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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 部： 機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
姓 名： 毛建永
學(xué) 號(hào)： 05010221
外文出處： CHINESE JOURNAL OF
MECHANICAL ENGINEERING
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
譯文能準(zhǔn)確地表達(dá)原文思想，語(yǔ)句較為通順，條理較清楚，專(zhuān)業(yè)用語(yǔ)翻譯基本準(zhǔn)確，符合中文習(xí)慣，整體翻譯質(zhì)量良好。
簽名：
年 月 日
附件1：外文資料翻譯譯文
基于知識(shí)與事例的注塑模具分型面設(shè)計(jì)技術(shù)
摘要:在全面地分析了分型面自動(dòng)生成技術(shù)的基礎(chǔ)上，分型面設(shè)計(jì)提出了基于知識(shí)與事例推理的分型面設(shè)計(jì)方法，并給出了基于事例推理的分型面設(shè)計(jì)過(guò)程。一個(gè)事例庫(kù)包含有分型面信息并構(gòu)建了主型狀特征，分型面自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)合了正向推理方法和相似求解方法。標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫(kù)也是建立了包括知識(shí)，規(guī)則和經(jīng)驗(yàn)的分型面設(shè)計(jì)。實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性，提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率
關(guān)鍵詞：注射模 分型面設(shè)計(jì) 基于事例推理 相似求解
0 引言
作為注射模設(shè)計(jì)的重要階段之一，分型面的選擇會(huì)直接影響注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具制作成本，分型面的加工，以及最后加工塑件的質(zhì)量。因此合理的選擇分型面是注射模設(shè)計(jì)成功和了解注射模分模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的先決條件。在最近的幾年，分型面和注射模具自動(dòng)加工是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在全球有許多研究人員做了大量的課題研究工作。但是那些先前的工作只是研究幾何型狀和分型面位置的關(guān)系,圍繞著在構(gòu)建數(shù)字模型的基礎(chǔ)上實(shí)質(zhì)分析塑料件的形狀。由于多樣性和塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在實(shí)際應(yīng)用中那些方法有一些缺點(diǎn)。
隨著大量的有經(jīng)驗(yàn)和有理論的模具設(shè)計(jì)，分型面設(shè)計(jì)方法中提出了基于模具知識(shí)和事例推理并呈現(xiàn)出計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程與模具設(shè)計(jì)相結(jié)合的模具自動(dòng)成型方法。
知識(shí)與事例推理就是指應(yīng)用相似判斷和推理處理一個(gè)新的設(shè)計(jì)并構(gòu)建知識(shí)庫(kù)和事例庫(kù)以及基于各自知識(shí)與原則。分型面設(shè)計(jì)是成功設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)也是模具成功設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，而新的設(shè)計(jì)不只是適合模具分型面設(shè)計(jì)原則也同樣包括了以前設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)。因此這個(gè)方法更方便、便快，相比與推理來(lái)解決分型面設(shè)計(jì)以及構(gòu)建數(shù)字模型更有效。對(duì)于許多種類(lèi)分型面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)會(huì)更容易通過(guò)事例表示。因此知識(shí)和事例推理分型面的設(shè)計(jì)方法是非常適合工程師的流行想法和習(xí)慣。
1 基于知識(shí)與事例的分型面設(shè)計(jì)構(gòu)架
知識(shí)與事例的分型面設(shè)計(jì)的一般方式是找一個(gè)合理的表面設(shè)計(jì)和幾何學(xué)特征。模具主形狀特征就是庫(kù)的索引，隨后在事例庫(kù)中尋找事例相似的主形狀特征，分型面就能通過(guò)相似判斷和推論策略來(lái)產(chǎn)生。同時(shí)，相關(guān)的知識(shí)和分型面設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)就能總結(jié)到知識(shí)庫(kù)中。被設(shè)計(jì)者作為分型面設(shè)計(jì)的輔助信息查詢(xún)和參考。事例構(gòu)成的推理設(shè)計(jì)方法是對(duì)分型面設(shè)計(jì)者理性選擇的指導(dǎo)。
知識(shí)與事例的模具分型面設(shè)計(jì)主要由以下各項(xiàng)：①構(gòu)建知識(shí)庫(kù)，針對(duì)注射模設(shè)計(jì)，一個(gè)分型面設(shè)計(jì)規(guī)則知識(shí)庫(kù)貫穿、整合了分型面設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)與設(shè)計(jì)規(guī)則。②構(gòu)建分型面位置事例庫(kù)。一個(gè)分型面位置事例庫(kù)是由事例描述和事例庫(kù)基于各種模型和先前的成功設(shè)計(jì)事例組成。描述分型面位置的關(guān)鍵是事例模具和主要模型特征組織并通過(guò)不同的模型來(lái)決定分型面位置。因?yàn)榉中兔娴奈恢弥饕Q于主形狀特征，所以事例庫(kù)機(jī)構(gòu)應(yīng)該適合于在設(shè)過(guò)程中的查詢(xún)。③判定模具主形狀特征。最初部分的形特征應(yīng)該是在分型面位置決定前識(shí)別。因此，主特征索引需要找到針對(duì)的模具構(gòu)造類(lèi)型。因此模型部分和模具分型面之間的無(wú)縫連結(jié)就能被了解。④系統(tǒng)推論和搜索模型。從分型面位置事例中搜索和匹配相似形狀特征是分型面位置事例搜索過(guò)程的主要過(guò)程。因此構(gòu)建形狀特征索引模型的核心是準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)事例推論和快速查詢(xún)。⑤自動(dòng)生成分型面。在履行的設(shè)計(jì)進(jìn)程和調(diào)整后，選擇相似的形狀特征模型來(lái)決定分型面位置，需要的模具分型面就能自動(dòng)生成了。⑥存儲(chǔ)的事例。豐富的分型面位置事例庫(kù)是提高分型面設(shè)計(jì)和推理效果的重要基礎(chǔ)。系統(tǒng)提供系統(tǒng)存儲(chǔ)器和選擇基于分類(lèi)事例特征的每一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的最終結(jié)果。
知識(shí)與事例的注塑模具分型面設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示
