翻译：用于塑料注射模具设计和生产的自动基准尺

1、自动尺寸标注用于塑料注射模设计和制造摘要：基准尺寸（或者坐标尺寸）技术在表面有大量必须有规定的孔特征的注射 模具画图方面有非常广泛的应用。尽管商业的CAD/CAM系统提供了半自动工具来 协助设计者进行尺寸确定，但它仍然是个非常复杂的过程。作为使用者，不得不 进行每个尺寸标记的位置规定。这篇文章讲的是一种最优的尺寸标记的全自动方 法。这种方法采用的是动态工程技术， 在尊重用户所选择的标准前提下， 使尺寸 确定最优化。这种方法已经作为一种工具插到了商业的 CAD/CAM系统中，并且给 出了一些实例来说明这个技术的重要特征。关键字：自动尺寸基准尺寸动态工程最优尺寸坐标尺寸1介绍：CAD/CAM现在被

2、广泛用于塑料注塑模具行业。许多公司使用的是固体建模系统的注射模设计。他们用CADS统来设计，不仅仅是核心和孔插入到模具（他们是形成模具最重要部分），同时也是在模具装配中其他所有部分。 随着互 联网技术的进步和最近CAD网络通信的发展，注射模具的设计信息可以在产品工 程师（设计塑料部件）和刀具工程师（设计注射模具），甚至他们位于世界上不 同区域。在设计信息通过电子方式在产品设计和刀具设计中可以有效的交流，制造信息通信在电子和传统技术共同作用下在车间完成。数控机床刀具轨迹或者检 查指令可以直接从CAD/CAM和互联网下载给数控控制器进行加工或者进行检查 工作。然而，对于一个专门机器来说建立一个说明

3、书或许在工程图纸中规定。另外，不是所有的加工任务都是在数控机床上完成。出于成本预算的考虑，一些传统机床，例如钻床和磨床等，可以方便用传统刀具完成。通常工程图纸也在车间 里的工程信息通信中扮演重要角色。正交投影工程图纸可以从CAD莫型中自动产 生。零件尺寸自动工具同样由商业 CADS统提供。然而，就像有人指出的，那些 尺寸工具不能够根据图纸标准和工厂通常采用的工程方法来生成尺寸。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。在注射模具的特殊要求中，孔特征的基准尺寸（或坐标尺寸）应用得非常广泛。图1展示了一张在一个模具制造公司的工厂中可以找到的典型详细的图纸。在图中表明了孔特征和用来规定这些孔位置的基准尺寸。 可以发现这

4、些尺寸显得非常 拥挤，并且人工的来确定这些基准尺寸的位置是非常繁重的工作。最终这张满带尺寸的图纸的质量很大程度上依赖于这张图纸绘图员的经验。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。这项研究的目的是发明一种能够从一个给定的注射模具的零件上自动的产生基 准尺寸。尺寸结果必须满足两个要求：第一，任意两个尺寸标记不能够重叠；第二，尺寸标记必须尽可能的接近被测特征。这个问题的关键是研究一种使基准尺 寸位置的最优化的方法。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。3rT；e3oe©eeeUH-t1:S"IsA2)图1:使用基准标注在图纸的塑料注射模零件2:相关的工作尺寸和公差是密切相关的过程，在指定的大小和位置信息的特征在

5、机械零件或装 配的，在过去，大部分的研究工作集中在公差。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。主要研究的问题是公差表示，分析与综合。公差表示关注的是纳入产品的公差信 息建模方案。包括固体偏移方法开发的雷奎卡，空间的可行性方法提出的特纳， 和方案由斯罗切斯，更详细的审查发现在罗伊等人和余等人。公差分析目的是确 定的综合效应部分公差，装配公差。它可以用来验证一个给定的已知或假定的设 计变化个别部分尺寸的功能。包括公差分析技术蒙特卡洛模拟和直接线性化方 法。公差分析的主要目的是在分析部分的基础上给出的公差功能要求的组件。最近，伊斯兰报告用并行工程的办法来解决这个问题。根据系统功能需求分析从不 同客户的要求和技术要求

