一种压铸模浇注参数化设计系统及其方法

摘要

本发明公开了一种压铸模浇注参数化设计系统及其方法，包括：浇口设计模块、流道设计模块、3D浇道设计模块、排溢系统设计模块、分析修改设计模块；浇口设计模块包括：扇型浇口设计单元、切型浇口设计单元、内浇口设计单元；流道设计模块包括：分支流道设计单元、台阶流道设计单元、分流锥设计单元、料饼设计单元、流道连接设计单元；3D浇道设计模块包括：3D扇型浇口设计单元、3D流道设计单元、3D切型浇口设计单元、3D内浇口设计单元；排溢系统设计模块包括：渣包设计单元、排气设计单元；分析修改设计模块包括：剖面变化分析设计单元、特征变参数修改设计单元。本发明很好的规范了浇注系统设计流程，缩短了浇注系统设计时间，提高了设计效率和质量。

说明书

技术领域

本发明属于压铸模具工业的技术领域，涉及一种压铸模浇注参数化设计系统及其方法。

背景技术

目前多数压铸企业在流道设计环节都是由使用CAXA、AutoCAD、CATIA、UG等通用CAD软件手工绘制2D草图，延开模方向进行定向拉伸，流道成型后针对细节拐角手动修改。由于流道结构的复杂性，传统的二维CAD设计方法无法准确直观的表达出浇道各模块信息，而大型通用三维CAD软件虽然功能强大，但存在专用性低等问题，迫使用户在压铸模流道设计过程中采用近似化处理和大量手工重复操作，严重影响设计效率及质量。从设计结果看，通用CAD绘图软件大多以点、线、面、体为基础进行设计，现有的压铸模流道设计方法和辅助设计系统在支持流道产品概念设计、创新设计方面，尚有较大欠缺，正如西安交通大学谢友柏院士所提出，传统的CAD系统是以几何特征作为过程主导，与设计的实际过程不一致。在流道设计中，传统CAD设计方法的弊端主要表现在：

I、流道各模块实现过程，需要设计人员进行大量重复操作，效率低；

II、以传统点、线、面等几何特征为主导的设计，区分度不大，不同的设计人员的设计方法无法统一，设计信息表达分散而不完备；

III、不利于压铸流道设计的后续扩展设计，如流道分析模型的建立和进一步优化改进等。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的不足之处，提出一种压铸模浇注系统的参数化设计及其方法，以期能实现压铸模浇道参数的反复修改，并快速高效完成常见压铸模浇道的设计，从而能规范浇道的设计流程，提高浇道设计效率和质量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种压铸模浇注参数化设计系统的特点包括：浇口设计模块、流道设计模块、3D浇道设计模块、排溢系统设计模块、分析修改设计模块；

所述浇口设计模块包括：扇型浇口设计单元、切型浇口设计单元、内浇口设计单元；所述内浇口设计单元又分为基于扇型浇口的内浇口设计单元和基于切型浇口的内浇口设计单元；

所述流道设计模块包括：分支流道设计单元、台阶流道设计单元、分流锥设计单元、料饼设计单元、流道连接设计单元；

所述3D浇道设计模块包括：3D扇型浇口设计单元、3D流道设计单元、3D切型浇口设计单元、3D内浇口设计单元；

所述排溢系统设计模块包括：渣包设计单元、排气设计单元；

所述分析修改设计模块包括：剖面变化分析设计单元、特征变参数修改设计单元；

所述扇型浇口设计单元首先对给定的扇型浇口曲线进行拉伸处理，形成横浇道面；然后，在给定的扇型浇口导线的末端生成入口面，再对所述横浇道面和入口面进行扫掠和拔模处理，从而生成扇型浇口；

所述切型浇口设计单元首先根据给定的切型浇口曲线及关键点确定剖面草图位置，再接收相应切型浇口剖面特征参数，用于创建多剖面草图，然后，在所述切型浇口曲线的末端生成有锥度的2D缓冲包，从而生成切型浇口；

所述基于扇型浇口的内浇口设计单元根据内浇口不同的流出角度对给定的扇型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的扇型薄面；再对所述扇型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到扇型加厚体；然后，基于所述扇型加厚体对所述横浇道面进行拔模处理，得到扇型内浇口；

所述基于切型浇口的内浇口设计单元根据所述内浇口不同的流出角度对给定的切型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的切型薄面；再对所述切型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到切型加厚体；然后，对所述切型加厚体进行拔模处理，得到切型内浇口；

由所述扇型浇口、切型浇口、扇型内浇口和切型内浇口构成浇口设计特征；

所述分支流道设计单元在给定的分支流道导线的两端分别生成具有高度差的两个分支流道剖面，并依据所述分支流道导线进行扫掠和拔模处理，从而生成分支流道；

所述台阶流道设计单元根据所接收的台阶流道特征参数在给定的台阶流道导线的上方和下方分别生成两个台阶流道剖面，再将四个台阶流道剖面进行拉伸和拔模处理，从而生成台阶流道；

所述分流锥设计单元根据接收的分流锥特征参数在给定的分流锥导线上生成分流锥剖面，然后将所述分流锥剖面与任一分支流道的端面连接后进行扫掠和拔模处理，从而生成分流锥；

所述料饼设计单元根据冷室和热室的不同作用，以给定的基准点为中心在给定的料饼底面线上分别创建不同的料饼草图，再对所述料饼草图进行旋转处理，从而生成料饼；

所述流道连接设计单元选择任一分支流道作为主流道，其余分支流道作为副流道，从所述主流道中选择分支流道的一个端面作为主剖面；从每个副流道中选择任一分支流道的端面作为副剖面；根据给定的流道连接导线对所述主剖面和所有副剖面进行扫掠和布尔运算处理，从而生成流道连接；