圖1 基于知識(shí)與事例的分型面設(shè)計(jì)流程
2 建立知識(shí)庫(kù)和事例庫(kù)
知識(shí)庫(kù)是重要的資源它能幫助設(shè)計(jì)者選擇分型面位置。知識(shí)庫(kù)的構(gòu)成和描述應(yīng)該適合實(shí)際模具設(shè)過(guò)程并易于設(shè)計(jì)者查詢(xún)和參考。因此，通常人們用的分型面設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)和原則被總結(jié)并整合。分型面設(shè)計(jì)被確定和被簡(jiǎn)單識(shí)別。所有的規(guī)則在庫(kù)中被數(shù)字和文字描述和表達(dá)，同時(shí)給出了“推薦”和“不推薦”的數(shù)字組成的設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)者能基于實(shí)際設(shè)計(jì)事例作出合理的選擇。
圖2所示了系統(tǒng)通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則選擇分型面的位置。分型面設(shè)計(jì)主要取決于模型主形狀特征和確認(rèn)導(dǎo)入事例搜索的形狀特征。這種關(guān)系結(jié)構(gòu)的事例庫(kù)會(huì)按照形狀特征和特征樹(shù)來(lái)確定構(gòu)建的模型，并被分類(lèi)儲(chǔ)存。通過(guò)不同性質(zhì)部分的形狀特征來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，部分模型的共有因素就當(dāng)作父節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)能繼承父節(jié)點(diǎn)的所有屬性，并比父節(jié)點(diǎn)多一個(gè)特征。至于單個(gè)事例的關(guān)系會(huì)通過(guò)一層一層被傳遞。特征屬性的數(shù)目就會(huì)不斷增加，特征屬性就會(huì)越來(lái)越具體和接近實(shí)例，它們之間的關(guān)系也越來(lái)越來(lái)復(fù)雜。這種分類(lèi)方法能有助于通過(guò)形狀特征尋找事例庫(kù)索引和解決復(fù)雜模型問(wèn)題。
圖2 知識(shí)庫(kù)分型面設(shè)計(jì)實(shí)例
3 事例描述和查詢(xún)
3.1 事例描述
事例庫(kù)描述是知識(shí)庫(kù)運(yùn)行的基礎(chǔ)，它要能描述一個(gè)存在的成功設(shè)計(jì)事例并作為數(shù)據(jù)信息才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理。內(nèi)容和描述的方法會(huì)對(duì)處理相似問(wèn)題的質(zhì)量和效率產(chǎn)生影響。
事例描述可以用部分模型事例表示=分類(lèi)數(shù)據(jù)+分型面位置。索引信息的形狀特征的一部分，即部分形狀特征是索引能查詢(xún)到的相似事例的主形狀特征。分型面位置也是來(lái)自這個(gè)事例，因此在分型面位置庫(kù)中有一些典型形狀的部分和對(duì)應(yīng)分型面位置的部分。公式描述是
事例F,S=事例(F1,F2,?Fn,S1,S2,?Sn)
當(dāng)F=(F1,F2,?Fn),Fj是子形狀特征節(jié)點(diǎn)的注射模事例，i=1,2?,n,n是事例庫(kù)的編號(hào)，S=(S1,S2,?Sn),Sj是解決方案，也就是分型面位置，j=1,2?,m,其中m是可用的分型面位置事例模型。
分類(lèi)事例庫(kù)如圖3所示，成型加工的形狀描述在事例中按照數(shù)字排列，而下一層包含比上一層多一個(gè)的形狀特征。它繼承和發(fā)展了基于上一層的事例模型信息。圖4給出了復(fù)雜事例的解決方案，這方案是通過(guò)調(diào)用部分模型的樣板程序，如此來(lái)查找形狀特征事例的索引。
圖3 分型面位置事例庫(kù)組織構(gòu)造
圖4 復(fù)雜事例的組織構(gòu)造
3.2 基于乘法規(guī)則的分類(lèi)查找
事例查找是推論機(jī)制的重要組成，查找的實(shí)質(zhì)是尋找相匹配的程序，因此構(gòu)建推論機(jī)制程序也是構(gòu)建查找策略和相似匹配程序。策略對(duì)推論效果和結(jié)論都有好的作用。查詢(xún)的目的是找到塑件模具相似主形狀特征的分型面位置事例。因此這種方法的目的是在基于乘法規(guī)則的組織下構(gòu)造事例。分類(lèi)查找意味著通過(guò)查詢(xún)程序在事例庫(kù)中從頭至尾的尋找，但是那個(gè)分支可以找下去需要根據(jù)乘法規(guī)則來(lái)判斷了。
圖5展示了一個(gè)孔特征模型的分階段類(lèi)型，它可以看作是減法布爾類(lèi)型通過(guò)兩層軸特征和一個(gè)內(nèi)圓的輔助特征相減而成。推論查詢(xún)過(guò)程是：第一，先行判斷，如果特征1是軸類(lèi)型，然后軸特征就獲得為事例1；接著進(jìn)行二次判斷，如果特征2還是軸特征類(lèi)型則完成布爾判斷并減去事例2，中心線位置與先前的位置相同，這樣關(guān)于孔特征的軸類(lèi)型事例就獲得了。
圖5 建立在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的初步推理
應(yīng)用這個(gè)推論方法能獲得高效率，因?yàn)檠刂粭l分支查詢(xún)不需要訪問(wèn)所有的數(shù)據(jù)。如果推論規(guī)則和事例都是成熟的，那么某些模型的相似形狀特征是能在基于乘法規(guī)則下很快的通過(guò)分類(lèi)查找的方法找到的。此外，在基于事例的分型面自動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，事例不需要完全與模型相同。只需要主形狀特征相似并且分型面位置相對(duì)于這兩個(gè)模型的主形狀特征相似就可以。在這也提出了相似模型分型面的自動(dòng)設(shè)計(jì)。
4 相似模型分型面解決方案
一個(gè)事例的分型面相對(duì)于主特征有特別的位置關(guān)系，而這些關(guān)系總是表現(xiàn)在一個(gè)特定的表面上，一個(gè)特定的斷面或經(jīng)過(guò)某一個(gè)點(diǎn)以及某個(gè)特征等。這些位置關(guān)系就是2D矢量，也就是
P=X(p,n)
其中 P-特殊位置關(guān)系
X-矢量
p-分型面特征點(diǎn)
n-分型面法向矢量
換句話說(shuō)，分型面特征由一個(gè)法向矢量n和一個(gè)特殊的點(diǎn)p構(gòu)成。對(duì)于每個(gè)分型南事例模型，矢量X是不變化的。至于面與相似的事例模型有關(guān)，如果分型面在最上面，那么點(diǎn)P是分型面的中心點(diǎn)，n是法向矢量。
首先，找到相對(duì)于事例模型的關(guān)系點(diǎn)P的位置，然后替換角色模型的位置關(guān)系并確定分型面的位置，解決過(guò)程可以用以下式子表示
其中 Sp-表面
Cm-事例模型
Pm-角色模型
fi,fj-Sp,Cm的定位特征
左邊的項(xiàng)目是分型面相對(duì)于事例模型的特別位置，并且對(duì)目標(biāo)模型有某種聯(lián)系。依據(jù)目標(biāo)模型形成分型面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，分型面的設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面
（1） 分型面是平面。對(duì)于這部分的主要特征是平面，有一個(gè)可以直接找到的p點(diǎn)和矢量n。用矢量式表示為X(p,n)，目標(biāo)模型的分型面位置就可以確定了。如圖6所示。依據(jù)事例庫(kù)選擇上表面作為分型面。因此點(diǎn)p就是目標(biāo)模型立方體上表面的中心點(diǎn)，當(dāng)n為該表面的法向矢量且這兩個(gè)值能在特征庫(kù)中被找到，因此分型面位
