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2026-03-14 01:29:40 +08:00

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铝制家电包装泡沫模具分模功能技术规格说明书

文档信息

项目	内容
文档名称	铝制家电包装泡沫模具分模功能技术规格说明书
版本	1.0
日期	2026-03-13
项目	geMoldInsight 模具分模功能增强

1. 项目背景与目标

1.1 项目背景

铝制家电包装泡沫是一种广泛应用于家电产品缓冲包装的特殊材料，其模具设计具有以下特点：

材料特性：铝泡沫密度低(0.4-0.8 g/cm³)，发泡倍率高，需要特殊的成型工艺
产品特性：壁厚较大(通常 20-100mm)，形状复杂，表面质量要求高
模具特性：需要耐腐蚀模具材料，加强排气系统，特殊的浇注系统

1.2 项目目标

开发一套专业的铝制家电包装泡沫模具分模系统，实现：

自动分模算法 - 针对铝泡沫产品结构特性的智能分模
参数自定义 - 分模角度、分型线精度、型腔匹配度等
三维可视化 - 实时显示分模效果，支持交互调整
质量检测 - 自动验证分模面质量、结构合理性、生产可行性
数据接口 - 兼容现有软件，标准数据导出

2. 功能需求规格

2.1 自动分模算法

2.1.1 分型面自动检测

功能描述：自动分析产品几何特征，计算最优分型面位置和方向

需求规格：

需求项	详细说明	优先级
表面法向量分析	统计产品所有面的法向量分布	P0
最优方向计算	基于法向量统计计算最优分型方向	P0
多分型面支持	支持复杂产品的多个分型面	P1
倒扣检测	自动识别产品倒扣区域	P1
分型面优化	平滑处理分型面，减少毛刺	P2

算法输入：

产品 3D 模型 (STEP/IGES 格式)
产品材料类型
产品尺寸参数

算法输出：

分型面方程 (平面参数)
分型面位置 (Z 坐标或自定义)
置信度评分 (0-100%)

2.1.2 铝泡沫特性适配

功能描述：针对铝泡沫材料的特殊参数设置

需求规格：

参数	范围	默认值	说明
发泡倍率	1.5-4.0	2.5	铝泡沫发泡倍率
目标密度	0.3-0.8 g/cm³	0.5	成型后泡沫密度
收缩率	0.5%-3.0%	1.5%	铝泡沫收缩率(较大)
成型温度	300-450°C	380°C	发泡成型温度

材料数据库：

foam_materials = {
    "AlSi10Mg": {
        "density": 0.45,
        "expansion_ratio": 2.5,
        "shrinkage_rate": 0.015,
        "molding_temp": 380,
        "description": "常用铝硅泡沫"
    },
    "AlSi12": {
        "density": 0.50,
        "expansion_ratio": 2.2,
        "shrinkage_rate": 0.012,
        "molding_temp": 360,
        "description": "高强度铝泡沫"
    },
    "Pure Al Foam": {
        "density": 0.35,
        "expansion_ratio": 3.0,
        "shrinkage_rate": 0.020,
        "molding_temp": 400,
        "description": "纯铝泡沫"
    }
}

2.1.3 拔模角优化

功能描述：针对铝泡沫产品的拔模角计算

需求规格：

需求项	详细说明	优先级
最小拔模角计算	基于产品高度和材料摩擦系数	P0
拔模方向检测	自动确定脱模方向	P0
拔模干涉检测	检测脱模过程中的干涉区域	P1
拔模补偿	自动补偿拔模引起的尺寸变化	P1

拔模角参数：

参数	范围	默认值	说明
最小拔模角	1°-10°	3°	铝泡沫建议 3-5°
拔模方向	X/Y/Z/自定义	自动	脱模方向
摩擦系数	0.1-0.5	0.3	材料摩擦系数

2.2 参数自定义设置

2.2.1 分模参数配置

功能描述：用户可自定义分模过程的各项参数

需求规格：

参数名称	参数类型	取值范围	默认值	说明
分模方式	枚举	单分型面/多分型面/自动	自动	分模策略
分型线精度	浮点数	0.01-1.0 mm	0.1 mm	分型线采样精度
分型面容差	浮点数	0.01-2.0 mm	0.5 mm	分型面拟合容差
型腔匹配度	浮点数	80%-100%	95%	型腔与产品匹配度
收缩补偿	布尔	是/否	是	是否应用收缩补偿
拔模处理	布尔	是/否	是	是否应用拔模角