由所述分支流道、台阶流道、分流锥、料饼、流道连接构成流道设计特征；

所述3D扇型浇口设计单元将给定的3D扇型浇口曲线投影到给定的分型面上，得到3D扇型浇口投影曲线；然后在所述3D扇型浇口投影曲线的两端分别进行拉伸，得到入口面和出口面，再对所述入口面和出口面进行放样和拔模处理，从而生成3D扇型浇口；

所述3D切型浇口设计单元对给定的分模线进行定向拉伸处理，生成分型面，再将给定的2D草绘线投影至所述分型面下方位置，得到3D切型浇口投影曲线；然后，在所述3D切型浇口投影曲线上创建多个3D剖面草图，并在所述3D切型浇口投影曲线的末端生成有锥度的3D缓冲包，从而生成3D切型浇口；

所述3D内浇口设计单元首先将给定的2D内浇口草绘线投影到所述分型面下方位置，得到3D内浇口投影曲线，根据3D内浇口不同的流出角度对所述3D内浇口投影曲线进行前后扫掠处理，得到不同长度的3D薄面；再对所述3D薄面按照不同方向进行加厚处理，得到3D加厚体；然后，以所述分型面对所述3D加厚体进行修剪和拔模处理，得到3D内浇口；

所述3D流道设计单元在给定的3D流道导线的起始端和终止端分别生成3D流道草绘平面，并对所述3D流道草绘平面进行扫掠处理，得到初步3D流道；再对给定的分型面进行实例几何体处理，得到实例几何面；然后，用所述实例几何面和分型面对所述初步3D流道进行修剪和拔模处理，从而生成3D流道；

由所述3D扇型浇口、3D切型浇口、3D内浇口、3D流道构成3D浇道设计特征；

所述渣包设计单元根据楔形和方形的不同形状，对给定的渣包溢流线进行前后拉伸处理，得到拉伸面；再对所述拉伸面进行不同方向的加厚处理，得到渣包溢流口；然后，基于渣包溢流口创建渣包草图并进行拔模和倒圆操作，从而生成渣包；

所述排气设计单元在给定的单条或多条排气导线的首端创建草图，并进行顺次扫掠处理，从而生成排气道；

由所述渣包、排气道构成排溢系统设计特征；

所述剖面变化分析设计单元从所述浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，在所述分析特征上选择一分析区域，在所述分析区域的两端生成分析点，并指定剖面数，从而生成相应数量的有界剖面，并对所述有界剖面进行面积分析，得到剖面变化分析结果；

所述特征变参数修改设计单元根据所述剖面变化分析结果，对所述分析特征进行参数修改，从而生成新的分析特征；

由所述剖面变化分析结果、新的分析特征构成分析修改设计特征。

本发明一种压铸模浇注参数化设计方法的特点是按照如下步骤进行；

步骤1、给定特征设计参数，包括：各类特征参数、开模方向、分型面、关键点、基准点、浇口曲线、特征曲线、主副浇道面；

步骤2、对浇口曲线和特征曲线进行分类处理，获得扇型浇口曲线、扇型浇口导线、切型浇口曲线、扇型内浇口线、切型内浇口线、分支流道导线、台阶流道导线、分流锥导线、流道连接导线、料饼底面线、渣包溢流线、排气导线、3D扇型浇口曲线、分模线、2D草绘线、2D内浇口草绘线、3D流道导线；

步骤3、获取浇口

步骤3.1、对所述扇型浇口曲线进行拉伸处理，形成横浇道面，再在所述扇型浇口导线的末端生成入口面，然后对所述横浇道面和入口面进行扫掠并拔模处理，最终生成扇型浇口；

步骤3.2、对所述切型浇口曲线和关键点确定剖面草图位置，并根据切型浇口剖面特征参数，创建多剖面草图，然后，在所述切型浇口曲线的末端生成有锥度的2D缓冲包，最终生成切型浇口；

步骤3.3、对内浇口不同的流出角度对所述扇型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的扇型薄面；再对所述扇型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到扇型加厚体；然后，基于所述扇型加厚体对所述横浇道面进行拔模处理，得到扇型内浇口；

步骤3.4、对所述内浇口不同的流出角度对所述切型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的切型薄面；再对所述切型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到切型加厚体；然后，对所述切型加厚体进行拔模处理，得到切型内浇口；

由所述扇型浇口、切型浇口、扇型内浇口和切型内浇口构成浇口设计特征；

步骤4、获取流道

步骤4.1、在所述分支流道导线的两端分别生成具有高度差的两个分支流道剖面，并依据给定的分支流道引导曲线进行扫掠和拔模处理，最终生成分支流道；

步骤4.2、根据台阶流道特征参数在所述台阶流道导线的上方和下方分别生成两个台阶流道剖面，再将四个台阶流道剖面进行拉伸和拔模处理，最终生成台阶流道；

步骤4.3、根据分流锥特征参数在所述分流锥导线上生成分流锥剖面，然后将所述分流锥剖面与任一分支流道的端面连接后进行扫掠和拔模处理，最终生成分流锥；

步骤4.4、根据冷室和热室的不同作用，以所述基准点为中心在所述料饼底面线上分别创建不同的料饼草图，再对所述料饼草图进行旋转处理，最终生成料饼；

步骤4.5、选择任一分支流道作为主流道，其余分支流道作为副流道，从所述主流道中选择分支流道的一个端面作为主剖面；从每个副流道中选择任一分支流道的端面作为副剖面；根据所述流道连接导线对所述主剖面和所有副剖面进行扫掠和布尔运算处理，最终生成流道连接；

