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編號 畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 院 系 國防生學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 柯招軍 學(xué) 號 1000110104 指導(dǎo)教師單位 機電工程學(xué)院 姓 名 曹泰山 職 稱 講 師 2014 年 3 月 9 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 1 頁 共 30 頁 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 0 頁 共 30 頁 在多材料注射模設(shè)計中要綜合考慮可制造的工藝性 Ashis 戈帕爾班納吉 栗學(xué)軍 格雷格福勒 Satyandra K Gupta 機械工程學(xué)院和系統(tǒng)研究所 馬里蘭大學(xué) 大學(xué)園 美國馬里蘭州 20742 摘要 多材料注射模不同于傳統(tǒng)的注射成型過程 在注射成型的第二個和后續(xù)階段期間 已經(jīng)存在了一個成型零件 因此 在設(shè)計多材料成型時 需要另外考慮并解決其工藝 性能 在本文中 我們首先提出一種方法 有系統(tǒng)的確定多材料成型中獨特的成型工 藝過程和設(shè)計原則 以避免這些潛在的工藝性問題 然后 我們提出了一個全面的工 藝性分析方法 既包括傳統(tǒng)的單一材料成型規(guī)則以及已經(jīng)被確定的多材料成型規(guī)則 我們的分析表明 有時需要對傳統(tǒng)的規(guī)則進行廢除或者修改 最后 對于每一個新的 可制造性問題 本文介紹自動檢測潛在的事件和產(chǎn)生的重新設(shè)計的建議的算法 這些 算法已經(jīng)應(yīng)用在了計算機輔助制造性分析系統(tǒng) 本文提出的方法適用于模具成型上的 多點噴射 我們認為本文介紹可制造性分析的技術(shù)將有助于減少產(chǎn)品開發(fā)時間多使用 在注塑成型材料中 關(guān)鍵詞 自動制造性分析 產(chǎn)生重新設(shè)計建議 多材料注塑成型 1 引言 在過去幾年 各種多材料注塑成型的 MMM 模具已經(jīng)出現(xiàn)在適用在不同部分有 不同的材料制成的對象類制造多材料實物 由于制造和裝配步驟是在模具內(nèi)部 要使 進行裝配作業(yè)和生產(chǎn)周期時間顯著減少 此外 要事產(chǎn)品質(zhì)量得以提高 而制造缺陷 的可能性 總生產(chǎn)成本可盡量減少 在多材料注塑成型模具中 多種不同的材料注入 到一個多階段的模具 在成型階段是不能使填補在一次成型階段暫時封鎖的 在第一 次注射材料階段后 一個或多個模具封鎖的部分打開和下料注入 這個過程一直持續(xù) 到所需的多種材料的部分生成 現(xiàn)今 幾乎每一個行業(yè) 如汽車 消費品 玩具 電子 電動工具 家電 使傳統(tǒng)單一材料注射成型 SMM 進程的使用開始使用多材料成 型過程 一些常見的應(yīng)用包括 多顏色的物體 皮芯安排 模內(nèi)裝配對象 軟觸摸組 件 剛性基板部分 和選擇性遵守對象 每個應(yīng)用程序種類的典型例子如圖 1 所示 從根本上有三個不同類型的多材料成型過程 在多材料注射成型中多組分注塑成 型的也許是最簡單 最常見的形式 它涉及到在單一模具相同的或不同的澆口位置同 時或順序注入兩種不同的材料 多點注射成型 MSM 的是最復(fù)雜和適用于多材料注 射成型的過 它涉及到不同的材料注入地進入指定的序列 其中模腔的幾何形狀可部 分或完全改變模具之間的序列 多模成型只涉及周圍之前制造的注塑塑料零件樹脂 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 1 頁 共 30 頁第 1 頁 共 33 頁 與多材料注射成型這三個階段都大大不同 每個特定的多材料注射成型的過程需要其 自己的一專 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 2 頁 共 30 頁 用設(shè)備 但一定的有一個同時滿足多材料注射成型的設(shè)備要求 本文介紹的技術(shù) 適用于在多模成型和多點噴射成型 目前只存在有限的文獻 