置能輕松解決了。
圖6 平面分型面
（2） 梯狀分型面。梯狀分型面特征普遍用在部分模具上，如圖7所示最先要做的是找到矢量X1,X2,...,X5的每一個(gè)梯面，然后梯分型面就通過(guò)那些矢量約束的綜
圖7 梯形分型面
合作用得到。
曲面分型面。當(dāng)分型面是曲面時(shí)解決程序是很復(fù)雜的，如圖8所示的部分就是一個(gè)例子，它的主要特征參數(shù)，比如說(shuō)半圓弧、中心線和它的分布位置，應(yīng)該依照曲面來(lái)尋找。然后解決模型的構(gòu)成，再輸入特征參數(shù)到要解決的模型替換后，分面線就會(huì)產(chǎn)生，分型面也會(huì)獲得。如果分型面是自由形態(tài)的表面，那么
圖8 曲形分型面
目標(biāo)模型會(huì)更加復(fù)雜。
（3） 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具部分。更多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具只是一種相似事例但不存在分型面位置事例庫(kù)中，事例模具由推論程序產(chǎn)生也存在著重大的不同。這種事例模具只能解決一部分復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但是分模線的位置可能是相似的。
以9所示的圖為例子來(lái)說(shuō)，它包含了幾部分的結(jié)構(gòu)因素，在這沒(méi)有相似的事例庫(kù)，但是它的分型面還是可以通過(guò)運(yùn)用圖6的流程，而且它的上表面可能作為分型面因?yàn)樗鼈兊姆中兔嫖恢檬窍嗨频?。如果像這樣類(lèi)似的方法解決不了了，那么通過(guò)人機(jī)交互來(lái)決定分型面的結(jié)果是否要儲(chǔ)存，如此分型面位置事例庫(kù)的事例就會(huì)不斷增加。
圖9 復(fù)雜部分分型面
5 設(shè)計(jì)舉例
我們的運(yùn)算法則已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)非常好用的工具包并可為Visual C++ AutoCAD 2000 ObjectARX服務(wù)。圖示7是一個(gè)測(cè)試模型，其結(jié)果是分型面的輪廓。它是一種典型的梯分型面。在分型面選擇的過(guò)程中，知識(shí)庫(kù)，事例庫(kù)，正向推理策略被運(yùn)用。相似求解方法和布爾數(shù)學(xué)方法在子分型面中應(yīng)用在最后的分型面上。圖10是2D局部模型分型面的例證。
圖10 檢驗(yàn)?zāi)＞叻中兔孢x擇
6 結(jié)論
基于知識(shí)與事例的注塑模具分型面設(shè)計(jì)的前提是有相似于最先部分索引的形狀特征，并由其決定模具分型面位置的相似解決方法。這種方法在基于豐富知識(shí)與事例上會(huì)有較高的設(shè)計(jì)效率和可靠性，它也有以下幾項(xiàng)特性
（1） 分型面位置分類(lèi)事例庫(kù)構(gòu)建在大量特征事例的基礎(chǔ)上，它使查詢(xún)變得更加方便。
（2） 形狀特征索引，分類(lèi)查詢(xún)是基于乘法規(guī)則的查詢(xún)方法。它能高效率和快速推斷出事例模具的那些主形狀特征與模件相似。
（3） 在事例模具與目標(biāo)模具間用相似的形狀特征。類(lèi)似模具的分型面解決方案就會(huì)找到，它能快速準(zhǔn)確的決定分型面的位置。結(jié)果，模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率得到提高。
附件2：外文原文（復(fù)印件）
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
毛建永
學(xué) 號(hào)
05010221
指導(dǎo)教師
張躍
選題情況
課題名稱(chēng)
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
√
偏易
工作量
較大
合理
√
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書(shū)
有
√
無(wú)
開(kāi)題報(bào)告
有
√
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
√
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
√
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
√
慢
中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況
優(yōu)
良
√
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良
所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)：
進(jìn)度一般，達(dá)到要求
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
系 部：
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
毛建永
學(xué) 號(hào)：
05010221
設(shè)計(jì)(論文)題目：
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2009年3月9日 ~ 6月14日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
殷勁松 張 躍
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人:
龔光容
發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2009年 2 月 26 日
任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；
4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“系部”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)；
5．任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
塑料件在各行業(yè)及日常生活廣泛使用，塑料模具的設(shè)計(jì)制造的社會(huì)需求也日益增長(zhǎng)，而且要求越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)盒蓋零件注射模設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生檢索資料，綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并根據(jù)工程實(shí)際的要求解決工程實(shí)際問(wèn)題的方法與能力，訓(xùn)練學(xué)生模具設(shè)計(jì)制造的基本技能和模具CAD設(shè)計(jì)能力，提高獨(dú)立工作的能力，適應(yīng)社會(huì)需求。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
本設(shè)計(jì)要求學(xué)生根據(jù)所給盒蓋零件實(shí)物，測(cè)繪零件圖紙，設(shè)計(jì)成型注射模具，并學(xué)習(xí)Pro/Engineer、UG或Solid edge等大型CAD軟件在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，具體要求如下：
