[發(fā)明專利]一種基于磁力的復雜模具設(shè)計及脫模方法

有效

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• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111284016B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂琳;孫玉璐;劉培慶
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/379;B33Y50/00;B33Y40/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于磁力的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，包括以下步驟：

輸入待制造模型，差集運算后得到初始模型；創(chuàng)建待制造模型的內(nèi)部模型；初始模型與內(nèi)部模型進行差集運算后獲得外部模型；

將內(nèi)部模型進行分割處理，形成能夠取出的模具模塊；每個模具模塊的拼接面處均設(shè)置凹槽，凹槽內(nèi)用于放置磁鐵；

將外部模型進行分割處理，同時挖孔得到材料澆灌口；

設(shè)置模具實體，在凹槽位置放入磁鐵進行組裝，組裝后通過澆灌口進行澆灌，待冷卻凝固后進行脫模處理；

內(nèi)部模型進行分割處理的步驟包括：對填補的內(nèi)部模具部分進行基于Voronoi圖的分割處理，使其能夠通過最終成型的模型的孔洞或孔隙成功取出；

基于Voronoi圖的分割處理的具體過程包括：

計算最終要制作成型的模型所具有的孔洞或孔隙包圍球的直徑D；

對內(nèi)部模型進行表面CVT處理，即基于質(zhì)心的Voronoi細分，獲得內(nèi)部模型表面種子點對應(yīng)的粗粒度三角網(wǎng)格；

對內(nèi)部中空部分的內(nèi)部模型的表面進行Voronoi分割；

獲得經(jīng)過分割的模具的包圍球的直徑L。

2.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，得到初始模型的具體步驟包括：創(chuàng)建一個能包圍住待制造模型的簡單模型，將創(chuàng)建的簡單模型作為外殼，與待制造模型進行差集布爾運算，得到整體的待分割的初始模型。

3.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，所述獲得外部模型的具體步驟包括：根據(jù)初始模型，創(chuàng)建一個能夠包裹住待制造模型內(nèi)部中空部分的內(nèi)部模型；將內(nèi)部模型與初始模型進行差集布爾運算獲得外部模型。

4.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，

若LD，由于模具成型后為剛性，則增加5個種子點的個數(shù)，重新進行對內(nèi)部中空部分的內(nèi)部模型的表面進行Voronoi分割；若LD，則內(nèi)部模型表面分割完畢，記錄種子點的個數(shù)n的值；

對最終獲得的內(nèi)部模具的表面分割結(jié)果進行加厚處理，加厚的厚度應(yīng)超過所選擇磁鐵的寬度或直徑。

5.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，每個所述模具模塊的拼接面處均設(shè)置凹槽，凹槽內(nèi)用于放置磁鐵的具體過程包括：

根據(jù)模型打印大小選擇合適大小及形狀的磁鐵；

根據(jù)選擇的磁鐵的截面新建符合所選磁鐵大小形狀的簡單模型A，其邊長或直徑加上打印精度d，該打印精度d需要根據(jù)不同的3D打印機來確定；

對分別選擇模具模塊的每一個分型面，使用相鄰的兩塊模具模型拼接部分別包裹模型A，并且與模型A進行差集布爾運算，生成模具拼接處的凹槽。

6.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，通過3D打印得到經(jīng)過分割的模具實體，在凹槽位置放入磁鐵，利用磁力將各個模塊部分組合在一起，脫模時易于拆卸。

7.如權(quán)利要求1所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，外部模型進行分割處理，具體過程包括：

在高斯球上均勻隨機采樣k個候選的脫模方向d₁，d₂，d₃……d_k；

對于每一個候選的脫模方向，計算不可見的區(qū)域面積a，選擇使得不可見區(qū)域面積a最小的一個方向作為一個脫模方向。

8.如權(quán)利要求7所述的復雜模具設(shè)計及脫模方法，其特征在于，

根據(jù)選擇的脫模方向，在外部模具的內(nèi)表面找到一個面F1，使得這個面的法向能夠最好地與所選的脫模方向匹配；

使用貪婪區(qū)域增長方法，根據(jù)外部模具內(nèi)表面的每個面的法向與脫模方向的夾角θ2°的約束，將每個面F1分配到內(nèi)表面的部分區(qū)域f1中；

根據(jù)上述區(qū)域f1將這一部分的外部模具切割出來；

對剩余模具重復執(zhí)行上述步驟直到所有面都被分配。