6、，从工程的考虑，一种提取三维要求的方法正在开发。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。一个软件原型FDT的支持也是很发达的实施方法。FDT提供了工具为代表的功能 需求、尺寸、公差和过程能力成为一个功能要求 /维度矩阵。占领的功能矩阵方 程然后分成好几组，每组则是使用一个求解策略解决具体的功能要求和公差的问 题有关。更详细的综述宽容分析和合成,可以发现,在罗伊和Ngoi、Ong和Hong Cha ng=謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。研制开发了具有一定特色的几种方法自动生成尺寸的CAD莫型的一部分。Yue n早期尝试报道在自动计量部分代表了建设性的立体几何实体造型技术(CSG)。从平面面和轴分气缸提取的实体模型。坐标点排

7、列在一个树状结构的线性维生成三 个主要方向。一个简单的技术，直径和径向尺寸也报告。其他早期作品中自动标 注已总结余等人，最近，陈等人报告更深入研究的自动标注。 他们的方法分析了 维冗余、尺寸方案确定特有的特征模式、选择合适的观点来指定尺寸，并确定适当位置空间的使用专家系统方法。专家系统分析的几何和拓扑结构的特点是尺寸 并确定一个位置的基础上把维度的一套规则相关尺寸特征电流。一维的放置，一个被禁止的地区建造所有随后的尺寸不会存放于此区。这就避免交叉、重叠在两 个维度。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。限制在现有方法的凹槽尺寸是由连续的本质的方法。例如，在陈的方法的特点是要标注的优先次序，以及位置空间维度的决

8、心一次又一次。该方法不适合的位置 尺寸的确定基准，尤其当尺寸很拥挤，在案件的注塑模具板。这是因为一个基准的 位置尺寸会影响另一个维度的位置，可能位于远离当前的维度。摘要本文报告我 们的工作安置问题解决基准尺寸。的主要贡献我们的工作是开发的一种新方法 决定每个数据位置的优化尺寸。使用动态规划的优化方法，该方法克服了序贯方法的局限性，应用于现有的方法。如图的替代形式。2 b是必需的。这个尺寸标签 移向下或向上的位置，用于防止从默认重叠。，如图2 c,转移尺寸标签的获得是通 过打破了单一的延伸线的尺寸分三段：两个水平段由一个斜段连接。在何种程度 上尺寸标签可以转移是由三个因素:(1) a折线法的角度

9、，这是夹角斜段和水平段 尺寸线;(2)边缘之间的距离米尺寸文本和部分边界；(3) fi的特征位置(x fi , y fi )这两个极端立场(i.e.最根本的位置ymaX和最低位置ymin)给出了空间的标签：茕桢广鳓鯡选块网羈泪。ymax I = y f I +(x f I + m) tan aymin I = y f I -(x f I +m) tan a )3.基本特征尺寸数据在基准尺寸、位置的一个特点是指定的水平和垂直距离的位置的借鉴和参考数据 特征。默认的形式的基准尺寸如图 2。当垂直距离是两个特征尺寸小于尺寸标签 的大小（i.e.总和的最小尺寸文本高度和间距尺寸文本相邻 ）。鹅娅尽損鹌

10、惨歷茏鴛賴。3 LUO /1WkJc1ZX1UI/V ukJ IM IL * -rniiLzi JI .汁二口小门图2:基本特征的基准尺寸4自动数据维客观的自动标注系统数据来找到一个最佳位置为每个数据维度。这个过程包括两个阶段的操作：准备阶段和优化阶段。在准备阶段、主要参数的优化过程方便、 就必成立。可行性的尺寸将所有的功能使用给定的折线角度，边缘偏移大小和尺 寸标签也会被测试。在优化阶段，动态规划方法求解。标签位置尺寸可以优化就 不同的标准，包括对应的各个方面的转变，从他们的默认地点，或者最大化使用默 认的形式当做很多当做可能的。 籟丛妈羥为贍债蛏练淨。4.1准备阶段尺寸的特点是第一次被分为

11、一个或更多的特性集。为每一个特征集的特点，存在着至少一种其他的特征集，他们之间的垂直距离小于尺寸标签的大小。 换句话说, 一个特征集的特点，在不能使用的默认尺寸完全非重叠形式的相邻尺寸标签。相 反，最多不超过一个的特征能够使用默认的语句，而所有他人的需要使用替代形 式。有关尺寸标签的设置有一个特点的集合称为维块。配置是指一个维度的表现 形式及块面维度的位置尺寸街区。每个位置尺寸的块，它的形态具有独特的定义。 图3显示两个特征集和他们两个不同维度块配置。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1以简化的解释技术，只有垂直尺寸放置在左手边的部分进行了讨论。该方法开 发一般也可以应用于其它方面的作用。渗釤呛俨匀谔鱉调