由所述分支流道、台阶流道、分流锥、料饼、流道连接构成流道设计特征；

步骤5、获取3D浇道

步骤5.1、将所述3D扇型浇口曲线投影到给定的分型面上，得到3D扇型浇口投影曲线；然后在所述3D扇型浇口投影曲线的两端分别进行拉伸，得到入口面和出口面，再对所述入口面和出口面进行放样和拔模处理，最终生成3D扇型浇口；

步骤5.2、对所述分模线进行定向拉伸处理，生成分型面，再将所述2D草绘线投影至所述分型面下方位置，得到3D切型浇口投影曲线；然后，在所述3D切型浇口投影曲线上创建多个3D剖面草图，并在所述3D切型浇口投影曲线的末端生成有锥度的3D缓冲包，最终生成3D切型浇口；

步骤5.3、将所述2D内浇口草绘线投影到所述分型面下方位置，得到3D内浇口投影曲线，根据3D内浇口不同的流出角度对所述3D内浇口投影曲线进行前后扫掠处理，得到不同长度的3D薄面；再对所述3D薄面按照不同方向进行加厚处理，得到3D加厚体；然后，以所述分型面对所述3D加厚体进行修剪和拔模处理，最终生成3D内浇口；

步骤5.4、在所述3D流道导线的起始端和终止端分别生成3D流道草绘平面，并对所述3D流道草绘平面进行扫掠处理，得到初步3D流道；再对给定的分型面进行实例几何体处理，得到实例几何面；然后，用所述实例几何面和分型面对所述初步3D流道进行修剪和拔模处理，最终生成3D流道；

由所述3D扇型浇口、3D切型浇口、3D内浇口、3D流道构成3D浇道设计特征；

步骤6、获取排溢系统

步骤6.1、根据楔形和方形的不同形状，对所述渣包溢流线进行前后拉伸处理，得到拉伸面；再对所述拉伸面进行不同方向的加厚处理，得到渣包溢流口；然后，基于渣包溢流口创建渣包草图并进行拔模和倒圆操作，最终生成渣包；

步骤6.2、在单条或多条排气导线的首端创建草图，并进行顺次扫掠处理，最终生成排气道；

由所述渣包、排气道构成排溢系统设计特征；

步骤7、分析修改

步骤7.1、从所述浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，在所述分析特征上选择一分析区域，在所述分析区域的两端生成分析点，并指定剖面数，从而生成相应数量的有界剖面，并对所述有界剖面进行面积分析，得到剖面变化分析结果；

步骤7.2、在所述剖面变化分析设计完成后，根据所述剖面变化分析结果，对所述分析特征进行参数修改，从而生成新的分析特征。

本发明所述的压铸模浇注参数化设计方法的特点也在于；

所述步骤3.2中的切型浇口是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤3.2.1、通过访问点函数UF_CURVE_ask_point_data()问询多个关键点的坐标信息，通过拟合曲线函数UF_CURVE_create_joined_curve()将多条连续相切的切型浇口曲线拟合成一条样条曲线；

步骤3.2.2、通过选择所述开模方向，由经验数据创建虚拟流动线草图，并判断金属液的流出方向是否符合设计要求，若符合，执行步骤3.2.3，否则，返回步骤3.2.1；

步骤3.2.3、输入所述切型浇口剖面特征参数，并通过创建草图函数CreateNewSketchInPlaceBuilder()在关键点处创建多剖面草图；

步骤3.2.4、通过所述切型浇口特征参数中流入角度的变化控制各个关键点处的剖面积，从而计算得到每个剖面处的几何信息；

步骤3.2.5、通过扫掠函数CreateSweptBuilder()将多剖面草图顺次加入剖面链表，并以所述样条曲线为引导线创建扫掠体，完成扫掠操作；

步骤3.2.6、在所述样条曲线的末端创建缓冲包草图，通过拉伸函数CreateExtrudeBuilder()生成有锥度的2D缓冲包；

步骤3.2.7、通过对扫掠体和2D缓冲包进行求和操作，并对所述切型浇口剖面特征参数进行修改，从而完成所述切型浇口设计。

所述步骤4.5中的流道连接是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤4.5.1、通过问询面函数UF_MODL_ask_face_data()问询所述主剖面和N个副剖面的中心点及法向量；将主剖面的法向量记为maindir，将N个副剖面的法向量记为elsedir1、elsedir2、…、elsedir i、…、elsedirN；1≤i≤N；

步骤4.5.2、通过问询面的边函数UF_MODL_ask_face_edges()问询所述主剖面和副剖面的所有边，并自动筛选出与开模方向垂直的N+1条上边和N+1条下边，标记主剖面的上边和下边的中点为mainpoint0和mainpoint1，标记N个副剖面的上边中点分别为elsepoint10、elsepoint20、…、elsepoint i0…、elsepoint N0；标记N个副剖面的下边中点分别为elsepoint11、elsepoint21…、elsepoint i1、…、elsepoint N1；

步骤4.5.3、通过直线函数CreateAssociativeLineBuilder()创建起点为主剖面的上边中点mainpoint0和主剖面下边中点mainpoint1、方向为主剖面的法向量maindir的主剖面的上边直线mainline0和下边直线mainline1；

创建起点为第i个副剖面的上边中点elsepointi0和第i个副剖面的下边中点elsepoint i1、方向为第i个副剖面的法向量elsedir i的第i个副剖面上边直线elselinei0和下边直线elseline i1，从而得到N个副剖面上边直线和下边直线；