描述如何設(shè)計成型多材料的實物 因此很少有設(shè)計師們 知道需要的知識來如何做到這一點 考慮一個由兩部分組成的 A 和 B 部分是由多材料 成型生產(chǎn)裝配的例子 事實上 很多用戶認為 如果新的 A 部分和 B 部分滿足傳統(tǒng)成 型的規(guī)則 然后組裝 AB 的可塑性也將使多種材料成型 可塑性是指通過該裝配 或 部分 可以成型一個或多個多材料成型 或單一材料注射成型 的進程 例如 滿足 基本功能和審美要求的零件或裝配或模腔形狀是可以改變的不損害模具件 即模具可 以被打開 毛刺可能被去除 然后模具可關(guān)閉 然而 這種概念并不總是正確的 圖 2 顯示了一個裝配是由多材料的成型 在這種情況下 兩個部分可以單獨成型沒有 任何問題 但是 他們作為成型裝置在使用過成型過程導(dǎo)致制造問題 成型后在第一 階段內(nèi)的一部分 它不可能實行第一階段的部分而其作為注入塑料將在內(nèi)部流動和破 壞本已成型的部件 這個成型強調(diào)第二階段為開發(fā)新的設(shè)計規(guī)則 是針對多材料成型中 具體解決制造中遇到的問題 檢測這個問題和相應(yīng)的新設(shè)計的建議將在 5 3 中所述 另一方面 也有多材料成型 而至少一個或部分會不會被用作為一個傳統(tǒng)的成型 件零件 然而 這部分可以成型時 作為裝配的一個組成部分進行 圖 3 強調(diào)了這種 情況 雖然傳統(tǒng)的塑料注塑規(guī)則的應(yīng)用將得出的結(jié)論是零件 B 不能被制造 但它可以 通過選擇適當(dāng)?shù)?AB 型模具成型序列組裝 例如 在這種情況下 我們首先需要模具 分為 A 部分和 B 部分 然后用二次注塑模具操作 多材料注射成型明顯不同于單材料注射成型的原因可以作如下解釋 第一階段已 成型的 A 成分 的一部分在第二成型階段充當(dāng) 模塊 因此 在目前成型階段 塑 料模塊存在于除了一塊金屬模塊件 因此 這第二個階段是從根本上不同于傳統(tǒng)的單 一材料注塑性質(zhì) 圖 4 說明了在潛移默化中的兩個回轉(zhuǎn)滾筒多材料注射成型成型階段 的條件了的情況 雖然在這兩個型芯的形狀保持一致的階段 型腔形狀的變化 在第 二次注射中已經(jīng)成型零件作為一個額外的 模塊 此外 第一階段的部分 作為塑料 模塊 的是不與總裝配分開 這迫使我們要 避免應(yīng)用上被稱為總毛重的整體形狀的某些部分的傳統(tǒng)造型設(shè)計的一些規(guī)則 按總目 標(biāo) 我們指的是固態(tài)物體由兩部分正規(guī)化聯(lián)合創(chuàng)建組成 這就是為什么 只是確保第 一階段的部分總形狀可塑性而不解決這個問題了 圖 5 說明了這一情況 盲目地檢查 總目標(biāo)所有的分型面的表面反而會使我們誤認為它不能被成型 事實上 這并非如此 我們應(yīng)該只需要測試在該成型階段成型面被再成型 即從模具件隔開 同時確定一個 可行的成型于上述討論工序 基于上面的討論 我們得出這樣的結(jié)論我們需要新的方法來分析制定多模實物可 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 3 頁 共 30 頁 制造性 在當(dāng)前的論文中 我們只考慮可制造性問題產(chǎn)生的原因是成分的形狀和總毛 重 圖 6 顯示了側(cè)向分型面制造問題的一個例子 他們需要被去除 以形成一個可行 的成型序列 在該對象的總圖所示側(cè)向分型不能由任何多模成型的過程中制造 由于 這兩個成分在深內(nèi)側(cè)向分型都不是可塑性的 輕微的成分重新設(shè)計使我們能夠進行多 材料注射成型的運作 成分 A 可先注射然后注入成分 B 只要有類似的熔點或 A 比 B 組在較高溫度下熔化 第三階段系統(tǒng)的驅(qū)動第五階段的出現(xiàn)在多材料成型中取得的新 的制造問題 從國家過渡的過程流程圖代表成型工序流 在開發(fā)一個系統(tǒng)的可制造性 分析方法 接下來的任務(wù)是開發(fā)應(yīng)用這些新規(guī)則的詳細辦法 一個全面的方法概述如 何以及何時新的多材料成型設(shè)計規(guī)則需要應(yīng)用和傳統(tǒng)的單一材料成型的規(guī)則必須適用 修改或抑制已在第 4 節(jié)中提出 最后 算法提出檢測這些違反的規(guī)則 并產(chǎn)生在第 5 