2.2.2 高级参数设置

功能描述：专家级用户可调整的高级参数

参数面板：

advanced_params = {
    "mold_parameters": {
        "cavity_count": 1,           # 型腔数量
        "mold_material": "P20",       # 模具材料
        "surface_finish": "SPI A2",   # 表面粗糙度
        "ejection_system": "pin",    # 顶出系统
    },
    "processing_params": {
        "injection_pressure": "80-120 MPa",
        "molding_temp": "350-400 °C",
        "cooling_time": "30-60 秒",
        "ejection_temp": "60-80 °C",
    },
    "quality_params": {
        "warpage_tolerance": 0.5,    # 翘曲容差 mm
        "sink_mark_depth": 0.1,      # 缩痕深度 mm
        "weld_line_gap": 0.05,       # 熔接缝间隙 mm
    }
}

2.3 三维可视化界面

2.3.1 分模过程可视化

功能描述：实时显示分模过程和结果

需求规格：

功能	说明	优先级
产品模型显示	加载并显示原始产品 3D 模型	P0
分型面可视化	在产品上显示分型面位置	P0
分型线可视化	显示计算得到的分型线路径	P0
型腔/型芯显示	分别高亮显示型腔和型芯	P0
模具块显示	显示完整的模具块结构	P1
剖视图	沿分型面剖切显示内部结构	P1

2.3.2 交互调整功能

功能描述：支持用户交互调整分模参数

需求规格：

功能	说明	交互方式
分型面拖拽	沿法线方向移动分型面	鼠标拖拽
分型角度调整	调整分型面角度	滑块控制
视图旋转	360° 查看模型	鼠标拖拽
缩放	放大/缩小视图	滚轮
剖面切换	切换不同剖面视图	按钮切换
透明度调整	调整模型透明度	滑块控制
测量工具	测量距离、角度	点击测量

2.3.3 可视化参数

参数	取值范围	默认值
分型面颜色	#FF0000 (红色)	#00FF00 (绿色)
分型线颜色	#FFFF00 (黄色)	#FF00FF (品红)
型腔颜色	#0000FF (蓝色)	#00FFFF (青色)
型芯颜色	#FF8800 (橙色)	#8800FF (紫色)
网格密度	1000-50000 点	10000 点

2.4 质量检测模块

2.4.1 分模面质量检测

功能描述：自动检测分模面的质量

检测项目：

检测项	检测方法	质量标准	优先级
平滑度	曲率分析	无明显凹凸	P0
连续性	边界检查	无间隙	P0
几何精度	偏差测量	< 0.1mm	P1
表面缺陷	三角网格检查	无破面	P1

检测输出：

quality_report = {
    "surface_quality": {
        "smoothness_score": 95,      # 平滑度评分 0-100
        "continuity_score": 100,     # 连续性评分
        "defects": [],              # 发现的缺陷列表
        "overall_score": 97          # 综合评分
    },
    "geometry_check": {
        "deviation": 0.05,           # 偏差 mm
        "tolerance_met": True        # 是否符合容差
    }
}

2.4.2 模具结构合理性检测

功能描述：检测模具结构的合理性

检测项目：

检测项	说明	判定标准
模具尺寸	模具是否足够大	产品尺寸 + 余量
壁厚检测	模具壁厚是否足够	> 10mm
拔模检测	是否有倒扣无法脱模	无倒扣或已处理
干涉检测	运动件是否干涉	无干涉
冷却系统	冷却通道是否合理	分布均匀

2.4.3 生产可行性评估

功能描述：评估模具的生产可行性

评估项目：

评估项	评估方法	输出
注塑压力	投影面积 × 压力系数	压力值 (MPa)
锁模力	投影面积 × 材料压力	力值 (吨)
成型周期	体积/冷却速度	时间 (秒)
材料利用率	流道体积/产品体积	百分比
生产成本	材料+工艺+时间	估算成本

2.5 数据接口

2.5.1 导入接口

支持的格式：

格式	说明	优先级
STEP	标准 CAD 交换格式	P0
IGES	另一种 CAD 交换格式	P1
BREP	OpenCASCADE 原生格式	P1
STL	三角网格格式	P2