步骤4.5.4、由主剖面和任意一个副剖面构成任意一对连接组；

针对第i对连接组，通过曲线函数CreateBridgeCurveBuilder()以主剖面的上边中点mainline0的末端为起点、以第i个副剖面上边直线elseline i0的末端为终点，创建第i条上边桥接曲线BridgeCurve i0；同理，以主剖面的下边中点mainline1的末端为起点、以第i个副剖面下边直线elseline i1的末端为终点，创建第i条下边桥接曲线BridgeCurvei1；从而得到N对连接组的上边桥接曲线和下边桥接曲线；

步骤4.5.5、针对第i对连接组，以第i对桥接曲线的下边桥接曲线的端点作为辅助点，以主剖面的所有边和第i个副剖面的所有边作为扫掠边，以主剖面的上边直线mainline0、第i条上边桥接曲线BridgeCurve i0、第i个副剖面上边直线elseline i0为第i次操作的引导线1，并以主剖面的下边直线mainline1、第i条下边桥接曲线BridgeCurvei1、第i个副剖面下边直线elseline i1为第i次操作的引导线2，进行扫掠连接；完成第i对连接组的连接；从而完成N对连接组的连接；

步骤4.5.6、完成所有连接组的连接后，对每次操作引导线1和引导线2的长度、比例进行修改，从而完成所述流道连接设计。

所述步骤5.4中的3D流道设计是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤5.4.1、对所述3D流道导线划分为n段直线和n段圆弧，并分别记为L1，L2…Ln和A1，A2…An；

步骤5.4.2、通过访问起始点函数StartPoint()和访问终止点函数EndPoint()分别求出n段直线L1，L2…Ln的两端端点，并求出端点间距离最大的两个端点，记为D1、D2；

步骤5.4.3、通过创建草图函数CreateNewSketchInPlaceBuilder()在两个端点D1、D2处分别创建草图特征Sk1、Sk2，作为3D流道草绘平面；并根据所述3D流道导线，通过扫掠函数CreateSweptBuilder()对所述草图特征Sk1、Sk2进行扫掠处理，生成扫掠特征Swept，作为初步3D流道；

步骤5.4.4、通过复制面函数CreateGeomcopyBuilder()对所选择的分型面F进行实例几何体的特征创建，得到实例几何面CopyF；

步骤5.4.5、用修剪函数CreateTrimBody2Builder()对扫掠特征Swept进行修剪，得到修剪体，判断所述修剪体Cut分别到所述分型面F、实例几何面CopyF的距离是否均为“0”，若均为“0”，则表示修剪完成，并标记修剪体为Cut；否则表示修剪方向错误，并重复执行步骤5.4.5，直到距离均为“0”为止；

步骤5.4.6、通过拔模函数CreateDraftBuilder()对修剪体Cut进行特征拔模，最终生成3D流道特征。

所述步骤7.1中的剖面变化分析结果是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤7.1.1、从所述浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，记为Feat；将所述分析特征Feat所对应的特征导线，记为AnalyL；

步骤7.1.2、选择所述分析特征Feat的所有面中与特征导线AnalyL距离为“0”的面，记为特征面FeatF1，并获取与特征面FeatF1相对的面，记为特征相对面FeatF2；

步骤7.1.3、在分析特征Feat上选择一分析区域，并在所述分析区域的两端分别创建两个分析点，记为：AnalyD1、AnalyD2；

步骤7.1.4、获取所需的剖面个数M，在两个分析点AnalyD1、AnalyD2之间，通过分析函数CreateSectionAnalysisExBuilder()对特征面FeatF1和特征相对面FeatF2进行分析线特征的创建，得到分析线特征，记为AnL1，AnL2…AnLM；

步骤7.1.5、用创建面函数CreateBoundedPlaneBuilder()在每条分析线特征上创建有界剖面，并标记为AnF1，AnF2…AnFM，并得到每个有界剖面的面积，从而完成剖面变化分析设计。

与已有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明采用了一种压铸模浇注系统的规范化设计流程。该流程通过将设计的参数和特征曲线导入三维设计软件UG中，同时对特征曲线进行单元模块划分；接着利用本发明所提供的浇口设计模块生成浇口，流道设计模块生成流道，3D浇道设计模块生成3D浇口和3D流道，排溢系统设计模块生成排溢系统，并最终利用分析修改设计模块实现浇口和流道特征的变参数修改；从而规范了压铸模浇注系统的设计流程，减少了设计人员的大量重复操作。

2、本发明采用了参数化设计的方法对压铸模浇注系统进行开发；通过将原来的手工操作进行整理归类，设计人员只需输入一些基本的参数或者修改部分浇道参数，就能完成浇道的参数化设计，提高了浇道开发效率。

3、本发明采用了对压铸模浇注系统单元进行分类的方法，详细阐述了扇型浇口设计单元、切型浇口设计单元、内浇口设计单元、分支流道设计单元、台阶流道设计单元、分流锥设计单元、料饼设计单元、流道连接设计单元、3D扇型浇口设计单元、3D流道设计单元、3D切型浇口设计单元、3D内浇口设计单元、渣包设计单元、排气设计单元、剖面变化分析设计单元、特征变参数修改设计单元的实现方法，并给出相关算法及设计方法，从而能随意地修改、拼接和组合所需压铸模浇道设计单元，提高了方法的通用性。

