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畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯
題目： 注塑模具自動(dòng)裝配造型
專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 068105339
學(xué) 生 姓 名： 周勇奇
指 導(dǎo) 教 師： 羅海泉
二O一O 年 三 月
注塑模具自動(dòng)裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機(jī)械和生產(chǎn)工程部，新加坡國立大學(xué)，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無關(guān)的零部件兩大部分組成的機(jī)械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個(gè)主要觀點(diǎn)，即描述了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)式以描述注射模等級(jí)裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計(jì)者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計(jì)者進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)（DFA）提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對(duì)象的結(jié)構(gòu)，一種簡(jiǎn)化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達(dá)式和簡(jiǎn)化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探討了自動(dòng)裝配造型的方法。
關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆?
1、簡(jiǎn)介
注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機(jī)和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機(jī)即所謂的通用機(jī)，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計(jì)就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個(gè)過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。
圖1 注射模的結(jié)構(gòu)
成型零件的設(shè)計(jì)從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計(jì)上。成型零件的形狀的自動(dòng)化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實(shí)踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成型零件和注射成型機(jī)時(shí)，遇到了兩個(gè)主要困難。第一，在一個(gè)模具裝置中，通常都包括有一百多個(gè)成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費(fèi)時(shí)間的。第二，在很多時(shí)候，模具設(shè)計(jì)者已想象出工件的真實(shí)形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計(jì)者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實(shí)體等)。因此，為了解決這兩個(gè)問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動(dòng)裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個(gè)觀點(diǎn)：即成型零部件和模具在計(jì)算機(jī)上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。
這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對(duì)注射成型機(jī)有一個(gè)完整的闡述。通過舉例一個(gè)注射模的自動(dòng)裝配造型，提出一種簡(jiǎn)化的幾何學(xué)符號(hào)法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。
2.相關(guān)研究
在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運(yùn)動(dòng)學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個(gè)關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會(huì)議拓?fù)?。在這個(gè)圖里，各個(gè)元件由節(jié)點(diǎn)組成的，再將這些點(diǎn)依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動(dòng)了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動(dòng)。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級(jí)的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動(dòng)從實(shí)際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個(gè)分級(jí)的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。
自動(dòng)判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計(jì)者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時(shí)候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。Lee and Gossard提出一項(xiàng)從空間關(guān)系計(jì)算每個(gè)組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個(gè)滿足未知條件的方程式，18個(gè)滿足已知條件的方程式，6個(gè)滿足各個(gè)矩陣的方程式以及另外的兩個(gè)滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時(shí)，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點(diǎn)：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個(gè)完全的空間關(guān)系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實(shí)際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計(jì)算每個(gè)零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個(gè)零部件的6個(gè)變量(3個(gè)轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計(jì)算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時(shí)。
