程中,能随时观察设计对象的全貌,
7、并可剖切三维图形来观察其内部结构和装配情况,协调内部结构和外部形状的关系;由三维模型通过投影、剖切等操作可以很容易地生成相一致的各个方向的视图及剖视图,即工程上的三视图;便于对机头和制品进行分析;也可利用光照渲染产生机头的光照模型用以代替实物制作和样机生产;还可直接用于CAM产生数控程序,容易实现CAD-CAM过程一体化L1.2 系统流程 总结异型材挤出机头设计全过程,结合计算机设计特点,将机头CAD流程用图1表示L由上可见,开发挤出机头CAD系统包含许多内容,为便于系统的控制和操作,也为了便于系统的扩充和维修,实施时将其分成
8、八大主要模块:塑件模型、口模模型、流道模型、流动分析、技术设计、机头设计、图纸生成L为便于系统文件的管理,还设置了文件管理系统L图1 挤出机头CAD系统的流程框图2 各主要模块功能实现简介2.1 塑件模型模块塑料异型材挤出机头的设计显然应从异型材截面图形输入开始