4、本发明提出了一种浇道的特征化设计方法，该方法能快速对浇口、流道、3D浇道、排溢系统进行特征化设计，提高了浇道特征的开发效率。

5、本发明提出了一种特征变参数修改方法，该方法能快速对浇道特征进行局部截面积计算、汇总和比较，并根据比较结果作出相应的后续处理，从而能快速修改相应的浇道特征，提高了设计效率。

附图说明

图1为本发明系统模块化设计总体结构图；

图2为本发明压铸模浇道参数化设计系统结构图；

图3为本发明切型浇口虚拟流动线示意图；

图4为本发明切型浇口多剖面示意图；

图5为本发明切型浇口示意图；

图6为本发明流道连接示意图；

图7为本发明流道连接引导线示意图；

图8为本发明流道连接效果图；

图9为本发明3D流道基准特征图；

图10为本发明3D流道特征生成图；

图11为本发明剖面变化分析特征选择图；

图12为本发明剖面变化分析截面生成图；

图13a为本发明剖面变化分析截面积示意图；

图13b为本发明剖面变化分析截面积结果示意图；

图14为本发明压铸模浇注排溢系统三维建模过程图。

具体实施方式

具体实施中，通过面向对象的程序设计方法将浇道特征单元的封装形成浇道特征类，包含模具浇道几何元素的数字化信息与设计信息的融合。这些封装的特征类之间的通讯，采用各个特征类方法属性设定的方式进行，从而形成具有一定层次性和系统性的浇道特征模型库和结构设计库；而与外部的通讯利用UI BLOCK STYLER创建的人机交互菜单工具工具及应用程序接口API(Application Programming Interface)实现浇道特征单元与UG平台的通信，完成压铸模流道设计信息的实例化表达。浇道特征类通讯过程如图1所示。

本实施例中，一种压铸模浇道的参数化设计系统如图2所示，包括：浇口设计模块、流道设计模块、3D浇道设计模块、排溢系统设计模块、分析修改设计模块；

浇口设计模块包括：扇型浇口设计单元、切型浇口设计单元、内浇口设计单元；内浇口设计单元又分为基于扇型浇口的内浇口设计单元和基于切型浇口的内浇口设计单元；

流道设计模块包括：分支流道设计单元、台阶流道设计单元、分流锥设计单元、料饼设计单元、流道连接设计单元；

3D浇道设计模块包括：3D扇型浇口设计单元、3D流道设计单元、3D切型浇口设计单元、3D内浇口设计单元；

排溢系统设计模块包括：渣包设计单元、排气设计单元；

分析修改设计模块包括：剖面变化分析设计单元、特征变参数修改设计单元；

扇型浇口设计单元首先对给定的扇型浇口曲线进行拉伸处理，形成横浇道面；然后，在给定的扇型浇口导线的末端生成入口面，再对横浇道面和入口面进行扫掠和拔模处理，从而生成扇型浇口；

切型浇口设计单元首先根据给定的切型浇口曲线及关键点确定剖面草图位置，再接收相应切型浇口剖面特征参数，用于创建多剖面草图，然后，在切型浇口曲线的末端生成有锥度的2D缓冲包，从而生成切型浇口；

基于扇型浇口的内浇口设计单元根据内浇口不同的流出角度对给定的扇型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的扇型薄面；再对扇型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到扇型加厚体；然后，基于扇型加厚体对横浇道面进行拔模处理，得到扇型内浇口；

基于切型浇口的内浇口设计单元根据内浇口不同的流出角度对给定的切型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的切型薄面；再对切型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到切型加厚体；然后，对切型加厚体进行拔模处理，得到切型内浇口；

由扇型浇口、切型浇口、扇型内浇口和切型内浇口构成浇口设计特征；

分支流道设计单元在给定的分支流道导线的两端分别生成具有高度差的两个分支流道剖面，并依据分支流道导线进行扫掠和拔模处理，从而生成分支流道；

台阶流道设计单元根据所接收的台阶流道特征参数在给定的台阶流道导线的上方和下方分别生成两个台阶流道剖面，再将四个台阶流道剖面进行拉伸和拔模处理，从而生成台阶流道；

分流锥设计单元根据接收的分流锥特征参数在给定的分流锥导线上生成分流锥剖面，然后将分流锥剖面与任一分支流道的端面连接后进行扫掠和拔模处理，从而生成分流锥；

料饼设计单元根据冷室和热室的不同作用，以给定的基准点为中心在给定的料饼底面线上分别创建不同的料饼草图，再对料饼草图进行旋转处理，从而生成料饼；

流道连接设计单元选择任一分支流道作为主流道，其余分支流道作为副流道，从主流道中选择分支流道的一个端面作为主剖面；从每个副流道中选择任一分支流道的端面作为副剖面；根据给定的流道连接导线对主剖面和所有副剖面进行扫掠和布尔运算处理，从而生成流道连接；

由分支流道、台阶流道、分流锥、料饼、流道连接构成流道设计特征；

3D扇型浇口设计单元将给定的3D扇型浇口曲线投影到给定的分型面上，得到3D扇型浇口投影曲线；然后在3D扇型浇口投影曲线的两端分别进行拉伸，得到入口面和出口面，再对入口面和出口面进行放样和拔模处理，从而生成3D扇型浇口；

3D切型浇口设计单元对给定的分模线进行定向拉伸处理，生成分型面，再将给定的2D草绘线投影至分型面下方位置，得到3D切型浇口投影曲线；然后，在3D切型浇口投影曲线上创建多个3D剖面草图，并在3D切型浇口投影曲线的末端生成有锥度的3D缓冲包，从而生成3D切型浇口；