節(jié)重新設(shè)計可行的建議 所有的算法已經(jīng)實現(xiàn)了計算機輔助制造性分析系統(tǒng) 最后 我們在第 6 節(jié)說明了本文的貢獻和局限性 2 相關(guān)研究 各種各樣的計算方法都出現(xiàn)了提供軟件輔助執(zhí)行制造性分析 Gupt97a Vlie99 這種制度顯著的差別是在方法 范圍和復(fù)雜程度 看看其中一個范圍是軟件工具提供 制造成本的近似估算 在另一方面是 進行詳細的可制造性分析 并提供先進的工具 重新設(shè)計的建議 對于分析一個設(shè)計制造 現(xiàn)有的方法大致可以分為兩類 基于形狀 規(guī)則 最直接途徑 Ishi92 Rose92 Shan93 是從設(shè)計說明書直接檢查來確定不可行的 設(shè)計屬性 在間接或計劃為基礎(chǔ)的方法 Gupt95 Gupt97b Gupt98 Haye89 Haye94 Haye96 第一步是生成制造性計劃 然后評估計劃可制造性設(shè)計的能力 在復(fù)雜交互的制造業(yè)務(wù)領(lǐng)域中這種方法是有用的 一些領(lǐng)先的專業(yè)協(xié)會已公布了注塑塑料零件可制造性指導(dǎo)方針 以幫助設(shè)計師在 產(chǎn)品設(shè)計階段 Bake92 Truc87 考慮到可制造性 波利 Poli01 也描述了所有主要的聚 合物加工過程包括注塑成型 壓縮成型和傳遞模塑質(zhì)的可制造性設(shè)計規(guī)則 此外 諸 如通用電氣 Gene60 公司已產(chǎn)生自己的塑料部件設(shè)計準(zhǔn)則 這種準(zhǔn)則顯示好的和壞的設(shè) 計實例 這就留給設(shè)計師的選擇權(quán) 在有需要時運用它們 基本上有兩種類型的準(zhǔn)則 第一種類型是處理可制造性問題 而與第二類是處理部分功能 在這里我們將只涵蓋 第一類的準(zhǔn)則 它們列舉如下 a 內(nèi)圓角應(yīng)建立和角應(yīng)為圓形 使熔融塑料暢順流到的所有成分的部分 適用半 徑逐步過渡盡量減少與模具填充相關(guān)的取向度 從而在統(tǒng)一的模流 Mall94 此外 這也避免了高應(yīng)力集中問題 圖 7 顯示了如何設(shè)計對需要的部分進行修改 以消除尖 角 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 4 頁 共 30 頁 b 分型面必須仔細選擇 使 分離 和金屬 關(guān)閉 泄露可以減至最低 通常情 況下 泄露 塑料材料固化泄漏 發(fā)生在分型面 那里的模具件直接接觸對方 圖 8 說明了如何在加加強勁肋的部分必須重新設(shè)計 以改變分型面的位置 從而改變了這 個泄露形成的位置 在第一種情況 泄露沿所有運的部分 破壞了成分質(zhì)量 然而 在第二種設(shè)計中他們發(fā)生在頂面 因此可以很容易地取出 c 采用截面厚度薄而均勻 使整個零件可以以同樣的速度迅速冷卻下來 厚的部 分比薄的部分需要更長的時間冷卻 例如 在第一部分中顯示在圖 9 中 跟薄的部分 比 較厚的熱成型的路段將繼續(xù)降溫和收縮更多 這將會導(dǎo)致一定程度的內(nèi)部應(yīng)力的 部分地方壁厚度的變化 這些殘余內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致翹曲 降低使用性能 如果可能的話 必須重新設(shè)計要完全消除這種厚度的變化的部分 另外 在模具填充中錐形過渡可以 用來避免殘余應(yīng)力 高應(yīng)力集中和模具中急流轉(zhuǎn)變 只要可行 截面厚度必須減少成 型中取型芯的部分 并用加強筋 以彌補在較薄的部分剛度的損失 Mall94 d 側(cè)抽芯 側(cè)型芯 型芯分離 斜導(dǎo)柱等 必須用于創(chuàng)建零件或側(cè)向分型特征的 部分 應(yīng)重新設(shè)計以消除側(cè)向分型特征 圖 10 顯示了一個塑料零件 側(cè)向分型部位任 何側(cè)抽芯不能成型 在這個圖中顯示一個簡單的重新設(shè)計解決了這個問題 e 拔模角度需要給定垂直或近乎垂直的壁以便零件可以從模具裝置中輕松的拆下 來 圖 11 顯示 錯誤的拔模角度 就不可能彈出零件 使用錐型的內(nèi)向側(cè)壁 向型芯 方面 這個問題就會圓滿解決 拔模角也大大減少了加工和零件磨損 由滑動摩擦以 及劃傷或擦傷 