汽车方向盘模具分型面的智能化设计

针对方向盘模具的设计中，其分型面人工设计花费时间较长，且较为复杂的问题，提出了一种基于分型线自动形成分型面设计方案。首先在方向盘上提取出完整的分型线，然后运用切割法将完整的分型线进行切割，将切割下的分型线通过弗雷歇距离相似度算法在曲线实例库中进行匹配，逐个成面，最终将各个离散面缝合为一个完整的分型面。基于UG二次开发，通过编程完成以上系统的设计，实现不同分型面的生成。实例表明，该分型面自动化系统能够极大提高生产效率，且生成的分型面符合加工要求。

近年来，随着计算机辅助技术的快速发展，UG、SOLIDWORKS 和CATIA 等三维建模软件的二次开发技术已广泛应用于工程设计中，彻底改变了传统的设计方法。在模具分模技术方面，许多国内外学者对其进行了深入研究，并取得了一些成果。在分模技术中，分型面的设计[1] [2] [3] [4]尤为关键。邵健提出了一种基于几何推理的分型面生成方法[5]，该方法针对不同类型的分型线采用不同的规则来生成分型面。周振勇提出了一种确定分型线的方法，消除了侧凹面对分型线确定的影响，并引入了优化因子来对候选分型线进行评价优化[6]。然而，这种方法不适用于带有曲面的零件。因此，在模具分模技术[7]的研究中， 仍然存在对带有曲面零件的分型面生成方法的问题。

对于这个问题， 需要进一步的研究和探索， 以寻找更有效的分型面设计方法，以满足工程设计的需求。

本文对已有的方法进行总结并优化， 以UG/Open 作为二次开发平台[8]， 其设计的基本原理为：1) 自动提取完整分型线并对其进行优化。

2) 对提取的完整分型线进行多次分割， 获取多段分型线。

3) 总结成功案例的设计方案，将这些方案通过实例的方式存储在实例库。4) 将多段分型线通过匹配实例库得到对应的做法， 然后将他们全部缝合为整体分型面。

5) 最后智能检测是否有漏面和烂面， 若存在则进行修复， 确保最终获得的完整分型面不存在漏洞，提高最终分型的成功率。实现汽车方向盘模具[9]分型面的智能自动化设计[10]。

2. 分型线的自动提取 2.1. 分型线的初步提取 在制造业中，模具分型线是指用于分离模具中两个或多个零件的分界线，其主要作用是确保模具在开模时零件可以顺利脱离模具，同时保持零件的几何形状和尺寸的精确性。模具分型线的设计和位置对于模具的制造和零件的成型至关重要。

针对方向盘产品这种自由曲面零件， 可以首先进行有限元分析[11]， 对其进行有限元网格化离散处理， 得到各组成面的法线与脱模方向的角度，然后通过抽取其最大转角线来初步确定分型线，如图1 所示。

2.2. 优化分型线 由于在分模过程中对于分型面的精度要求较高，如果分型面产生了褶皱，就极容易导致分模失败。

而分型面产生褶皱的原因是由于建模误差等原因，导致分型线存在缺陷，部分分型线存在自相交，不连续等情况， 如图2 所示。

因此， 要想提高自动分模的成功率， 首先要对分型线进行优化， 使其变得光顺， 进而使得自动生成的分型面更加平整。