3D内浇口设计单元首先将给定的2D内浇口草绘线投影到分型面下方位置，得到3D内浇口投影曲线，根据3D内浇口不同的流出角度对3D内浇口投影曲线进行前后扫掠处理，得到不同长度的3D薄面；再对3D薄面按照不同方向进行加厚处理，得到3D加厚体；然后，以分型面对3D加厚体进行修剪和拔模处理，得到3D内浇口；

3D流道设计单元在给定的3D流道导线的起始端和终止端分别生成3D流道草绘平面，并对3D流道草绘平面进行扫掠处理，得到初步3D流道；再对给定的分型面进行实例几何体处理，得到实例几何面；然后，用实例几何面和分型面对初步3D流道进行修剪和拔模处理，从而生成3D流道；

由3D扇型浇口、3D切型浇口、3D内浇口、3D流道构成3D浇道设计特征；

渣包设计单元根据楔形和方形的不同形状，对给定的渣包溢流线进行前后拉伸处理，得到拉伸面；再对拉伸面进行不同方向的加厚处理，得到渣包溢流口；然后，基于渣包溢流口创建渣包草图并进行拔模和倒圆操作，从而生成渣包；

排气设计单元在给定的单条或多条排气导线的首端创建草图，并进行顺次扫掠处理，从而生成排气道；

由渣包、排气道构成排溢系统设计特征；

剖面变化分析设计单元从浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，在分析特征上选择一分析区域，在分析区域的两端生成分析点，并指定剖面数，从而生成相应数量的有界剖面，并对有界剖面进行面积分析，得到剖面变化分析结果；

特征变参数修改设计单元根据剖面变化分析结果，对分析特征进行参数修改，从而生成新的分析特征；

由剖面变化分析结果、新的分析特征构成分析修改设计特征。

本实施例中，一种压铸模浇道的参数化设计方法是按如下步骤进行：

步骤1、给定特征设计参数，包括：各类特征参数、开模方向、分型面、关键点、基准点、浇口曲线、特征曲线、主副浇道面；开模方向由用户来选择，由于多个模块都需要设定开模方向，为了避免重复选择，开模方向只需要选择一次并保存，以后的模块不用再进行重复选择。

步骤2、对浇口曲线和特征曲线进行分类处理，获得扇型浇口曲线、扇型浇口导线、切型浇口曲线、扇型内浇口线、切型内浇口线、分支流道导线、台阶流道导线、分流锥导线、流道连接导线、料饼底面线、渣包溢流线、排气导线、3D扇型浇口曲线、分模线、2D草绘线、2D内浇口草绘线、3D流道导线；

步骤3、获取浇口

步骤3.1、对扇型浇口曲线沿着开模方向进行拉伸处理，形成横浇道面，再在扇型浇口导线的末端生成入口面草图，然后对横浇道面和入口面草图进行扫掠并拔模处理，最终生成扇型浇口；

步骤3.2、对切型浇口曲线Curve和关键点Points确定剖面草图位置，并根据切型浇口剖面特征参数，创建多剖面草图，然后，在切型浇口曲线末端生成有锥度的2D缓冲包，最终生成切型浇口；具体是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤3.2.1、通过访问点函数UF_CURVE_ask_point_data()问询多个关键点的坐标信息，通过拟合曲线函数UF_CURVE_create_joined_curve()将多条连续相切的切型浇口曲线拟合成一条样条曲线Spline；

步骤3.2.2、通过选择开模方向，由经验数据(根据不同设计人员的设计经验)创建虚拟流动线Vir_lines草图(如图3所示)，并判断金属液的流出方向是否符合设计要求，若符合，执行步骤3.2.3，否则，返回步骤3.2.1；

步骤3.2.3、输入剖面特征参数值，通过创建草图函数CreateNewSketchInPlaceBuilder()在关键点处创建多剖面草图Sketch0，Sketch1，Sketch2；

步骤3.2.4、通过切型浇口特征参数中流入角度的变化控制各个关键点处的剖面积，从而计算得到每个剖面处的几何信息(如图4所示)；

步骤3.2.5、通过扫掠函数CreateSweptBuilder()将多剖面草图顺次加入剖面链表，并以样条曲线为引导线创建扫掠体，完成扫掠操作；

步骤3.2.6、在样条曲线的末端创建缓冲包草图，通过拉伸函数CreateExtrudeBuilder()生成有锥度的2D缓冲包；

步骤3.2.7、通过对扫掠体和2D缓冲包进行求和操作，并对切型浇口剖面特征参数进行修改，从而完成切型浇口设计(如图5所示)。

步骤3.3、对内浇口不同的流出角度对扇型内浇口线进行前后扫掠处理(前后是指金属液在内浇口中流动的方向和其相反方向)，得到不同长度的扇型薄面；再对扇型薄面按照不同方向进行加厚处理(这个不同的方向主要由设计人员决定，内浇口有在扇型浇口的正前方和下方两种情况)，得到扇型加厚体；然后，基于扇型加厚体对横浇道面进行拔模处理(对横浇道面拔模是想加快金属液的流速以达到设计要求)，得到扇型内浇口；

步骤3.4、对内浇口不同的流出角度对切型内浇口线进行前后扫掠处理，得到不同长度的切型薄面；再对切型薄面按照不同方向进行加厚处理，得到切型加厚体；然后，对切型加厚体进行拔模处理，得到切型内浇口；

由扇型浇口、切型浇口、内浇口构成浇口设计；

步骤4、获取流道

步骤4.1、在分支流道导线的两端分别生成具有高度差(高度差由设计参数决定)的两个分支流道剖面草图，并依据给定的分支流道引导曲线进行扫掠和拔模处理，最终生成分支流道；