型腔 零件外表面很大程度上被消除 典型的 所需的拔模角度范圍 依賴于諸如深度拉伸 材料硬度 表面潤滑性和材料收縮 Mall94 等參數(shù) 計算注塑件的可制造性分析的工作領(lǐng)域主要集中于兩個不同的領(lǐng)域 第一個領(lǐng)域 是處理單一材料零件的重塑性 零件的重塑性是當(dāng)模具打開它能夠被很容易地從模具 組裝 型芯 型腔和側(cè)向分型 彈出 決定零件是否是能重塑相當(dāng)于決定是否存在一 個主要脫模方向 側(cè)型芯和分型心組合 這樣就滿足重塑的標(biāo)準(zhǔn) 陳等人 Chen93 描繪 了一個可視圖找到一個可行的辦法 盡量減少脫模方向的一邊型芯的數(shù)量 輝 Hui97 介紹啟發(fā)式搜索技術(shù) 選擇一個分型面 型芯和插入內(nèi)部分形 近似于內(nèi)側(cè)向分型的 方法也已發(fā)展 Gu99 Fu99 Lu00 Yin01 基本思想落后于這些方法 為了找到潛在 側(cè)向分型使用了零件的識別技術(shù) 每個類型分型方向的選擇都有其自己的特點 最佳 的脫模方向的選擇 是基于一些求值函數(shù) 安等人 Ahn02 描述的移動平均線 聲音算法來測試一個零件 事實上 可塑性 使用兩件式模具 沒有任何側(cè)抽芯 如果這樣 就獲得所有這些可能的分型方向 在 此基礎(chǔ)上 埃爾伯等 Elbe05 發(fā)展外形圖上表示的算法來解決一般的自由形式曲面的 形狀 兩件模具可分性問題 McMains 和 Chen McMa04 已經(jīng)確定弧形 二維樣條 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 5 頁 共 30 頁 邊多邊形成型性可塑性和分型方向 最近 Kharderkar 等 Khar05 已經(jīng)提出了新的可編 程圖形硬件加速算法來測試零件的可塑性 并幫助重新設(shè)計的圖形顯示識別和分型 Dhaliwal 等 Dhal03 描述了計算的每一個多面體面臨的全部可訪問錐面精確算法 利 用這些 Priyadarshi 和 Gupta Priy04 開發(fā)了多件模具的算法設(shè)計 在自動多件式模具 設(shè)計領(lǐng)域工作的包括陳和羅森 Chen02 Chen03 等其他名人 在第二個區(qū)域工作中的塑料流動模擬注塑成型過程 許多商業(yè)系統(tǒng)可以幫助設(shè)計 人員執(zhí)行可制造性分析 另外 像有限元分析系統(tǒng) 有限元分析軟件 有限元軟件包 等 可用于預(yù)測和解決一些問題 如對某些零件的一部分強度是否足夠的問題 由于 在多材料注塑成型與單一材料成型在相同情況下出現(xiàn)這類問題 適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)包裝可以 被用來克服它們 3 識別成型問題的來源 許多不同的原因可導(dǎo)致在多材料成型中的可制造性問題 因此包括材料的不相容 性 在不同階段的冷卻系統(tǒng)的相互作用 噴嘴的分布位置 可塑性和推出系統(tǒng)的問題 在本文中 從多材料對象的形狀導(dǎo)致我們主要集中在可制造問題 具體來說 我們側(cè) 重于出現(xiàn)在第二次噴射中由于內(nèi)部的模腔塑料材質(zhì)復(fù)雜的制造業(yè)并發(fā)癥 本文描述的 操作 適用于多點旋轉(zhuǎn)滾筒噴射 圖 4 和圖 12 所示 多點刻度噴射 圖 13 和圖 14 所示 和二次成型過程 如圖 15 所示 在這里需要注意的是 部分設(shè)計需要進行修改 大大取決于對多材料成型的自然 過程中 習(xí)慣的成型方法 圖 16 說明這個概念使用在三個不同的部分設(shè)計 第一個 對象可以通過二次注塑成型過程 而第二個對象可以使用或者超模壓成型或刻度式多 點噴射成型過程 回轉(zhuǎn)滾筒進程應(yīng)該用于模具的最后一部分 因此 很明顯 具體相 關(guān)的設(shè)計過程規(guī)則在多材料注塑至關(guān)重要 現(xiàn)在讓我們嘗試系統(tǒng)地確定相應(yīng)的可制造 性設(shè)計規(guī)則 以便能處理這些問題的框架 這些設(shè)計規(guī)則將在稍后第 4 和第 5 部分 一旦問題被檢測出來提供有意義的解決方案 一種識別所有的制造性問題的使用潛在 電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換 