為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動(dòng)作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實(shí)體稱為一個(gè)"標(biāo)識(shí)"，由一個(gè)點(diǎn)和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識(shí)間的7個(gè)限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對(duì)于一個(gè)包括獨(dú)立元件、相互約束的標(biāo)識(shí)和不變的標(biāo)識(shí)的問題來說，可以用動(dòng)作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個(gè)階段，自由度分析將決定什么動(dòng)作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計(jì)算該動(dòng)作怎樣能進(jìn)一步降低物體的自由度數(shù)。在每個(gè)階段的最后，給隱喻的裝配計(jì)劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實(shí)行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機(jī)，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計(jì)上。Kruth開發(fā)了一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)支援系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通過高級(jí)的模具對(duì)象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計(jì)。因?yàn)橄到y(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，因此它只適于線和簡(jiǎn)單的實(shí)體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關(guān)于注射模自動(dòng)裝配造型的兩個(gè)方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個(gè)部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進(jìn)行變動(dòng)以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計(jì)者的下列要求：
1． 支持能表達(dá)出模具設(shè)計(jì)者實(shí)體造型想象的高級(jí)對(duì)象。
2． 成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實(shí)一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨?jí)模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨(dú)立部分組成。因此，一個(gè)分級(jí)的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級(jí)表明一個(gè)裝配順序，另外，一個(gè)分級(jí)的模型還能說明一個(gè)部分相對(duì)于另一個(gè)部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計(jì)允許設(shè)計(jì)者在抽象上進(jìn)行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實(shí)體上的聯(lián)系，設(shè)計(jì)者更容易更改設(shè)計(jì)。如果沒有這些特征，設(shè)計(jì)者在構(gòu)造固體模型幾何特征時(shí)就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計(jì)者提供了更高級(jí)的成型對(duì)象。例如，模具設(shè)計(jì)者想象出一個(gè)澆口的實(shí)體形狀，電腦就能將這個(gè)澆口造型出來。
面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實(shí)物的概念去設(shè)計(jì)模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫和單一圖素的動(dòng)作聯(lián)系起來的對(duì)象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯?duì)理解問題并且設(shè)計(jì)程序和數(shù)據(jù)庫是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對(duì)象能繼承其“父”對(duì)象的信息變得更容易。
圖形2說明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實(shí)體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項(xiàng)目代表“裝配對(duì)象”； 固體線代表“部分”關(guān)系； 同時(shí)，猛沖的線代表其它關(guān)系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認(rèn)為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個(gè)以特性為基礎(chǔ)的幾何學(xué)的模型的力與面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷哪切┫嘟Y(jié)合。 它不僅包含父對(duì)象和子對(duì)象之間的“部分”關(guān)系，也包括富有的套結(jié)構(gòu)的關(guān)系和裝配對(duì)象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對(duì)象之間有有關(guān)一種裝配對(duì)象的定義的較進(jìn)一步的討論，而詳盡的關(guān)系在3.2段中被提出。
3.1裝配對(duì)象的定義