1） 查閱資料（不少于15篇），翻譯一定量的外文資料（不少于3000漢字），撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述（不少于2000字）；
2） 測(cè)繪塑件圖紙，完成其CAD三維造型設(shè)計(jì)；
3） 完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，要求一模兩腔；
4） 完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；
5） 模具成型零件CAD三維造型設(shè)計(jì)；
6） 完成該注射模具模板、成型零件等主要件的制造工藝設(shè)計(jì)；
7） 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
課題成果內(nèi)容包括：
1) 塑件圖紙及CAD三維數(shù)據(jù)模型；
2) 全套注射模具圖紙，成型零件三維造型；
3) 全套模具制造工藝規(guī)程；
4) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 成都科技大學(xué)，北京化工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院合編.塑料成型模具[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1982.
[2] 胡石玉.模具制造技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1997.
[3] 駱志斌.模具工手冊(cè)[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2000.
[4] 林清安.Pro/ENGINEER零件設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇上、下）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000.
[5] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版上、中、下）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.
[6] 齊月靜, 秦志峰, 齊鎖來(lái)等編著.SolidWorks 2006中文版完全自學(xué)專(zhuān)家指導(dǎo)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
[7] 岳榮剛編著.SolidWorks 2006零件與裝配設(shè)計(jì)教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.
[8] 王慶五, 仇亞琴, 張昱等編著.SolidWorks 2006中文版模具設(shè)計(jì)專(zhuān)家指導(dǎo)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2009年
3月09日 ～ 3 月30 日
熟悉課題，查閱有關(guān)資料，完成資料翻譯，完成開(kāi)題報(bào)告
3月31日 ～ 4 月07 日
測(cè)繪塑件零件圖紙，熟悉Solidworks或PRO/E三維CAD軟件，完成塑件三維數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)
4月08日 ～ 4 月15 日
進(jìn)行注射模結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),完成零件設(shè)計(jì)
4月16日 ～ 4 月23 日
基本掌握CAD軟件操作，完成塑件注射模方案設(shè)計(jì)和基本計(jì)算
4月24日 ～ 5 月15日
完成塑件注射模零件造型、裝配體設(shè)計(jì)和修改完善
5月16日 ～ 5月23日
完成塑件注射模工程圖和裝配圖設(shè)計(jì)
5月24日 ～ 6 月07日
完成塑件注射模制造工藝設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
6月07日 ～ 6 月10日
修改并打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙，整理相關(guān)資料，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)成果
6月11日 ～ 6月14日
準(zhǔn)備論文答辯
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見(jiàn)：
系部主任：
年 月 日
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料
學(xué)生姓名:
毛建永
學(xué) 號(hào)：
05010221
系 部:
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
張躍
助教
材 料 目 錄
序號(hào)
名 稱(chēng)
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2009年5月
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者:
毛建永
學(xué) 號(hào)：
05010221
系 部:
機(jī)械工程系
專(zhuān) 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
題 目:
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
助教
張躍
指導(dǎo)者：
曹春平
講師
評(píng)閱者：
2009 年 5 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
本論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成盒蓋的注射模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用聚甲醛塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產(chǎn)品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。該論文還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了模具工程圖設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了主要零件加工工藝設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 注射模 成型 工藝性 設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Title The Design of Plastic Injection Mould of Hegai
Abstract
The present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Use the POM injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study product's technology capability, had determined uses the formation requirement which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved mold's gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design.
Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 毛建永
指 導(dǎo) 老 師 張躍
摘要 介紹基于本論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成盒蓋的注射模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用聚甲醛塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產(chǎn)品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。該論文還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了模具工程圖設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了主要零件加工工藝設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 注射模 成型 工藝性 設(shè)計(jì)
1 引言
1.1 注射模具CAD系統(tǒng)
一個(gè)完善的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾部分：
(1) 注塑制品構(gòu)造
(2) 模具概念設(shè)計(jì)
(3) CAE分析
(4) 模具評(píng)價(jià)
(5) 模具詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(6) CAM[1]
2 盒蓋設(shè)計(jì)及其成型工藝的分析
2.1 塑件分析
圖2.1 所示是盒蓋零件。
圖2.1 盒蓋零件
該塑件為薄壁類(lèi)零件，且壁厚均勻。盒蓋本身具有一定的深度，表面光滑，在模具設(shè)計(jì)和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度。盒蓋頂部為一方孔，左右對(duì)稱(chēng)還各有一個(gè)小孔，所以需要用側(cè)抽芯成型。
2.2 塑料的選材及性能分析
盒蓋零件用于配合使用，所以耐磨性要突出，綜合機(jī)械性能要好，且要經(jīng)濟(jì)。具備這些條件的塑料是首選，這里我們選用聚甲醛（POM）。
（1）力學(xué)性能和剛性好，接近金屬材料，是替代銅、鑄鋅、鋁等金屬材料的理想材料。
（2）耐疲勞性和耐蠕變性極好。
（3）耐磨損、自潤(rùn)性和摩擦性好，與UHMWPE、PA、F4一起稱(chēng)為四大耐磨塑料材料。
（4）熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，電絕緣性?xún)?yōu)良。
2.3 POM塑料的注射過(guò)程及工藝
注射成型過(guò)程:
（1）成型前準(zhǔn)備，對(duì)POM進(jìn)行干燥。POM是吸水率較低的塑料，干燥條件一般用烘箱加熱，溫度為90℃～100℃,時(shí)間4小時(shí),料層厚度30毫米。
（2）注射過(guò)程，塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，起過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階段。
POM的注射工藝參數(shù):
（1）螺桿類(lèi)別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿（直 通 式 噴 嘴）
（2）螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)：30
（3）注射機(jī)料筒溫度:
前段 170℃～190℃
中段 180℃～200℃
后段 170℃～190℃
（4）噴嘴溫度：170℃～180℃。
（5）模具溫度：90℃～100℃。
（6）注射壓力:80MP～120MP。
（7）注射速度: 高速注射。
（8）保壓壓力: 30MP～50MP
（9）成型時(shí)間:
注射時(shí)間:2s～5s
保壓時(shí)間:20s～90s
冷卻時(shí)間:20s～60s
總周期:50s～160s
（10） 后處理: 脫模后應(yīng)將塑件放在90℃ 左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻[2]。
3 盒蓋模具設(shè)計(jì)方案的比較與確定
3.1 分型面方案的優(yōu)化確定
(1）分型面選擇方案一：如圖3.1所示，開(kāi)模時(shí)在塑件中間的外形最大輪廓處A一A面分開(kāi)。
(2）分型面選擇方案二：如圖3.2所示，開(kāi)模時(shí)在塑件底下的外形最大輪廓處A一A面分開(kāi)。
根據(jù)工程和生產(chǎn)實(shí)際分析，分型面采用方案二是比較好的，能在成形的基礎(chǔ)上保證塑件的加工精度，方案一容易在分型面處產(chǎn)生飛邊，影響外表面的光滑度。
圖3.1 分型面位置
圖3.2 分型面位置
3.2 型腔數(shù)量以及排列方式的優(yōu)化確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用一模兩腔。
型腔排列方式比較確定：
(1) 排列方案一：如圖3.3所示。
圖3.3 型腔排列方式一
(2）排列方案二：如圖3.4所示。
圖3.4 型腔排列方式二
采用方案一結(jié)構(gòu)更復(fù)雜和更多的制造工時(shí),增加了成本,且不易實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)比較該套模具型腔的排列方式采用方案二。
4 模具詳細(xì)設(shè)計(jì)
4.1 注塑機(jī)選型
選定型號(hào)為XS一ZY一125型臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4.1。
表4.1 XS一ZY一125型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑/mm
42
拉桿內(nèi)間距/mm
260x290
注射行程/mm
115
最大模具厚度/mm
300
額定注射量/
125
最小模具厚度/mm
200
注射速度 /(g/s)
100
頂出桿根數(shù)
1
噴嘴直徑/mm
4
噴嘴圓弧半徑/mm
12
額定注射壓力/MP
120
頂出中心孔直徑/mm
30
鎖模力/KN
900
開(kāi)模行程/mm
270
4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì)
（1）主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求比較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC～55HRC。
（2）定位圈的設(shè)計(jì)與固定
由于該模具主流道比較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式。
4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。
POM的成型收縮率為1.2%～3.0%所以平均收縮率取 s=2.1%。塑件尺寸公差按SJ1372一78標(biāo)準(zhǔn)中的7級(jí)精度成型。
4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用基本型為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架，模架如圖4.1所示。
1-動(dòng)模座板；2-內(nèi)六角螺釘；3-墊塊；4-支承板；5-彈簧；6-頂銷(xiāo)；7-內(nèi)六角螺釘；8-動(dòng)模板；9-推件板；10-鑲塊；11-型芯；12-定位銷(xiāo)；13-彈簧；14-定模座板；15-定位圈；16-內(nèi)六角螺釘；17-澆口套；18-內(nèi)六角螺釘；19-定模板；20-型腔；21-滑塊；22-斜導(dǎo)柱；23-拉料桿；24-內(nèi)六角螺釘；25-推桿固定板；26-推板；27-推件桿；28-導(dǎo)套；29-導(dǎo)柱；30-導(dǎo)套；