并研究失效模式的一種新方法將在下面提出 這種技術(shù)的有效性 首 先驗證了比較確定的與傳統(tǒng)注射成型響應(yīng)方針的設(shè)計規(guī)則的故障模式 隨后 采用同 樣的方法 在檢測和診斷過程中的所有多材料注射成型潛在的可制造性問題 這項計 劃是關(guān)于全面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型 它不忽視任何可能出現(xiàn)的問題 而產(chǎn)生多個異構(gòu)物體 的幾何形狀 圖 17 顯示了單一材料注射成型的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 很明顯 五個陳述完整的顯示 可 以獲得成分合格的質(zhì)量 四個常見的可能的失效模式 如圖 17 和表 1 所示 即使它 們中的任何一個發(fā)生 有缺陷的部件將形成 這些模式已被映射到相應(yīng)的矩陣表 1 所 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 6 頁 共 30 頁 示 由此 設(shè)計規(guī)則已經(jīng)緩解了每個問題 也許應(yīng)該注意這里指出一個特定的失效模 式可以由多個問題和 或單一的解決方案 設(shè)計規(guī)則 就可能足以去除多個引起的問題 這些問題以及相應(yīng)的設(shè)計規(guī)則 現(xiàn)列舉如下 1 不完整的模具型腔填充 解決辦法是 應(yīng)該填充有尖角的地方 一個簡單的方 法可以用來檢測這種角落和他們周圍 如果這兩個在兩個邊之間的共同交集點的切向 量建立一個尖角 那么這相當(dāng)于一個急轉(zhuǎn)彎 在這種情況下 兩個交集邊緣一定要截 斷和必須建立小半徑圓弧 圓角 加入截斷部分 這樣沿圓弧切向量趨勢得到改變 2 閃光的現(xiàn)象 分型面在交叉面上出現(xiàn)閃光是不允許的 應(yīng)避免此問題 不均勻 的分層方法建議由 Wong98 可以用來形成了具有平面和曲面零件分型面 由于閃光導(dǎo) 致人體工程學(xué)和審美上的一些問題 零件應(yīng)使產(chǎn)生的閃光可很容易地刮掉或減少 3 存在的殘余應(yīng)力 壁厚應(yīng)盡可能地薄而均勻以減少這個問題 內(nèi)側(cè)表面的三維 變換零件幾何形狀可以計算以獲得相關(guān)的半徑的函數(shù) 即從內(nèi)側(cè)表面的距離到邊界表 面上的最近點 此函數(shù)直接給出所有沿周邊的部分墻體截面厚度值 并因此變化 4 模具成型件之間的碰撞和塑料成分 第一設(shè)計原則是應(yīng)重新設(shè)計 以盡可能消 除這種側(cè)向分型 如果這是不可能的 那么可行的一方的側(cè)抽芯必須存在模具這樣的 區(qū)域 第二個重要的解決辦法是 與主分型方向上的法線方向幾乎垂直的方向應(yīng)該有足 夠的拔模角度 通常與零件是如此一致 主要的脫模方向與垂直軸線重合 分型面的 識別需要做成錐形 然后實際上他們已經(jīng)研究模具設(shè)計文獻的普遍問題 從數(shù)學(xué)上說 我們希望給所有分型面一個拔模角度 其法線面的角度是接近 90 度垂直線 即角偏差 小于一個臨界值 雖然這種分析可以基于軟件合理輕松地使用的技術(shù) 同樣的事情可 以更有效地利用硬件 Khar05 頂點程序 5 刀具磨損和零件損壞與以前解決問題的設(shè)計建議規(guī)則是完全相同的 都需要解 決這些問題 因此 我們可以總結(jié)出這一方法使我們能夠識別五種已經(jīng)宣布在第 2 部分所列所 有傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法的準(zhǔn)則 因此 推斷此為多材料成型工藝的想法是有道理 圖 18 顯示了多材料成型工藝的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 在這里 而不是四個 多達八個失效模式可 能會導(dǎo)致有缺陷的部件和一個可接受的多材料成型品質(zhì)形成九個部分需要對象 相應(yīng) 的八個相應(yīng)失效模式的問題 原因 和可能的解決方案 設(shè)計規(guī)則 已經(jīng)在表 2 完成 但是 可以預(yù)測的方案在這種情況下更加復(fù)雜 兩種涉及到這里的問題 