12、硯錦。图3。特性集和不同结构尺寸的块dimension block rfjdimcDisioti block J；seis and dinicnsioii blocks.dicnension hlock c/?dimmEion blok di、r'datufe J KtX?fcatii t、曰f；丈.oc31削1诃U.QC1：.：10 Jl：in：Dinwnsiou blocks 曲 diflrcnt conHuraiioiis.定义1：有效的配置。一个配置一个维度块有效如果没有重叠，在任何一个维度的 标签尺寸阻挡、每个维度标签的关键在于它的极端的立场。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。组块的尺寸

13、如图3b是有效的。两个例子配置如图无效的第四位。 配置如图。4a 是无效的，因为两个维度标签重叠。对于配置如图。4 b、扩展线的尺寸的标签14.00最低的地位，而所需的位置尺寸标签超过该最低的位置。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。定义2:极度的配置。有两个极端的配置：至上和最低配置。一个层面是在最块（最 低）配置维块是有效的，并且是在一个位置，任何其他位置较高（较低）的结果导致 了一个无效的配置。配置一个维度的极端的块 di得到用Ymax贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。i 和 Ymin图4。配置一个维度的无效块卫) Overlap of dimension tags.(b) Dimension tag lies

14、beyond extreme position图5。在极端的配置尺寸块33.00A dimension block at the upmost configuration.A dimension block at the (b downmo s I conligura lion”图5显示一个维度的一块在其至上的配置。不能移动更上一层楼，因为尺寸的标签29.5最高位置。图5 b显示在一个维度最低配置块。因为它不能进一步向下 尺寸标签14.00是最低的位置。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。配置一个维度的极端的区块中的两个重要参数，将被用于优化过程。他们同样有 用的测试是否可行的特征尺寸没有任何重叠尺寸标签。

15、研究表明，两种性质是有 用的在发展一种极端的确定方法配置。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。性质1:。在一维块至上（最低）结构,它的维度中，至少有一个标签是在至上（最低） 的位置。性质2:。一个维度有有效的配置块当且仅当它有极端的配置。性质1能经受的矛盾。假设一个维度是在最块（最低）配置，以及其任何尺寸标签 在他们至上（最低）位置。因为所有的尺寸标签并没有达到至上 （最低）的位置,他 们就都可以被移动（下）同时向上的效果是相同的，直到他们中的任何一个人到达 了它的至上（最低）的位置。当所有尺寸标签同时移动的效果是相同的尺寸标签不 重叠,从而产生的配置是否还有效和较高（较低）的位置比原来的配置。假设这违 反

16、了原来的配置是至上（最低）的配置。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。性质2可以直接可证。给定一个有效的配置，尺寸块（向下）向上移动到一个或多 个标签维度及其至上（最低）的位置。因为所有的尺寸标签同时移动的效果是相同 的，重叠不发生。此外，维块动摇向上（计）不应受到任何进一步的配置，因为它的 维度中，至少有一个标签是在至上（最低）的位置。根据定义2,因此而产生的配置 至上（最低）的配置。另一方面，很明显,如果一个维度块极端配置，然后它有一个 有效的配置,因为极端的配置,通过定义、有效。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。性质2表明,结构的一个维度的极端块可以通过调查极端立场空间的标签在一个街区。一个维度的配置,可以通过指

17、定的尺寸yi, i =1, 2, . . ., n ,，而yi是功能设置 fi 位置的标注问题的特征。这就意味着 fi 是以升序排列的垂直位置（i.e. y f i > y f j if i > j ）.然后,为了避免重叠的标签尺寸、位置与尺寸的标签，给出了 ：驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。yi = （i - 1） x SIZE+ y1； ni > 2 （2）在尺寸大小和尺寸标签的位置y1是第一特征尺寸标签（f1）的集合。y1也用作参考 位置的尺寸块。配置有效的全部尺寸的标签必须躺下自己的至上地位，通过实验1。那就是:Ymax I > yi 和 Ymax i > （ i

