摘要对于模制件，包括产品模型的侧凹特征和自由曲面，提出一种自动确定分型线的新方法。这个简短的过程包括：1）通过识别侧凹特征和应用有限元的方法将产品实体模型转换成离散曲面模型来简化产品模型；2）根据网格法向量和分离方向之间的夹角，把复杂的曲面分解成单个的曲面来确定网格的能见度；3）根据合并规则和通过搜索两个面组中的最大边缘循环来确定分型线的方法，把过渡曲面合并成可见/不可见的曲面组。示范案例的结果显示，使用这个方法可以很容易地确定分型线，也可以大大提高注塑模具设计的效率。61755

1  引言

    型腔和型芯模具重要的工作部件，它们直接影响产品的成型。对于大多数模制品来说，模架，浇口，流道和冷却通道的设计对形状和产品结构不敏感。因此， 当产品的形状和结构相似时，可以把设计方案毫无变化地复制过去。然而，即使产品的形状和结构有小小的改变，都会对模具型腔和型芯的设计方案造成影响。

对于模制品来说，型腔和型芯的设计过程包括三个相关的任务，即确定开模方向，分型线和分型面。分型线的确定起着重要的作用, 不仅影响分型面还影响模具的结构和成本。对于一些常规的产品，很容易确定分型线，对于一些不常规的，则很难确定。在一般的模具型腔设计过程中，确定分型线极大地取决于模具设计师的经验。虽然这种设计方法取决于设计师的经验且也有它的优点，但自动确定分型线仍是这一研究领域的主流。

2  文献综述

    一些研究已经在这个研究领域上完成。Ravi为计算机辅助分型线和分型面设计提出了九个标准[1]，并找出了通过投影轮廓线沿脱模方向进行拉伸来确定分型线和寻找拉伸实体和部件实体的相交曲线的方法[2]。Ganter[3] 在计算机辅助分型线设计上为铸造模式生产提出一种算法，这种算法就是通过分割模制品来获得平面分型线。Tan[4]提出了通过把产品的面分成三角形和把面分成可见的，不可见的和简化面三类的方法来生成分型线。Weinstein[5] 把产品表面分成凹区和凸区来确定分型线，王[6] 通过切分产品的三维CAD模型来确定分型线。Nee[7]根据他们对脱模方向的取向和通过这些表面组的最大边沿回路来确定分型线，把产品表面分成三组。Zhou[8]改善了Nee的方法和考虑侧凹特征在分型线的确定上的影响。与此同时，引入了优化因素来对候选分型线进行评估。

虽然这些研究提出了不同的方法来自动确定分型线，但它们只适用于简单的产品模型，且当产品模型是复杂的时候，包括自由表面和侧凹特征，会得到不合理的分型线。在本文中，我们经过结合所有以上这些方法的优势，为这一问题提出一种改进的方法。在我们的方法中，第一步是通过抑制侧凹特征来简化产品模型。简化后，运用有限元的方法，产品模型将转化成离散曲面模型。然后根据网格的法向量与脱模方向的夹角可以决定网格的可见性，并且复杂的表面将分离成单一的表面。最后，分型线将取决于调整所有过渡表面变成可见的或不可见的表面组和查找这两个面组的最大回路。

3  基本概念

3.1  表面的可见性

产品模型的表面包括平面，锥面和自由曲面。图1显示了表面的三种类型文献综述，即(a) 平面；(b)锥面；(c)自由曲面； PD为脱模方向，Li为面Fi的法向。对于平面来说很容易确定其可视性，因为法向是唯一的。但很难确定锥面和自由曲面的可视性，因为他们的法向是不是唯一的。对于锥面和自由曲面，整个表面是可视的，不可视的或者是可视，不可视和过渡类型的混合。锥面和自由曲面的可视性可以通过以下表达式来确定[9]，即(1)如果PD⋅Li≥0,说明表面是可见的，(2)如果 PD⋅Li<0, 说明表面不可见，(3)如果PD⋅Li不能确定，那么表面是可见，不可见和过渡的混合类型。