在我們的工作中，一種裝配對(duì)象，O，以如下形式被定義為一個(gè)唯一而可辨認(rèn)的實(shí)體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對(duì)象( O )的一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關(guān)是一類型，t，和一種價(jià)值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個(gè)元素都有唯一識(shí)別方法。 符號(hào)m代表一種方法名稱； 同時(shí)，方法定義有關(guān)對(duì)象的操作。 符號(hào)tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭(zhēng)論類型和符號(hào)tc退回的價(jià)值類型。
3.2形式特性之間的關(guān)系
模具設(shè)計(jì)在本質(zhì)中是一個(gè)智力的過程； 模具設(shè)計(jì)者大多數(shù)時(shí)間在真實(shí)客觀的對(duì)象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設(shè)想。因此，用形式特性建設(shè)所有產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的模型是必要。 模具設(shè)計(jì)者能容易地改變一部分的大小和形狀，因?yàn)樾问教匦灾g的關(guān)系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個(gè)金屬板帶有一個(gè)含有公差等級(jí)要求的孔。 這部分被兩個(gè)形式特性定義，即一個(gè)塊和含有公差等級(jí)要求的孔。 關(guān)于塊特性計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調(diào)F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關(guān)系。 對(duì)于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關(guān)系被設(shè)計(jì)者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關(guān)系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉(zhuǎn)換矩陣來表達(dá)。為了方便的緣故，空間的關(guān)系通常被諸如“伙伴”，“結(jié)盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關(guān)系自動(dòng)地引出若干部分之間的清晰明確的轉(zhuǎn)換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術(shù)在段2.中已被討論了因?yàn)橄笳餍詭缀螌W(xué)的接近能以多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜性定位所有關(guān)于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡(jiǎn)化的幾何學(xué)的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學(xué)的接近中，確定位置和若干部分的方向被產(chǎn)生一系列行動(dòng)執(zhí)行符號(hào)滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲(chǔ)存在“計(jì)劃片段”的一個(gè)表格中。 每一計(jì)劃片段是規(guī)定一系列測(cè)量方法和行動(dòng)的一個(gè)過程按照這樣一種方式移動(dòng)部分對(duì)于滿足相應(yīng)的約束。 計(jì)劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計(jì)劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個(gè)約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動(dòng)裝配中，當(dāng)空間的關(guān)系被預(yù)先規(guī)定在裝配對(duì)象中時(shí)，一些序列限制不有關(guān)系。 有了上述的定義的合成約束，一個(gè)組成部分部分的結(jié)構(gòu)的關(guān)系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫中。 當(dāng)把一個(gè)組成部分部分添加到模具裝配時(shí)，系統(tǒng)將首先分解進(jìn)入原始的約束的合成約束，然后產(chǎn)生一群片段計(jì)劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動(dòng)裝配
任何注射模具的裝配都由產(chǎn)品的局部和整體兩部分組成。產(chǎn)品的局部依賴產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學(xué)。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個(gè)同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設(shè)計(jì)者直接指定。 對(duì)于產(chǎn)品獨(dú)立部分的設(shè)計(jì)，常規(guī)，模具設(shè)計(jì)者從目錄中選擇結(jié)構(gòu)，
為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構(gòu)建設(shè)幾何學(xué)的模型，而然后把產(chǎn)品獨(dú)立部分添加到插入模具的裝配。 這設(shè)計(jì)過程是時(shí)間消耗的和差錯(cuò)容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個(gè)數(shù)據(jù)庫為了所有產(chǎn)品獨(dú)立部分根據(jù)裝配表示被建造，而對(duì)象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據(jù)庫包含產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務(wù)發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內(nèi)被封裝在數(shù)據(jù)庫中。 因此，模具設(shè)計(jì)者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨(dú)立部分的結(jié)構(gòu)類型，而然后軟件將為了這些部分自動(dòng)地計(jì)算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎(chǔ)組件
