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论文题目：基于语义的压铸模浇溢CAD系统建模设计方法研究
一、论文研究内背景及意义
模具工业作为 21 世纪普遍应用的基础生产工艺，其发展水平的高低成为衡量国家生产力的重要指标。尤其是在飞速发展的今天，压铸件产品的各类指标参数近趋于完美。目前，我国已成为使用各类模具的大国，随着“中国制造 2025”的到来，智能制造将更一步促进模具产业的发展，实现模具工业的再一次腾飞。压铸生产在模具制造领域享有举足轻重的地位，因为其工艺步骤精简，并可在短时间内实现压铸件产品的大批量生产等特点，被众多企业重视并投入研究。
压铸也称为压力铸造，成型原理概括为，熔融状态下的金属液在压铸模具的引导下，在高压下，快速充填满型腔并凝固成型，进而得到压铸件产品。相比较于其他生产工艺，压铸具有产品质量好、生产效率高、经济效果优良等优点。
虽然压铸具有以上优点，但该技术因为其独有的特性，在实际应用推广中具有一定的难度。压铸金属液的充填，是力学、流体动力学、热力学等交叉学科范畴，其充填的质量水平取决于金属液的温度、粘度等物理参数、压铸件尺寸参数、浇溢系统设计合理性等。上述参数如果超出合理的预设范围，压铸件往往会产生裂纹、夹渣及使用寿命短等缺陷。因此金属液的充填形态对压铸件质量起着决定性的作用，也是一个合格压铸模具设计的关键。
压铸过程是一个循环过程，其过程大致如下图所示。传统的压铸生产首先确定生产工艺参数，包括压铸机板规格、压射比压、金属液流速等。然后开始计算浇注系统尺寸及布局，上述步骤将影响压铸成型效率、试模次数和生产的综合成本。
二、国内外压铸模CAD研究现状
1、国外压铸模CAD研究现状
国外压铸模 CAD 的起步较早，发展迅速，从最早期的只计算压铸工艺参数，使用计算机进行温度场、应力场的数值模拟，到专家系统在压铸模具设计中的应用，建立结构、设计、报价知识库，为模具设计提供专业性推荐指导。将近十年来外国研究人员的论文工作，叙述如下：
第一阶段中，CKKwong 等人，针对有限元分析在模具设计领域所存在的缺陷，提出一种基于 AutoLISP 和个人计算机联立的压铸计算机辅助设计系统，采用自动化算法模具设计，结合量化数据和经验指导，制定建模实现程序及布局设计，使得模具设计更加精准。但出图模具大多是标准件设计，不够灵活，很难满足现实复杂压铸件的生产需求。Ferreira 等人，采用热室工艺的先进压铸制造方法。这种方法涉及到的虚拟样机技术，快速成型，P-Q2 分析和数值控制（NC）连接到传感器来实时控制压铸工艺参数。这种方法优化压铸制造工艺参数降低压铸设计的时间，但没有解决下层的浇注系统设计。
第二阶段中，Abdalla 等人，提出了一种基于知识的系统来提升创新概念设计，市场全球化和技术的进步需要快速适应客户的需求，所开发的系统为用户提供了集成和灵活的创新设计环境，以提高他们创造性的概念思维。这样的设计环境，需要整合许多部分组成，即在设计过程中，采用一个高度协作的互动人机界面创新的工具和设计知识，利用 Web 应用程序，集成各种创造性方法。
2、国内压铸模 CAD 研究现状
国内压铸模 CAD 研究工作相比较于国外来说起步较晚，随着我国制造业的崛起，压铸这一行业也开始在飞速发展的今天越来越有话语权。在国家的号召下，某些压铸企业和模具技术重点实验室也着手相应研发，但更侧重于中小型专用系统。
华中科技大学在基于变形设计技术，提取出现在浇注过程中的零部件特征，分析浇口特征、浇道特征之间的依附关系，约束关系，将这种特征关系转化为浇注系统的建模框架，通过多特征组合创建特征库。但该浇注系统结构样式相对固定，适用范围不宽泛。在随后的时间里，华中科技大学持续展开对压铸模 CAD 的研究，提出在 UG 平台上，通过二次开发的方式，利用参数化技术实现分型模块、浇溢模块、各模块之间参数传递，完成零部件的参数化建模，为压铸模 CAD 系统创建提供了理论基础。但大多浇溢结构及模架都是标准件设计，在实际生产中存在不够灵活的弊端。大连理工大学提出一种浇口、浇道位置优化方法，在金属液填充理论的基础上，于建模软件中进行初始建模，再通过有限元分析技术验证优化程度，该种方法可以最大限度的减少试模次数，为整个压铸模具设计技术的发展提供有效参考。除此之外，太原理工大学也进行了相关压铸模 CAD 研究。
三、论文课题来源及主要工作
本课题来源于校企合作项目《压铸模流道CAD》。论文主要由以下几个章节组成：
第一章阐述了本文的研究内容及意义。首先介绍了压铸模设计技术基本知识，然后分析了压铸模 CAD 与语义建模技术的国内外研究现状，最后讨论了压铸模CAD 的发展趋势。