圖4.1 模架
4.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)在注射成型的塑件上與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模[3]。
4.6 冷料井的設(shè)計(jì)
冷料井位于主流道的對(duì)面的下凹模板上，其作用是存放料流前端的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；開(kāi)模時(shí)能將主流道中的凝料拉出。冷料井的尺寸稍大于主流道大端的直徑。 采用底端帶有推桿的冷料井，這類(lèi)冷料井的底部有一根拉料桿組成，推料桿裝于推桿型芯推板上。注射模采用Z型冷料井，結(jié)構(gòu)如圖4.13所示。
圖4.2 冷料井
5 模具裝配
塑料模具的總裝過(guò)程因模具結(jié)構(gòu)的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如下:
(1）確定裝配基準(zhǔn)。
(2）安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套和型芯、型腔并使間隙均勻。
(3）安裝側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)等。
(4）其他零件的裝配。
(5）檢驗(yàn)、試模[4]。
6 模具工作過(guò)程
模具裝配試模完畢之后,模具進(jìn)入正式工作狀態(tài),其基本工作過(guò)程如下：
(1）對(duì)塑料POM進(jìn)行烘干,并裝入料斗。
(2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。
(3）合模、鎖緊模具。
(4）對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。
(5）注射過(guò)程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。
(6）開(kāi)模時(shí)，開(kāi)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模部分后移，斜導(dǎo)柱逼使側(cè)抽芯滑塊移動(dòng)側(cè)向抽芯，當(dāng)斜導(dǎo)柱脫離動(dòng)模部分時(shí)，固定在定模部上的定位銷(xiāo)剛好卡住滑塊，防止斜滑塊與定模部分分離，使之順利的留在定模恰當(dāng)?shù)奈恢?，有利于順利合模與復(fù)位；抽芯完成同時(shí)；隨著繼續(xù)開(kāi)模，塑件脫離型腔同時(shí)主流道凝料在拉料桿的拉力作用下與澆口套分離；接著推出機(jī)構(gòu)工作，推板在注射機(jī)頂桿的作用下，帶動(dòng)塑件推桿工作，把塑件從主型芯上推出來(lái)，從而完成了塑件與模具的分離；最后將塑件取出完成自動(dòng)脫模。
(7）塑件的后處理。
6 結(jié)束語(yǔ)
本次設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)做的一次總測(cè)驗(yàn)，是鍛煉也是對(duì)自己四年來(lái)所學(xué)知識(shí)及運(yùn)用知識(shí)能力的檢驗(yàn)。
通過(guò)此設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。
從測(cè)繪塑件圖紙，到完成CAD造型設(shè)計(jì)；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；模具成型零件CAD造型設(shè)計(jì)；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，學(xué)會(huì)了從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，針對(duì)實(shí)際課題解決實(shí)際問(wèn)題，掌握了綜合使用各種設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖冊(cè)、資料的方法，提高了電腦繪圖水平，為以后我的工作奠定了基礎(chǔ)。
參 考 文 獻(xiàn)
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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
毛建永
學(xué) 號(hào)：
05010221
專(zhuān) 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
盒蓋零件的注射模設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
張躍
2009 年3月22日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展，模具CAD技術(shù)也已經(jīng)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組織模式，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革、發(fā)展新興技術(shù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都具有十分重要的意義。
注射模模具CAD技術(shù)的應(yīng)用使注射模模具在設(shè)計(jì)過(guò)程中更加靈活、簡(jiǎn)潔。注射模CAD系統(tǒng)在應(yīng)用上有許多實(shí)用功能，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)上也具有通用的設(shè)計(jì)流程。
關(guān)鍵詞 模具CAD技術(shù) 注射模具 設(shè)計(jì)
1 模具CAD技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)。為了適應(yīng)工
業(yè)產(chǎn)品品種多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面，加強(qiáng)了對(duì)生產(chǎn)周期短、精度高、壽命長(zhǎng)、成本低的模具產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，CAD技術(shù)得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用[1]。
(1) 電子圖板系統(tǒng)(二維計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù))
CAD技術(shù)起源于美國(guó)，它經(jīng)歷了一個(gè)由二維設(shè)計(jì)技術(shù)向三維設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程。早期的二維機(jī)械CAD技術(shù)實(shí)際上是計(jì)算機(jī)輔助繪圖，它只起到了一個(gè)電子圖版的作用[2]。在實(shí)際應(yīng)用中具有很多的局限性。通常，二維圖的所表達(dá)信息是極不完整的，而且繪圖、讀圖要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的人來(lái)進(jìn)行，所以人們迫切渴望三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)。
(2) 曲面造型系統(tǒng)