正如圖1所示，產(chǎn)品的獨(dú)立部分可以更進(jìn)一步被分為摸具基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)部分。摸具基礎(chǔ)是由一群金屬板，插腳，導(dǎo)套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準(zhǔn)，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導(dǎo)致了相似結(jié)構(gòu)的樹立。一些模具建筑形成的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被采用了。模具基礎(chǔ)起因于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎(chǔ)組成部分的以特性為基礎(chǔ)的固體模具首先被建造；其次，裝配對(duì)象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關(guān)系；然后，利用這些組裝對(duì)象，一個(gè)分層的組裝對(duì)象——模具基礎(chǔ)——能被形成。這些模具基礎(chǔ)對(duì)象能通過目錄數(shù)據(jù)庫被例示。表4列出了模具基礎(chǔ)對(duì)象來產(chǎn)生指定的模具基礎(chǔ)的例子。這個(gè)指定的模具基礎(chǔ)實(shí)例能自動(dòng)地添加到模具裝配。模具基礎(chǔ)部件和最高裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系能通過Eqs被表達(dá)。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的自動(dòng)增加
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零件是一個(gè)組裝對(duì)象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數(shù)據(jù)庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號(hào)幾何來自動(dòng)推斷章節(jié)4中描述的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
5.3 裝配對(duì)象的包裝
自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題是自動(dòng)包裝過程。包裝是一個(gè)在相應(yīng)組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)者被添加到裝配時(shí)，一個(gè)空的空間被要求在EA盤上調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)者，如表5所示。
由于面向?qū)ο蟮谋硎痉ū徊扇?，每一個(gè)裝配對(duì)象能被描述為兩個(gè)實(shí)體，實(shí)物和虛擬物。虛擬物通過被實(shí)物占據(jù)的空間模仿。只要一個(gè)裝配對(duì)象被添加到裝配中，它的虛擬對(duì)象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應(yīng)的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的組成部分上在虛擬對(duì)象和真正的對(duì)象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對(duì)象的修正而變化。
這種自動(dòng)包裝功能更進(jìn)一步顯示了面向?qū)ο蟊硎痉ǖ膬?yōu)勢(shì)。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配計(jì)劃和自動(dòng)化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學(xué)被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個(gè)友好的用戶應(yīng)用程序接口。通過這個(gè)接口，用戶可以調(diào)用UG的內(nèi)部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個(gè)注塑模具產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品的注塑模具組裝設(shè)計(jì)顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應(yīng)的父子關(guān)系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每一個(gè)模具基礎(chǔ)的零件都在裝配中自動(dòng)定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個(gè)用戶友好應(yīng)用編寫程序接口(應(yīng)用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內(nèi)部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因?yàn)樵诮M成部分能被添加到裝配之前，計(jì)算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個(gè)展覽一種插入鑄造產(chǎn)品，因?yàn)閳D被領(lǐng)進(jìn)來，和設(shè)計(jì)的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應(yīng)的“父與子”關(guān)系被領(lǐng)進(jìn)來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 每一模具基礎(chǔ)的盤子自動(dòng)地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標(biāo)準(zhǔn)的部分自動(dòng)地被添加到裝配，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)部分也自動(dòng)地被建立，和口袋。
7.結(jié)論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴(kuò)展到裝配，由于擴(kuò)展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，而且是封裝操作的功能和幾何學(xué)的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對(duì)象的封裝有如下兩種優(yōu)勢(shì)： 首先，因?yàn)檠b配的條件被封裝在裝配對(duì)象中，自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)容易執(zhí)行； 其次，對(duì)象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內(nèi)與干擾檢查的裝配設(shè)計(jì)的日常事務(wù)過程自動(dòng)化。 所提出的簡(jiǎn)單化的動(dòng)作分析能基本上減少為了自動(dòng)檢測(cè)校對(duì)模具裝配之內(nèi)組成部分干擾所需要的規(guī)劃設(shè)計(jì)的努力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 頂蒸排氣三通管注塑模具設(shè)計(jì)
班 級(jí)＿ ＿
姓 名＿＿ ＿＿
指導(dǎo)教師＿＿ ＿＿＿
摘要
在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)，開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會(huì)成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的行列邁進(jìn)。
關(guān)鍵詞：信息網(wǎng)絡(luò) 信息化 自動(dòng)化 綜合性
目錄