步骤4.2、根据台阶流道特征参数在台阶流道导线的上方和下方(具体的位置由设计参数决定)分别生成两个台阶流道剖面草图(上方的两个剖面在同一个分型面上，下放的两个剖面在一个分型面上)，再将四个台阶流道剖面草图进行拉伸和拔模处理，最终生成台阶流道；

步骤4.3、根据分流锥特征参数在分流锥导线上生成分流锥剖面草图，然后将分流锥剖面草图与任一分支流道的端面连接(根据整个浇注系统的特征不同，分流锥剖面可以与其他流道剖面连接，也可以选择不连接而单独创建剖面草图)后进行扫掠和拔模处理，最终生成分流锥；

步骤4.4、根据冷室和热室的不同作用(由于冷室和热室的作用不同，所以特征形状也不同，但是创建方法相同)，以基准点为中心在料饼底面线上分别创建不同的料饼草图，再对料饼草图进行旋转(以基准点和开模方向所创建的轴为旋转轴进行旋转)处理，最终生成料饼；

步骤4.5、选择任一分支流道作为主流道，其余分支流道作为副流道，从主流道中选择分支流道的一个端面作为主剖面；从每个副流道中选择任一分支流道的端面作为副剖面；根据流道连接导线对主剖面和所有副剖面进行扫掠和布尔运算处理，最终生成流道连接；具体是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤4.5.1、通过问询面函数UF_MODL_ask_face_data()问询主剖面mainface和N个副剖面elsefaces的中心点及法向量；将主剖面的法向量记为maindir，将N个副剖面的法向量记为elsedir1、elsedir2、…、elsedir i、…、elsedirN；1≤i≤N(如图6所示)；

步骤4.5.2、通过问询面的边函数UF_MODL_ask_face_edges()问询主剖面和副剖面的所有边，并自动筛选出与开模方向垂直的N+1条上边和N+1条下边，标记主剖面的上边和下边的中点为mainpoint0和mainpoint1，标记N个副剖面的上边中点分别为elsepoint10、elsepoint20、…、elsepoint i0…、elsepoint N0；标记N个副剖面的下边中点分别为elsepoint11、elsepoint21…、elsepoint i1、…、elsepoint N1；

步骤4.5.3、通过直线函数CreateAssociativeLineBuilder()创建起点为主剖面的上边中点mainpoint0和主剖面下边中点mainpoint1、方向为主剖面的法向量maindir的主剖面的上边直线mainline0和下边直线mainline1；

创建起点为第i个副剖面的上边中点elsepointi0和第i个副剖面的下边中点elsepoint i1、方向为第i个副剖面的法向量elsedir i的第i个副剖面上边直线elselinei0和下边直线elseline i1，从而得到N个副剖面上边直线和下边直线；

步骤4.5.4、由主剖面和任意一个副剖面构成任意一对连接组；

针对第i对连接组，通过曲线函数CreateBridgeCurveBuilder()以主剖面的上边中点mainline0的末端为起点、以第i个副剖面上边直线elseline i0的末端为终点，创建第i条上边桥接曲线BridgeCurve i0；同理，以主剖面的下边中点mainline1的末端为起点、以第i个副剖面下边直线elseline i1的末端为终点，创建第i条下边桥接曲线BridgeCurvei1(如图7所示)；从而得到N对连接组的上边桥接曲线和下边桥接曲线；

步骤4.5.5、针对第i对连接组，以第i对桥接曲线的下边桥接曲线的端点作为辅助点，以主剖面的所有边和第i个副剖面的所有边作为扫掠边，以主剖面的上边直线mainline0、第i条上边桥接曲线BridgeCurve i0、第i个副剖面上边直线elseline i0为第i次操作的引导线1，并以主剖面的下边直线mainline1、第i条下边桥接曲线BridgeCurvei1、第i个副剖面下边直线elseline i1为第i次操作的引导线2，进行扫掠连接；完成第i对连接组的连接；从而完成N对连接组的连接；

步骤4.5.6、完成所有连接组的连接后，对每次操作引导线1和引导线2的长度、比例进行修改，从而完成流道连接设计(如图8所示)。

由分支流道、台阶流道、分流锥、料饼、流道连接构成流道设计；

步骤5、获取3D浇道

步骤5.1、将3D扇型浇口曲线投影(投影方向为开模方向的反方向)到给定的分型面上(分型面可以使给定的也可以是系统创建，如果是系统创建只需要创建一次)，得到3D扇型浇口投影曲线；然后在3D扇型浇口投影曲线的两端分别进行拉伸(拉伸方向是开模方向)，得到入口面和出口面，再对入口面和出口面进行放样和拔模处理，最终生成3D扇型浇口；

步骤5.2、对分模线进行定向拉伸处理，生成分型面(只需要生成一次)，再将2D草绘线投影至分型面下方位置(一般投影到分型面下方，但是离分型面很近的位置)，得到3D切型浇口投影曲线；然后，在3D切型浇口投影曲线上创建多个3D剖面草图，并在3D切型浇口投影曲线的末端生成有锥度的3D缓冲包，以多个3D剖面草图进行扫掠，并连接到3D缓冲包上最终生成3D切型浇口；

步骤5.3、将2D内浇口草绘线投影到分型面下方位置(一般投影到分型面下方，但是离分型面很近的位置)，得到3D内浇口投影曲线，根据3D内浇口不同的流出角度对3D内浇口投影曲线进行前后扫掠处理(前后是指金属液在3D内浇口内的流出方向和其相反方向)，得到不同长度的3D薄面；再对3D薄面按照不同方向进行加厚处理，得到3D加厚体；然后，以分型面对3D加厚体进行修剪和拔模处理，最终生成3D内浇口(3D内浇口主要是基于3D扇型浇口设计的，其创建方法和基于扇型浇口的内浇口创建方法基本一致)；