2.5.2 导出接口

导出格式：

格式	说明	用途
STEP	分模后模具模型	CAD 软件
IGES	分模后模具模型	CAM 软件
STL	3D 打印/快速成型	3D 打印
JSON	分模参数和结果	数据交换
PDF	质量检测报告	文档输出

2.5.3 API 接口

内部 API：

# 分模分析 API
POST /api/mold/analyze
{
    "product_file": "file",
    "material": "AlSi10Mg",
    "params": {
        "draft_angle": 3.0,
        "parting_tolerance": 0.1,
        "cavity_match": 95
    }
}

# 获取分模结果
GET /api/mold/result/{task_id}

# 导出分模结果
GET /api/mold/export/{task_id}?format=step

3. 技术架构规格

3.1 系统架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    表示层 (Presentation)                 │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐    │
│  │  Web 界面   │  │  3D 可视化  │  │  参数面板   │    │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                           │
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    业务层 (Business Logic)              │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐    │
│  │ 分模算法    │  │ 质量检测    │  │  参数优化   │    │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                           │
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    数据层 (Data Layer)                  │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐    │
│  │ PythonOCC  │  │  数据库     │  │  文件存储   │    │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

3.2 模块设计

3.2.1 分模算法模块

模块职责：核心分模算法实现

主要类：

class AluminumFoamMoldGenerator:
    """铝泡沫模具分模生成器"""
    
    def __init__(self, params: MoldParams):
        self.params = params
        self.material_db = FoamMaterialDatabase()
    
    def analyze_product(self, shape: TopoDS_Shape) -> ProductAnalysis:
        """分析产品几何特征"""
        pass
    
    def detect_parting_surface(self, shape, analysis) -> PartingSurface:
        """检测分型面"""
        pass
    
    def calculate_parting_line(self, shape, surface) -> PartingLine:
        """计算分型线"""
        pass
    
    def apply_draft_angles(self, shape, direction) -> Shape:
        """应用拔模角"""
        pass
    
    def split_cavity_core(self, shape, surface) -> Tuple[Shape, Shape]:
        """分离型腔和型芯"""
        pass
    
    def generate_mold_block(self, cavity, params) -> Shape:
        """生成模具块"""
        pass

3.2.2 质量检测模块

模块职责：分模质量检测和评估

主要类：

class MoldQualityInspector:
    """模具质量检测器"""
    
    def inspect_surface(self, surface) -> SurfaceQualityReport:
        """检测分模面质量"""
        pass
    
    def inspect_structure(self, mold) -> StructureQualityReport:
        """检测模具结构"""
        pass
    
    def assess_feasibility(self, mold, params) -> FeasibilityReport:
        """评估生产可行性"""
        pass
    
    def generate_report(self) -> QualityReport:
        """生成质量报告"""
        pass

3.2.3 可视化模块

模块职责：3D 可视化渲染和交互

主要类：

class MoldVisualizationController:
    """模具可视化控制器"""
    
    def load_model(self, shape):
        """加载 3D 模型"""
        pass
    
    def render_parting_surface(self, surface):
        """渲染分型面"""
        pass
    
    def render_parting_line(self, line):
        """渲染分型线"""
        pass
    
    def render_cavity_core(self, cavity, core):
        """渲染型腔/型芯"""
        pass
    
    def set_interaction_mode(self, mode):
        """设置交互模式"""
        pass
    
    def export_view(self, format):
        """导出视图"""
        pass

3.3 数据结构

3.3.1 分模参数

@dataclass
class MoldSplitParams:
    """分模参数"""
    # 分模参数
    split_mode: SplitMode = SplitMode.AUTO
    parting_tolerance: float = 0.1  # mm
    parting_line_precision: float = 0.1  # mm
    cavity_match_rate: float = 95.0  # %
    
    # 铝泡沫参数
    foam_material: str = "AlSi10Mg"
    target_density: float = 0.5  # g/cm³
    expansion_ratio: float = 2.5
    molding_temp: float = 380  # °C
    