摘要··················································（2）
緒論··················································（4）
一.塑件分析···········································（5）
二.分型面的設(shè)計(jì)·······································（8）
三.注射機(jī)的選擇·······································（8）
四.根據(jù)制品尺寸，設(shè)計(jì)成型零部件·······················（10）
五．型腔壁厚計(jì)算······································（13）
六．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)····································（13）
七.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·····································（17）
八．導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)································（18）
九.側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)·································（20）
十.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算···························（22）
十一.模架的選擇·······································（22）
十二.設(shè)計(jì)說明·········································（24）
十三.模具的裝配·······································（26）
十四.試模·············································（26）
十五.修?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぃ?7）
后記··················································（29）
參考文獻(xiàn)··············································（30）
緒論
模具方面，中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊地跟著市場(chǎng)的需求來發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也就沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
其次，要積極推進(jìn)中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經(jīng)意識(shí)到模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)制造業(yè)的重要作用。
第三.要積極推進(jìn)模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營機(jī)制，大力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟(jì)，明晰產(chǎn)權(quán)和完善法人治理結(jié)構(gòu)。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。要積極推進(jìn)中、西部工業(yè)基礎(chǔ)較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時(shí)間里，采用多種有效實(shí)現(xiàn)形式，轉(zhuǎn)換機(jī)制，大力發(fā)展產(chǎn)權(quán)明晰、獨(dú)立自主經(jīng)營，適應(yīng)市場(chǎng)運(yùn)作和模具生產(chǎn)快速反應(yīng)的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動(dòng)地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
第四.用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。再有，模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備，如五軸加工機(jī)床、高速銑等。超精加工手段也大量用于模具加工，當(dāng)前，模具加工技術(shù)的重點(diǎn)方向是無圖化生產(chǎn)、單件高精度并行加工、少人化或無人化加工和貫徹只裝不配少修的原則等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用也已普遍。
在塑料模工業(yè)發(fā)展上，我國今后將扶植以下的發(fā)展方向：
1、提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
2、在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
3、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
5、提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。
6、應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
7、研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
一．塑件分析
1．塑件圖
此制品是三通管接頭，現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常用到，是一個(gè)非常實(shí)際的產(chǎn)品。且生產(chǎn)綱領(lǐng)為：批量生產(chǎn)，所以我們采用注射模具注射成型。
塑件圖如下所示：
2.材料分析
本產(chǎn)品的成型工藝采用注射成型，產(chǎn)品材料為：黑色PP，聚丙烯。聚丙烯的主要特點(diǎn)是密度小，約為0.9～0.91g/cm3。它的力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及硬度等，均優(yōu)于低壓聚乙烯，并有很突出的剛性，耐熱性較好。可在100℃以上使用。若不受外力，則溫度升到150℃也不變形?；旧喜晃⑶矣休^好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對(duì)濃硅酸、濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。高頻電性能優(yōu)良，且不受溫度影響，成形容易。缺點(diǎn)是耐磨性不夠高，成形收縮率較大，低溫呈脆性。熱變形溫度亦較低根據(jù)材料特性，可做各種機(jī)械零件，如法蘭、齒輪、接頭、泵葉輪、汽車零件，化工管道及容器設(shè)備。并可用于制造襯里，表面涂層、錄音帶，醫(yī)療儀器及手術(shù)儀器等