第二章以压铸模具浇溢系统相关知识为基础，给出了浇溢语义单元的相关定义，进而提出基于语义的浇道模型设计方法。
第三章阐述了基于语义的压铸模 CAD 浇溢系统的总体设计及实现方案，介绍了系统的开发流程和模块设计方案，研究了系统开发相关技术，给出了系统实现步骤。
第四章首先探讨获得压铸工艺参数，其次对系统中部分语义单元的设计过程、实现算法和设计思路进行详细讨论。
第五章给出了系统菜单界面，并通过相关实例验证其可行性，并对系统进行了测试分析，验证本方法的高效性。
四、论文研究提纲
目录
第一章 绪论
1.1 研究内容及意义
1.1.1 压铸模具概述
1.1.2 压铸模具设计技术
1.1.3 问题的提出
1.2 国内外压铸模 CAD 研究概况及发展趋势
1.2.1 国外压铸模 CAD 研究概况
1.2.2 国内压铸模 CAD 研究概况
1.2.3 基于语义的建模技术研究
1.2.4 压铸模 CAD 研究方向
1.3 课题来源及主要工作
1.4 本章小结
第二章 压铸浇溢语义模型
2.1 浇溢语义模型创建
2.1.1 浇溢语义单元概念
2.1.2 语义单元基本属性
2.2 浇溢语义单元划分
2.2.1 浇口语义类
2.2.2 浇道语义类
2.2.3 排溢语义类
2.3 浇溢语义单元封装
2.3.1 面向对象的封装技术
2.3.2 浇溢语义单元的封装
2.4 基于语义的浇溢系统设计方法
2.5 本章小结
第三章 CAD 系统总体设计
3.1 系统设计流程
3.2 系统组成构架
3.3 系统开发方案
3.3.1 CAD 系统开发平台
3.3.2 UG/Open 系列工具
3.3.3 NX Open Wizard 环境设置
3.3.4 UG Journal 的应用
3.4 参数化设计
3.4.1 参数化设计概述
3.4.2 CAD 参数化设计
3.5 本章小结
第四章 系统语义模块设计方法
4.1 压铸工艺参数
4.1.1 高层参数单元
4.1.2 中层参数单元
4.1.3 底层参数单元
4.1.4 参数检查
4.2 浇口类语义
4.2.1 扇形内浇口语义
4.2.2 切型内浇口语义
4.3 浇道类语义
4.3.1 切型横浇道语义
4.3.2 浇道连接语义
4.3.3 环形浇道语义
4.3.4 其他浇道语义
4.3.5 剖面变化分析
4.4 排溢类语义
4.4.1 渣包语义
4.4.2 排气语义
4.5 系统加密
4.5.1 硬件加密锁
4.5.2 MAC 地址加密
4.6 本章小结
第五章 系统实现与实例分析
5.1 系统实现
5.2 实例分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
五、论文研究进度安排
20XX年11月01日-11月07日 论文选题、
20XX年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料，填写《任务书》
20XX年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料，撰写开题报告
20XX年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告
20XX年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿，上交指导老师
20XX年02月16日-02月20日 完成论文修改工作
20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订
20XX年03月21日-04月10日 论文答辩
六、论文参考文献
[1] 李荣德，于海朋,袁晓光.压铸技术及压铸合金的发展与应用[J]. 机械工程学报,2003,39(11):68-73.
[2] 宋满仓. 压铸模具设计[M]. 电子工业出版社, 2010.
[3] 黄尧, 黄勇. 压铸模具设计实用教程[M]. 化学工业出版社, 2014.
[4] 江昌勇. 压铸成形工艺与模具设计[M]. 北京大学出版社, 2012.
[5] 卞冬琛, 许映秋, 祝得胜,等. 基于 KBE 的压铸型浇注排溢计算机辅助设计系统研究[J].铸造, 2003, 52(11):1097-1100.
[6] 谢友柏. 分布式设计知识资源的建设和运用[J]. 中国机械工程, 1998, 9(2):16-18.
[7] 白苏诚. 基于语义的轮胎 3D 花纹 CAD 系统设计[D]. 合肥工业大学, 2015.