三維CAD技術(shù)符合人類(lèi)的設(shè)計(jì)思維習(xí)慣，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以完全在三維模型上討論，直觀形象?？梢灾苯舆M(jìn)行立體三維的模型設(shè)計(jì)、修改和優(yōu)化，還可以進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、二維工程圖的自動(dòng)生成、外觀效果和造型效果評(píng)價(jià)等工作。因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。
20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡(jiǎn)單的線框式系統(tǒng)，只能表達(dá)零件的基本幾何信息，不能有效表達(dá)零件幾何數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系、20世紀(jì)70年代法國(guó)的達(dá)索飛機(jī)制造公司的曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類(lèi)帶來(lái)了第一次CAD技術(shù)革命，CATIA改變了以近似表達(dá)曲面的工作方式，使人們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行曲線、曲面的處理操作[3]。首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品的主要信息。同時(shí)也使得CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。
(3) 實(shí)體造型技術(shù)
曲面造型技術(shù)只能描述零件形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件表面的其它特性，如質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，對(duì)CAE技術(shù)十分不利，于是1979年美國(guó)的SDRC公司推出了世界上第一個(gè)基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAM軟件―I-DEAS，實(shí)體造型技術(shù)是CAD技術(shù)上的第二次革命。由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達(dá)，因而給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了驚人的方便[4]。
(4) 參數(shù)化技術(shù)
實(shí)體造型技術(shù)的主要缺陷是無(wú)法進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)，不易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的并行作業(yè)。20世紀(jì)80年代末期，美國(guó)的參數(shù)技術(shù)公司PTC研制的命名為Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件，它采用了CAD方面的一些先進(jìn)理論和技術(shù)，以及基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，使設(shè)計(jì)工作十分靈活、簡(jiǎn)便。在產(chǎn)品信息模型方面，Pro/E將所有功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，提供了所有工程項(xiàng)目這間的全關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM的有機(jī)集成[5]。引起了CAD技術(shù)的第三次技術(shù)革命。它的主要特點(diǎn)是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。
(5) 變量化技術(shù)
當(dāng)然參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)也有缺陷，即當(dāng)實(shí)體幾何拓?fù)潢P(guān)系及尺寸約束關(guān)系較復(fù)雜時(shí)，參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)就顯得有些力不從心。SDRC公司以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量化技術(shù)。并推出了基于變量化造型理論的軟件I—DEAS。變量化技術(shù)的難點(diǎn)在于在欠約束的情況下通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了方程聯(lián)合求解的數(shù)學(xué)處理。變量化技術(shù)既保留了參數(shù)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了它的不足之處。它的成功應(yīng)用，將為CAD技術(shù)的發(fā)展提供更大的空間的機(jī)遇，被視為CAD技術(shù)的第四次革命[6]。
CAD技術(shù)在經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段后，雖然還存在許多難點(diǎn)，但已在制造業(yè)中取得了廣泛的應(yīng)用。在模具設(shè)計(jì)和制造中采用CAD ／CAE／CAM 技術(shù)，可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高模具質(zhì)量，使模具設(shè)計(jì)人員從繁瑣的計(jì)算和繪圖中解放出來(lái)，從事更具創(chuàng)造性的工作[7]。
CAD發(fā)展的歷史至今已有30余年，從1965年Lockheed飛機(jī)公司研制CAD/CAM系統(tǒng)開(kāi)始，CAD/CAM技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善，CAD技術(shù)在機(jī)械、電子、航空、航天以及建筑等部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用。CAD技術(shù)使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式產(chǎn)生了深刻的變革，成為產(chǎn)品更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)。CAD/CAM已經(jīng)成為了一個(gè)推動(dòng)各行種業(yè)技術(shù)進(jìn)步的、具有相當(dāng)規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)部門(mén)[8]。
2 注射模具CAD系統(tǒng)
2．1 注射模CAD系統(tǒng)的主要功能
一個(gè)完善的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)應(yīng)包括注塑制品構(gòu)造、模具概念設(shè)計(jì)。CAE分析、模具評(píng)價(jià)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用CAM。
（1） 注塑制品構(gòu)造
將注塑制品的幾何信息以及非幾何信息輸入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立制品的信息模型，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供信息。
（2） 模具概念設(shè)計(jì)