1）查資料，PP塑料物理力學(xué)主要性能參數(shù)：
相對(duì)密度：0.90～0.91g/cm3
導(dǎo)熱系數(shù)：0.118(W·m^-1·K^-1)
線脹系數(shù)：9.8（10-5xl/k）
吸水率：0.01～0.03/（24h)/%
成型收縮率：1～2%
伸長率：﹥200%
熔點(diǎn)：170～176 0C
摩擦系數(shù)：0.34
抗拉屈服強(qiáng)度：37MPa
拉伸強(qiáng)性模量：1.1～1.6MPa
彎曲強(qiáng)度：67MPa
體積電阻系數(shù)：>10^14Ωcm
沖擊強(qiáng)度：106.8～213.5
熱變形溫度：102～115℃，56～67℃
連續(xù)最高溫度：115℃
2）由資料查得PP的成型特性為：
1．聚丙烯成型收縮范圍大，易發(fā)生縮空、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃左右，不可低于50℃，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕的缺陷，且溫度過高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。
3．使用相應(yīng)的螺桿式注射機(jī)，在條件允許的情況下可給模具預(yù)熱。
4．結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。
5．流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右。
6．冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢
7．塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中
8. 查資料，模具使用一模兩件，模具使用側(cè)澆口，主流道為圓形截面，以減小摩擦阻力，設(shè)計(jì)合適的澆口位置。
4）查資料：PP的脫模斜度的推薦值及其它參數(shù)。
由于分型面在塑件中間且塑件的外觀為圓柱形，一半在定模，一半在動(dòng)模，所以不必考慮脫模斜度。
二．分型面的設(shè)計(jì)
打開模具取出塑料制品或者澆注系統(tǒng)凝料的面稱之為分型面。分型面設(shè)計(jì)是型腔設(shè)計(jì)的第一步，它受塑件的形狀，壁厚，外觀，尺寸精度以及模具型腔數(shù)目，排氣槽，澆口位置等許多因素的影響。
1.分形面的形式：
與注射機(jī)開模運(yùn)動(dòng)方向相垂直。
2.分型面的選擇：
a).分型面應(yīng)設(shè)計(jì)在塑件外型最大輪廓處；
b)分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模；
c）應(yīng)保證讓塑件的精度要求；
d)應(yīng)滿足塑件外觀質(zhì)量要求；
e)便于模具的加工制造；
f)分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。
3.塑件的脫模
為了便于順利脫模，根據(jù)制品自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將制品留在動(dòng)模上；將側(cè)型芯留在動(dòng)模上；斜導(dǎo)柱留在定模上。
4．模具材料的確定
由于塑料制品材料為PP，粘度中等，綜合生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定使用Cr12材料為側(cè)型芯、型腔及其它成型零部件材料。
三．根據(jù)制品尺寸，設(shè)計(jì)成型零部件
所謂工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸，凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸。
1．收縮率范圍：
塑件材料為PP，根據(jù)壁厚選擇其收縮率為1～2%
2．采用平均收縮率： S =1.5%
3．模具成型零件工作尺寸計(jì)算
公式一覽表：型腔類尺寸：60±0.3 30±0.2 φ10±0.2 φ13±0.2 φ9.6±0.2側(cè)型芯類尺寸：φ7±0.2 （注：由于是通孔所以側(cè)型芯的長度與型腔的長度一致）。其尺寸公差全部按照GB/T1804-m執(zhí)行。另取δz＝△/3 x=0.75 S=1.5%尺寸計(jì)算如下：
a：型腔半徑尺寸
φ10±0.2＝φ10.20-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ＝[(1+0.015)×10.2-0.75×0.4] 0+δ
＝10.050+0.13
φ13±0.2＝φ13.20-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×30.2-0.75×0.4] 0+δ
＝30.350+0.13
φ9.6±0.2＝φ9.80-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×9.8-0.75×0.4] 0+δ
＝9.650+0.13
b：型腔長度尺寸
30±0.2＝30.20-0.40
（Lm）0+δ＝[(1+S)Ls-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×30.2-0.75×0.4] 0+δ
＝30.360+0.13
60±0.3＝60.30-0.60
（Lm）0+δ＝[(1+S)Ls-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×60.3-0.75×0.6] 0+δ
＝60.760+0.2
c：型芯直徑尺寸
φ7±0.2＝φ6.80+0.4
(d) －δz0＝[(1+S)ds＋x△] －δz0
＝[(1+0.015)×6.8＋0.75×0.4] －δz0
＝6.9－0.130
四．注射機(jī)的選擇
從模具設(shè)計(jì)角度考慮，需了解注射機(jī)技術(shù)規(guī)范的主要項(xiàng)目有：最大注射量，最大注射壓力，最大鎖模力，模具安裝尺寸以及開模行程。
1.注射量的計(jì)算：
初選注射機(jī)塑件外形體積的計(jì)算
1．根據(jù)UG數(shù)模測(cè)得塑件的體積為V＝4007.8 mm3
由于一模兩腔所以總的注射量為8cm3，
∴初選注射機(jī)的型號(hào)為：XS—ZY—125型號(hào)的螺桿式
2．注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核
a. 型腔數(shù)量的確定和校核
由于制品為小尺寸的塑件且大批量生產(chǎn)，為提高效率，采用一模二腔，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
b.最大注射量的校核
nm+m1<=kmp
n——型腔的數(shù)量為2；
m——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積，g/cm3;
m1————澆注系統(tǒng)所需塑件質(zhì)量或體積，g/cm3
k——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般為0.8；
mp——注射機(jī)允許的最大注射量g/cm3;系統(tǒng)凝料約為0.6cm3，則m1=0.6∴左邊=2×8+0.4=16.6右邊=0.8×125=100
∴左邊＜右邊
∴不等式成立∴注射量的標(biāo)準(zhǔn)符合要求。
c.鎖模力的校核：
Fτ=p(nA+A1)
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