18、-1）x SIZE + yi上述的关系必须满足所有的i。因此，最高允许值为yi取决于：Min IymaxI-（i - 1） x SIZE（3）Eq。2赋值与yi，则一个或几个yi与ymax相等。其他的yi都小于ymax。因为没有其他较大值结 果的yi配置,满足：ymaxi > yi ,结果配置，如果有效，则是最根本的配置。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。然而，在这种情况下可能的一些 yi由公式2小于ymin i .因此，对每个yi进行检查。如果所有的i 满足yi > ymin i，然后最根本的配置就被发现。如果所有的i满足yi < ymin i，然后配置是无效的,而不能找到至上配置。由

19、性质2可得，该特征设置 fi没有任何有效的配置。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。为找到最低配置yi >何“对于所有的i和最低允许值为yi取决于：Max I ymin I -（ i - i） x SIZE一个多尺寸块，如果两者极端配置的所有尺寸块可以发现成功，那么它是可行的，将尺寸标签在每个尺寸块没有任何重叠。然而，它仍然是可能的，一个一维块尺寸标签与一个维度重叠标签另一层块。下一步是测试它是否是可行的所有尺寸块没有任何重叠。性质3,下面的说明，将有助于解释的程序执行此测试。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。性质3: 一个有效的配置总能构成两种极端之间的一个维度的结构块。性质三容易观察。从最低配置， 尺寸内尺寸

20、块可移动的同时由同一数额，这样，其尺寸标签 没有达到其最上面的位置。根据定义 i,配置在这个位置是有效的。当一个维度标签达到其 最上面的位置，最上面的尺寸块就达到了最高配置。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。测试的可行性，把所有的维度区域非重叠、特征在一个特征集的第一顺序排序的特点参考y f i的位置然后分类特征集递增的根据他们的第一个y f i的位置特征。第一维块di被放置在其最低配置Ymin i。第二个特征集，维块d2在它被放置或最低配置 Ymin ,当Ymin高于顶部的di,或者 在Ymin和Ymax范围内，d2处于di上部。根据性质3,对于d2，后者也是一个有效配置。否则，离 开块重叠的尺寸di，

21、就找不到有效地d2配置。这个过程将重复进行，为下一个维度的有效配置块，直至全部尺寸的块发现，无论一个有效的配置或终止无法找到一个维度的区域。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。4.2优化阶段在准备阶段，最配置每个维度块，这是肯定的，发现两个重叠的标签尺寸了维度两 个相邻块尺寸街区之间是可以避免的。确定最适配置，每一个维度的街区，动态规划的方法是使用。维块顺序划分为根据他们的参考位置，例如：以上。确定过程的 配置尺寸块是分阶段S，i = i，.，n，其中i决定配置的尺寸块bi。在每一个阶段si，每个可能的配置bi对应一个状态ti，j。换句话说状态符合j关于i的配置维块 bi，一个状态ti，j的选择基础对应阶段

22、si，全面反映在函数s（ti，j ），这是由递归关 系：S（ti，j ） = Min k_Ci （ti，j，ti-i，k）+Si-i（ti-i，k）_推理出来的。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。Ci(ti, j , ti-i,k)是基础函数的反映：1、维块bi和bi-1之间的交互作用分别对应状态ti, j 和ti-i,k。2、偏离的尺寸块是基于它的配置：3、尺寸的重叠区块bi , bi-i： 4、重叠 区块的维度bi和一系列称为 “禁止区”的区域。禁地区用户指定的，通常是地区 其它维度标签已经放置由用户，从而不允许任何进一步的位置尺寸标签。 凍鈹鋨劳 臘错痫婦胫籴。最优解取决于Min jSn(tn, j

23、)。状态集合ti, j , i = 1, ., n产生这种最佳的配置， 是一套出最优位置空间的标签。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.3状态解析根据性质3. 一个尺寸块bi的两个极限配置之间的任意配置都是有效配置，因而在每一个阶段都有无穷多个选择。为了能够使用动态规划法，离散化是必要的，以 便有一个有限数的状态ti, j来对应每一个阶段Si。最简单的方式是离散提取一个固 定数量的方向一致的Ymin到Ymax。然而,这种方法不是一个有效的方法利用来计算 资源。因为Ymax -Ymin给予的维块di的范围会非常宽。由1式明显看出，有所有特点 的维块di对于X f有最大价值，给出了一个大的范围，而与X f的