步骤5.4、在3D流道导线的起始端和终止端分别生成3D流道草绘平面，并对3D流道草绘平面进行扫掠处理，得到初步3D流道；再对给定的分型面进行实例几何体处理，得到实例几何面；然后，用实例几何面和分型面对初步3D流道进行修剪和拔模处理，最终生成3D流道；具体是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤5.4.1、对3D流道导线划分为n段直线和n段圆弧，并分别记为L1，L2…Ln和A1，A2…An；

步骤5.4.2、通过访问起始点函数StartPoint()和访问终止点函数EndPoint()分别求出n段直线L1，L2…Ln的两端端点，并求出端点间距离最大的两个端点，记为D1、D2；

步骤5.4.3、通过创建草图函数CreateNewSketchInPlaceBuilder()在两个端点D1、D2处分别创建草图特征Sk1、Sk2(如图9所示)，作为3D流道草绘平面；并根据3D流道导线，通过扫掠函数CreateSweptBuilder()对草图特征Sk1、Sk2进行扫掠处理，生成扫掠特征Swept，作为初步3D流道；

步骤5.4.4、通过复制面函数CreateGeomcopyBuilder()对所选择的分型面F进行实例几何体的特征创建(创建实例几何体特征也是在开模方向上创建)，得到实例几何面CopyF；

步骤5.4.5、用修剪函数CreateTrimBody2Builder()对扫掠特征Swept进行修剪，得到修剪体，判断修剪体Cut分别到分型面F、实例几何面CopyF的距离是否均为“0”，若均为“0”，则表示修剪完成，并标记修剪体为Cut；否则表示修剪方向错误，并重复执行步骤5.4.5，直到距离均为“0”为止(如图10所示)；

步骤5.4.6、通过拔模函数CreateDraftBuilder()对修剪体Cut进行特征拔模，最终生成3D流道特征(拔模后的Cut特征就是3D流道特征)。

由3D扇型浇口、3D切型浇口、3D内浇口、3D流道设计构成3D浇道设计；

步骤6、获取排溢系统

步骤6.1、根据楔形和方形的不同形状渣包有楔形和方形两种不同的形状，对渣包溢流线进行前后拉伸处理，得到拉伸面；再对拉伸面进行不同方向主要是开模方向的加厚处理；得到渣包溢流口，然后，在渣包溢流口处根据特征设计参数创建渣包草图并执行拔模和倒圆操作，最终生成渣包；

步骤6.2、在单条或多条排气导线的首端创建草图，并进行顺次(沿着排气导线)扫掠处理，最终生成排气道；

由渣包、排气构成排溢系统设计；

步骤7、分析修改

步骤7.1、从浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，在分析特征上选择一分析区域，在分析区域的两端生成分析点(如果不选择分析区域，那么系统会默认要分析整个特征)，并指定剖面数，从而生成相应数量的有界剖面，并对有界剖面进行面积分析，得到剖面变化分析结果(剖面变化分析主要针对扇型浇口和分流锥的截面积分析)；具体是基于UG/OPEN开发工具并按如下过程获得：

步骤7.1.1、从浇口设计特征、流道设计特征、排溢系统设计特征中选择任意一个设计特征作为分析特征，记为Feat；将分析特征Feat所对应的特征导线，记为AnalyL；

步骤7.1.2、选择分析特征Feat的所有面中与特征导线AnalyL距离为“0”的面，记为特征面FeatF1，并获取与特征面FeatF1相对的面，记为特征相对面FeatF2；

步骤7.1.3、在分析特征Feat上选择一分析区域，并在分析区域的两端分别创建两个分析点，记为：AnalyD1、AnalyD2(如图11所示)；

步骤7.1.4、获取所需的剖面个数M，在两个分析点AnalyD1、AnalyD2之间，通过分析函数CreateSectionAnalysisExBuilder()对特征面FeatF1和特征相对面FeatF2进行分析线特征的创建，得到分析线特征，记为AnL1，AnL2…AnLM；

步骤7.1.5、用创建面函数CreateBoundedPlaneBuilder()在每条分析线特征上创建有界剖面，并标记为AnF1，AnF2…AnFM(如图12所示)，并得到每个有界剖面的面积(如图13a，13b所示)，从而完成剖面变化分析设计；

步骤7.2、在剖面变化分析设计完成后，根据剖面变化分析结果来判断截面积变化是否符合要求，若果截面积变化较大或是不规律则表明特征不符合要求需要对分析特征进行参数修改，从而生成新的分析特征(新的特征生成后，还需进行剖面变化分析看截面积是否符合要求，如果不符合还需修改直到符合要求为止)。

由剖面变化分析、特征变参数修改构成分析修改设计；

利用压铸模浇注参数化设计系统进行浇注系统建模，实现过程如图14所示：

步骤1、按压铸模浇注排溢系统的结构设计，将草绘曲线划分为不同的类型，并结合工件，将相应的部分移动到合适的位置。

步骤2、调用浇口设计模块、流道设计模块、3D浇道设计等模块的相关命令，根据输入引导线与控制面、基准点等设计参数，完成相应浇道特征设计。

步骤3、调用排溢系统设计模块，对渣包和排气道设计，完成压铸模排溢系统的设计。

步骤4、通过剖面变化分析功能，对浇道特征进行剖面积分析，并根据变参数修改实现对浇道的特征修改，完成整个系统的设计。