根據(jù)注塑制品的模型采用基于知識(shí)和基于實(shí)例的推理方法，得到模具的基本結(jié)構(gòu)形式和初步的注塑工藝條件，為模具詳細(xì)設(shè)計(jì)、CAE分析、制造性評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。
（3） CAE分析
CAE(Computer Aided Execution)技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD／CAM)技術(shù)向縱深方向發(fā)展的要求。在注射模CAE分析中，運(yùn)用有限元的方法，可作充模流動(dòng)、保壓、冷卻及翹曲變形等分析[9]。以得到合適的注射工藝參數(shù)和合理的澆注與冷卻結(jié)構(gòu)。流道平衡分析軟件能幫助用戶(hù)對(duì)一模多腔模具的流道系統(tǒng)進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)，計(jì)算各個(gè)流道和澆口的尺寸，以保證塑料熔體能同時(shí)充滿各個(gè)型腔；冷卻模擬軟件能計(jì)算冷卻時(shí)間、制品型腔的溫度分布，其分析結(jié)果可以?xún)?yōu)化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；剛度強(qiáng)度分析軟件能對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，幫助用戶(hù)對(duì)型腔壁厚和模板厚度進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核；應(yīng)力計(jì)算翹曲預(yù)測(cè)軟件則能計(jì)算出制品的收縮情況和內(nèi)應(yīng)力的分布，預(yù)測(cè)制品出模后的變形[10]。
（4） 模具評(píng)價(jià)
模具評(píng)價(jià)包括可制造性評(píng)價(jià)和可裝配性評(píng)價(jià)兩部分。注塑件可制造性評(píng)價(jià)在概念設(shè)計(jì)過(guò)程中完成，根據(jù)概念設(shè)計(jì)得到的方案進(jìn)行模具費(fèi)用估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，模具費(fèi)用估計(jì)可分為模具成本估計(jì)和制造難易估計(jì)兩種模式。成本估計(jì)是直接得到模具的具體費(fèi)用，而制造難易估計(jì)是運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法得到注塑可制造度，以此模具的制造性。可裝配性評(píng)價(jià)的在模具詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)模具進(jìn)行開(kāi)啟、閉合、勾料、抽芯、工件推出動(dòng)態(tài)模擬，在模擬過(guò)程中自動(dòng)檢查零件之間是否干涉，以此來(lái)評(píng)價(jià)模具的可裝配性。
（5） 模具詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)制品的信息模型、概念設(shè)計(jì)和CAE分析結(jié)果進(jìn)行模具詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括成型零部件設(shè)計(jì)和非零部件設(shè)計(jì)，成型零件包括型芯、型腔、成型桿和澆注系統(tǒng)，非成型零部件包括脫模機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)以及其他典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[11]。同時(shí)提供三維模型向二維工程圖轉(zhuǎn)換的功能。
（6） CAM
CAM主要是利用支撐系統(tǒng)下掛的CAM軟件完成成型零件的虛擬加工過(guò)程，并自動(dòng)編制數(shù)控加工的NC代碼[12]。CAM包括：模塊設(shè)計(jì)--加工方式確定--工序劃分--刀具選擇--工序設(shè)計(jì)--加工路線的確定--尺寸公差計(jì)算--切削參數(shù)選擇--定位基準(zhǔn)確定--夾具方案選擇--刀具、夾具等工裝設(shè)計(jì)--NC加工[13]。
2．2 注射模CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的通用流程
注射模CAD系統(tǒng)模具設(shè)計(jì)具有類(lèi)似的設(shè)計(jì)流程
（1) 注塑制品的三維造型。我們可以直接運(yùn)用通用的三維造型軟件來(lái)繪制制品的三維圖形。有很多大公司的軟件已經(jīng)十分成熟，如美國(guó)EDS公司的UG 、美國(guó)PTC公司的 Pro/Engineer、美國(guó)SDRC的I—DEAS，法國(guó)MATRA公司的Eucld,以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理Oracle等大型的軟件。以及在一些公司和高校中經(jīng)常使用的如Solidworks、Solidedge、MasterCAM等中端的軟件，還有一些大家經(jīng)常使用如AUTOCAD等低端軟件[14]。其中UG是融線框模型、曲面造型和實(shí)體造型為一體，是參數(shù)化和特征化的系統(tǒng)造型軟件[15]。
（2）根據(jù)注塑制品采用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行模具概念設(shè)計(jì)，專(zhuān)家系統(tǒng)包括模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝規(guī)劃、模具價(jià)格估計(jì)等模塊，在專(zhuān)家系統(tǒng)的推理過(guò)程中，采用基于知識(shí)與基于實(shí)例相結(jié)合的推理方法，推理的結(jié)果的注塑工藝和模具的初步方案。方案設(shè)計(jì)包括型數(shù)目與布置、澆口類(lèi)型、脫模方式和抽芯方式等。
（3）在模具初步方案確定后，用CAE軟件進(jìn)行流動(dòng)、保壓、冷卻和翹曲分析，以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。例如如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求，那么可根據(jù)用戶(hù)的要求再來(lái)修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案[16]。
參 考 文 獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、課題研究?jī)?nèi)容
塑料注射模具是成型塑料制品成型的主要方法，具有高效率、高質(zhì)量及成型后有少加工或 不加工等特點(diǎn)。本課題是盒蓋的注射模具設(shè)計(jì)。
二、研究途徑
1、測(cè)繪盒蓋圖紙，完成盒蓋的CAD三維造型設(shè)計(jì)
2、盒蓋注射模方案設(shè)計(jì)
（1）注塑模類(lèi)型的選擇
現(xiàn)擬采用普通注射模。
（2）分型面的選擇
A-A為分型面
（3）澆口的選擇
根據(jù)盒蓋的外觀情況，擬采用側(cè)澆口。
（4） 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
由于盒蓋有側(cè)孔，現(xiàn)擬采用應(yīng)用最普遍的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
3、注射模成型零件尺寸的計(jì)算
4、完成盒蓋注射模的裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)
5、完成該注射模的制造工藝設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日