24、小值给一个小范围。 拥有一批固定的状态，这些尺寸块具有大范围将有粗糙的决议，和那些小范围将有良好的确定性。另一方面，一个尺寸块的一个大范围，可能是最有效的配置附 近的极端的配置将重叠周边尺寸块。这最好的解释了一个例子：如果顶部位置的尺寸块di的最高配置高于最低位置的尺寸块di+1在它的最高配置Ymax，然后维块di 在配置接近最高配置时必须与维块di+1重叠。同样的理论也适合于最低配置。因 此，对于每一个维块di，在一个可行的范围内，YFmax i和YFmin的特点之间的差异 定义为：鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。YFmax I = Min( Ymax i , Min n>j>I ( Ym

25、ax j - SIZEX ni )硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 YFmin I = Max( Ymin i , Max i>j A 1 ( Ymin j +SIZEX nj )阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。其中ni和nj分别是维块di和dj的尺寸标签。用这个定义的可行范围，总会引发的 配置与相邻密度重叠区块排除在可行的范围内。一个固定的分辨率，0.5毫米，和指定的状态数除以给定阶段是可行的范围的给定的结果。氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。4.4缺损函数整体缺损的某个阶段和缺损函数Ci (ti, j , ti-1,k)分别是向量及向量值函数。一个由五 个元素组成的缺损向量ci , i = 1, . . . ,5看

26、出降序排列的重要性。若i < j.，那就要考虑到ci比cj更重要。动态规划的过程中需要选择最低的成本 ，因此成本向量比 较是必要的。比较两种成本向量分析组件。比较始于第一个部份，并认为这是最重要的。如果第一个组件成本向量相等， 则比较继续到下一个组件，它被认为是 不重要的。比较一旦停止相应的一对组件就不平等。也就是说，比较是基于成本向量的第一双组件，并且不相等。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。最佳缺损函数的第一个组分方程c1(ti, j , ti-1,k)用于设计解决维块di与di-1以及禁止 区ri之间接近重叠的不利性，可给出方程式：怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。c1(ti, j , ti- 1, k)

27、 = OA(ti, j , ti-1,k) + 艺OmR(ti, j )谚辞調担鈧谄动禪泻類。当di与di-i之间没有重叠时OA(ti, j , ti-i,k)= 0。若有重叠，则OA(ti, j, ti-i,k)被赋予一 个很大的值。OmR ( ti, j )是处理维块di在状态ti, j和禁止区内相应配置重叠的最佳缺 损函数，所有OmR代,j)的总和用于考虑在禁止区内的重叠，若 di与Rr没有重叠， 则Rm. OmR (ti, j ) = 0。同样的，若有重叠，贝U OmR (ti, j )可以取一个很大的值。嘰觐詿缧 铴嗫偽純铪锩。接下来的四组分方程(C2, C3, C4, C5)可分为

28、四个sub-cos函数返回一个值，反映了四种不同配置 标准。c2, c3, c4, c5与sub-cost功能之间的映射是由用户决定的。这使用户能 灵活地决定标准的相对重要性。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。这是可取的，一个尺寸块可以放在这样的功能在中东的特征尺寸与默认配置。这被认为是默认配置的尺寸块。该sub-cost功能DV (ti, j )是设计来衡量j th结构在默认配置下尺寸块di偏离的程度，偏差可估计的差异之间的平均位置的特 点是尺寸，和平均位置的尺寸标签在个配置。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。=其中ni是尺寸块di的数量标签，yi, j是jth结构上尺寸标签的位置y :是位置的特 征。总结了所有尺寸标签和特征的尺寸块。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。单独使用DV(ti,j )作为唯一的sub-cost功能。数量a通过缺损函数Ci (ti, j ,ti 1,k)计算出来的缺损不能区分一个区域，包括维块di的偏差，在区域内所涉及 的由a1得到的维块di与由a2得到的维块di-1的偏差，且a1+a2=a=因为总偏差量相同 的两个区域，缺损函数的基于函数dv (ti, j )，这将使得两个区域有相同的缺损。该 sub-cost功能DN(ti, j ),计数的数目尺寸块是不是在默认配置，可以用来解决 这个问题。它可以从原区域被分配到另一个分量方程给出一个较低的成本