    # 拔模参数
    min_draft_angle: float = 3.0  # °
    draft_direction: str = "auto"
    friction_coefficient: float = 0.3
    
    # 收缩补偿
    apply_shrinkage: bool = True
    shrinkage_rate: float = 0.015  # 1.5%
    
    # 高级参数
    cavity_count: int = 1
    mold_material: str = "P20"
    ejection_system: str = "pin"
    
    # 质量标准
    warpage_tolerance: float = 0.5  # mm
    sink_mark_tolerance: float = 0.1  # mm

3.3.2 分模结果

@dataclass
class MoldSplitResult:
    """分模结果"""
    # 几何数据
    product_shape: TopoDS_Shape
    cavity_shape: TopoDS_Shape
    core_shape: TopoDS_Shape
    parting_surface: TopoDS_Shape
    parting_line: List[Point3D]
    mold_block: TopoDS_Shape
    
    # 分析数据
    product_analysis: ProductAnalysis
    quality_report: QualityReport
    
    # 参数数据
    params_used: MoldSplitParams
    warnings: List[str]
    suggestions: List[str]

4. 验收标准

4.1 功能验收

序号	验收项	验收标准	测试方法
1	分型面检测	能正确分析产品几何并给出分型面建议	导入测试产品验证
2	分型线计算	计算得到真实的分型线路径（非简化矩形）	对比验证
3	参数自定义	所有参数可自定义设置且生效	参数修改测试
4	3D 可视化	正确显示分模各组件	目视检查
5	交互调整	拖拽/滑块等交互响应正常	操作测试
6	质量检测	输出正确的质量报告	报告验证
7	数据导出	支持 STEP/JSON 格式导出	导出测试

4.2 性能验收

指标	目标值	说明
分模速度	< 30 秒	典型产品
渲染帧率	> 30 FPS	交互操作时
内存占用	< 2 GB	典型产品
并发支持	5 用户	同时使用

4.3 质量验收

指标	目标值	说明
分型面准确率	> 95%	自动检测准确率
质量检测覆盖率	100%	所有检测项
导出格式兼容	STEP/IGES	主流 CAD/CAM

5. 实施计划

5.1 阶段划分

阶段	时间	内容
第一阶段	1-2 周	基础框架搭建，参数系统
第二阶段	3-4 周	分模算法优化，质量检测
第三阶段	5-6 周	可视化增强，交互功能
第四阶段	7-8 周	数据接口，测试集成

5.2 里程碑

M1: 完成参数系统 (第 2 周)
M2: 完成改进的分模算法 (第 4 周)
M3: 完成质量检测模块 (第 6 周)
M4: 完成可视化功能 (第 6 周)
M5: 完成数据接口 (第 7 周)
M6: 完成集成测试 (第 8 周)

6. 附录

6.1 术语表

术语	英文	说明
分型面	Parting Surface	模具中分离型腔和型芯的平面
分型线	Parting Line	产品与分型面的交线
型腔	Cavity	模具中形成产品外形的空腔
型芯	Core	模具中形成产品内形的凸起
拔模角	Draft Angle	便于脱模的倾斜角度
收缩率	Shrinkage Rate	冷却后尺寸收缩比例
发泡倍率	Expansion Ratio	发泡前后的体积比

6.2 参考资料

《塑料模具设计手册》
《铝泡沫材料成型工艺》
PythonOCC 官方文档
Three.js 官方文档

文档结束

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铝制家电包装泡沫模具分模功能技术规格说明书

文档信息

1. 项目背景与目标

1.1 项目背景

1.2 项目目标

2. 功能需求规格

2.1 自动分模算法

2.1.1 分型面自动检测

2.1.2 铝泡沫特性适配

2.1.3 拔模角优化

2.2 参数自定义设置

2.2.1 分模参数配置

2.2.2 高级参数设置

2.3 三维可视化界面

2.3.1 分模过程可视化

2.3.2 交互调整功能

2.3.3 可视化参数

2.4 质量检测模块

2.4.1 分模面质量检测

2.4.2 模具结构合理性检测

2.4.3 生产可行性评估

2.5 数据接口

2.5.1 导入接口

2.5.2 导出接口

2.5.3 API 接口

3. 技术架构规格

3.1 系统架构

3.2 模块设计

3.2.1 分模算法模块

3.2.2 质量检测模块

3.2.3 可视化模块

3.3 数据结构

3.3.1 分模参数

3.3.2 分模结果

4. 验收标准

4.1 功能验收

4.2 性能验收

4.3 质量验收

5. 实施计划

5.1 阶段划分

5.2 里程碑

6. 附录

6.1 术语表

6.2 参考资料

18 KiB

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