一些單 一材料成型的共同點和一些特有的多材料成型 此外 所有傳統(tǒng)的模具設(shè)計規(guī)則不能 適用于所有的成型過程 一些需要應(yīng)用在第一階段 一些應(yīng)用在第二階段 在這兩個 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 7 頁 共 30 頁 階段的一些 同樣 一些設(shè)計只需要考慮顧及到實體的重量 而有些要同時處理的一 個或兩個獨立的部分 同樣 某些單一材料注射成型的規(guī)則必須選擇性使用的兩個成 分的某些面或總重量對象 所有這些觀察結(jié)果將直接在本節(jié)的圖中介紹 在這里我們總結(jié)出基于實際的例子 一個完全新的可制造性分析框架要在多材料注射成型的進程發(fā)展中得出的推論 事實 上 我們的模型清楚地表明 所有的新多材料注射成型的設(shè)計規(guī)則 以及在現(xiàn)有的單 一材料成型的準(zhǔn)則修改 必須在第二個階段是從根本上塑造什么是傳統(tǒng)的注塑成型中 遇到不同問題的事實 在第二階段我們不僅必須刪除并插入第二階段新的模具件 模 腔具有不同的外觀 在成分 A 中一個永不拆除塑料 模件 的形式 在退出而不以任 何碰撞 刀具磨損 而造成導(dǎo)致熔融塑料注射 冷卻 物體總形狀等其他問題 所有 這些制造性問題介紹如下 1 不完全充填模腔 有鋒利的角落都應(yīng)該被填滿在零件部分 2 對 脫模 和金屬 關(guān)閉 發(fā)生閃光 分型面不應(yīng)交叉 在 脫模 的面和 金屬 關(guān)閉 閃光不允許在兩個成分中出現(xiàn)分型面交叉 3 殘余應(yīng)力的存在 這兩個部分都必須有薄 均勻的壁厚 4 完成最后階段中模件之間的碰撞和推出桿 刀具磨損 開模零件損壞 非交 匯垂直的墻壁須成錐形 也就是說 它們應(yīng)該有足夠的拔模角度 5 其他?？熘g的可能性的碰撞 和成品 部分完成的對象 在開模和合模成 型階段刀具磨損和零件損壞 為了消除這些問題應(yīng)該存在一個可行的成型序列 為了 易于簡潔容易的理解 今后這種一系列可制造性問題被稱為不可行成型工序問題 6 在開合模和合模前不必要的摩擦在第二階段的初期 所有的接觸面的法線 垂直于開模方向應(yīng)該是錐形 以便它會降低不必要的摩擦 7 在第二成型階段額外的塑料出現(xiàn) 關(guān)閉 閃光 美觀的交匯面不應(yīng)該出現(xiàn)在 金屬跟塑料交匯的地方 擠出槽 即溝槽設(shè)計之間提供一個已經(jīng)成型零件和模具 應(yīng) 該在這樣的共同平面創(chuàng)建使第二個材料限制模具和在第一個組件完成的表面上不閃光 8 過度界面變形 無支撐的 薄片應(yīng)該不存在 相反 支撐墊需要提供額外的 硬度在第一個零件中 以剛性能夠承受在第二階段的注射壓塑壓力 9 額外的殘余應(yīng)力在總的實物中 徹底熱應(yīng)力和流體流動分析必須使用 必須 使用模擬軟件 以確定最佳的熱管理解決方案 外部模具加熱和冷卻 在第二階段成 型期間注意使本已成型塑料采取適當(dāng)保溫的效果 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 8 頁 共 30 頁 一種新的五個可制造性問題和設(shè)計規(guī)則的詳細描述如下 3 1 不可行成型序列 不可行的成型工序意味著多材料對象不能生產(chǎn) 因為擬議成型序列是不可行的 通常這個問題是由側(cè)向分型特征的存在引起的 它體現(xiàn)在本身五個不同的方式 它們 列舉如下 所有這些原因在不同類型多材料成型過程已經(jīng)歸納于表 3 1 這兩個部分是由不同的材料組成 其中一個具有比其他更高的熔點 然后這 個部分必須首先被塑造 如果它是非可塑性那么多材料成型無法進行 在其他部分和 總目標(biāo)的可制造性在這種情況下并不重要 2 現(xiàn)在讓我們考慮這兩個組成部分是同一種材料 不同顏色 或有類似的熔點 不同材料制成 如果兩個部分都不是單獨可塑性 那么沒有可行的序列存在無法啟動 成型過程 3 如果表面需要在第二階段脫模 多材料模具成型側(cè)向分形制造是不可能的 4 除了上述三個條件 如果側(cè)型芯表面第一階段成分與第二階段的組成部分任 何一個面接觸 或者如果這些側(cè)型芯表面不創(chuàng)建與型芯有足夠的接觸 它產(chǎn)生了在旋 轉(zhuǎn)滾筒多點注射成型的問題 5 同理如果除了前三個條件 如果不存在任何在第一階段的成分 就是不能共 享第二階段組成部分 或者如果非共享部分不能由鑲塊得到 鑲塊多點注射成型就不 能這樣做 圖 19 明確突出了不同的多材料注射成型的處理這個不可行成型序列問題 假設(shè)我 們被允許按照序列首先成型 A 然后再成型 B 面 考慮所有的組成材料 在圖 19 a 明確說明如何清除內(nèi)部分型 造成需要脫模的表面 在 A 組份使我們能夠進行二次注 塑的操作 在圖 19 b 項 序列 A B 有足夠的接觸面積為原來的部分設(shè)計過程與滾 筒之間抓住型心和成分 A 通過輕微的修改成分的幾何 這個問題得到糾正 在圖 19 c 原件設(shè)計沒有任何一個可以抓住側(cè)側(cè)滑塊部分 因此 它需要突出的成分 B 使 A B 成為一個可行的側(cè)滑塊推移 3 2 開合模不必要的摩擦 另一個重要的考慮是如何用獨特的多材料注射成型的連續(xù)階段的模具來相互接觸 并與部分完成組成部分 如果一個成分的幾何設(shè)計不當(dāng) 在關(guān) 閉成型階段有可能使單 個模件和 或成分之間的模具和塑料件過多的摩擦 這種摩擦都可能會損壞模具及零件 和正在生產(chǎn)以及不必要的壓模機壓力 應(yīng)當(dāng)指出 如果拔模角度不正確使用 那么塑 料件和模具之間的摩擦呈現(xiàn)在單一材料成型注射問題 因此可能導(dǎo)致更高的零件成本 然而 模具沒有明顯損壞 另一方面 兩件模具鋼摩擦在多材料注射成型的情況下構(gòu) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 9 頁 共 30 頁 成一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題 造成嚴重損失的摩擦模件 因此 這種摩擦是不能容 忍的 一個簡單的從摩擦的考慮和兩個相應(yīng)的重新設(shè)計不當(dāng)?shù)脑O(shè)計例子如圖 20 所示 在 圖 20 a 在模具開?；蚝夏r垂直模具墻會傾向于彼此之間摩擦以及第一次注射材 料 這種效果是特別嚴重時 一塊模具與塑料材料接觸金屬模件相互摩擦 是不可取 的 但不是很危險時 為了避免這種情況 兩種可能重新設(shè)計分別如圖 20 b 和圖 20 c 所示 圖 20 b 為首選設(shè)計 所有雙方的部件和模具的垂直交接已減少 薄 壁部分是有可能在這種情況下 但是 有時可能需要垂直塑壁從相對運動的觀點傳遞 在這種情況下 可以實現(xiàn)妥協(xié) 如圖 20 c 所示 壁上的交接 其中摩擦效果尤為糟 糕 部分是錐形 其余部分保持垂直 這種設(shè)計在實踐中行之有效的部分提供了相當(dāng) 的壁厚是用來承受因推桿缺乏拔模角度的額外壓力 當(dāng)然 這樣的設(shè)計成本會很多 3 3 精加工面不正常的材料閃光 閃光的定義是多余的材料在成型零件上形成不良的表面和 或邊緣 閃光是一種人 體工程學(xué)相關(guān)測量 因為它通常是細而尖銳 引起不適 甚至劃痕 切口需要人工去除 在一般情況下 應(yīng)盡量減少閃光發(fā)生的可能性產(chǎn)品的設(shè)計 或者將必須將手動成型 即通過磨削或銼削 刪除 閃燈時會出現(xiàn)一些脫熔融樹脂通過模具薄缺口打在模腔 上 通常在型芯和型腔交界處 凝固的樹脂 然后在缺口成型 而這個部分是連接這 些不必要的薄薄的塑料帶彈出 從圖 21 可以看出 除了金屬上與金屬閃光成型接觸面 多材料注射成型允許在金 屬上的塑料接觸面出現(xiàn)閃光 由于金屬停止閃光 塑料停止閃光可形成金屬模具的任 何地方相遇 關(guān)閉 如圖 21 a 所示塑料 擠出槽可以用來解決這個問題 圖 21 b 展示了一個對象 從外部美觀重新設(shè)計確保閃光只在一個小腔的位置 3 4 分型面過度變形 對于多才來哦注射成型分型面過度變形發(fā)生在第二個材料注射入型腔時 這個問 題通常發(fā)生在二次成型或側(cè)滑塊成型過程 兩個過程的成型階段有不同的型芯和型腔 在第一個階段后 附加的型腔在雙方的部分完成對象形成 一個在型芯的側(cè)面 另一 個在型腔的側(cè)面 因此 如果部分完成的對象 即第一個零件 沿開模方具有大的面 積和小的厚度 在第二次注射材料高壓下會產(chǎn)生彎曲 彎曲的部分將觸模件 從而美 觀的質(zhì)量將受到嚴重影響 此外 由于兩種材料之間的分型面改變 柔軟的表面和堅 硬的型芯布置的使產(chǎn)品可能有更多的質(zhì)量問題 圖 22 顯示了兩個材料對象在成型第一 個零件時有一個薄的懸臂部分 這使得它在第二次成型階段容易彎曲 筋的添加 如 第二圖所示 可以防止這種類型的分型面過度變形 3 5 第二個成型階段額外的殘余應(yīng)力 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 10 頁 共 30 頁 塑料材料與金屬模具件相比導(dǎo)熱系數(shù)更低 這可能導(dǎo)致第二個組成部分非均勻冷 卻 其表面與模具件接觸比表面接觸先前塑造的第一個部分會冷卻得更快 這反過來 可能導(dǎo)致更多的殘余應(yīng)力存在 熱應(yīng)力在第二部分 它將再次影響其使用功能 因此 為了盡量避免減少非正常應(yīng)力 可用模流軟件像塑料模流檢測 模流結(jié)構(gòu) 模流零件 顧問等 應(yīng)用于模擬流體流動和溫度 對象中的應(yīng)力分布 模擬結(jié)果將指導(dǎo)我們找出最 適合的模具設(shè)計 其中可能包括適當(dāng)?shù)臒峁芾砭C合解決方案 這個問題只是改變零件 的形狀不容易修復(fù) 并不會再后面的章節(jié)討論 4 可制造性分析方法 給定一個多材料對象 我們感興趣的是確定潛在的可制造性設(shè)計不當(dāng)造成的問題 對象的實例 我們假設(shè)輸入以下可供分析的方法 一個多材料裝配對象 O la ma lb mb 多材料注塑成型過程的類型 模具設(shè)計和開模方向 模具設(shè)計生成使用 Li03 Li04 Priy06 中描述的技術(shù) 多材料對象可以建模為一個同質(zhì)的零件裝配 每 個零件對象 li 裝配表示為實體模型 具有物質(zhì)屬性 mi 與之相關(guān)聯(lián) 材料屬性 mi 定義 每個零件的同質(zhì)材料類型 本文針對目前只有兩種不同材料的物體 正如已經(jīng)提及的第 1 和第 3 部分 可制造性分析不能僅僅考慮做任何新的或孤立 的傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)則 相反 兩者結(jié)合的規(guī)則是明智的 要正確分析了 O 使用的 la 和 lb 的 可制造性 所有的可制造性分析步驟可以歸納為一個已在以下各段解釋的方法形式 我們的方法處理所有可能的情況下都能準(zhǔn)確地得出的結(jié)論 不管它是否真實 O 采用 多材料注射成型有或沒有輕微的重新設(shè)計和重新調(diào)整操作 該原理和邏輯流程來自狀 態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 18 所示 我們的方法包括以下步驟 1 首先 我們需要確保一個存在可行的成型序列 應(yīng)用 MR1 的規(guī)則 這是通過 使用 5 1 節(jié)介紹的方法 這一步的結(jié)果也被用于在步驟 2 和 3 2 應(yīng)用傳統(tǒng)注射成型 L1 和 L2 的規(guī)則 a 首先 我們在 l1 和 l2 上利用 R1 缺乏明顯的棱角 R2 避免不良閃光 和 R3 確保薄而均勻壁厚 的設(shè)計規(guī)則 b 然后 我們需要仔細的應(yīng)用 R5 給予正確的拔模角度 的規(guī)則 首先 我 們找到所有垂直 或近乎垂直 的表面 分別讓零件 l1 和 l2 的表面是 F1 和 F2 然后 我們刪除所有配合面 l1 和 l2 所共有的表面 分別從 F1 和 F2 獲得 F11 和 F22 最后 我們應(yīng)用正確的草圖 正如前面第三節(jié)的解釋 在所有 Fv 的表面上集 F11 和 F22 的結(jié) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 11 頁 共 30 頁 合 數(shù)學(xué)上 F11 F1 F1 F2 F22 F2 F1 F2 和 FV F11 F22 使對象 O 內(nèi)表面兩個階段完成一次成型 在第二個成型階段 我們應(yīng)該只應(yīng)用拔模角度 這些 垂直面 對象 O 的外部表面 接觸模具件 這樣對象 O 可以容易的從模具組件上拆下 這部分零件制圖的設(shè)計往往大大簡化 這樣的例子如圖 23 所示 由于內(nèi)部零件 l1 沒有 一個垂直的主要的脫模方向 也沒有必要錐化外部的垂直壁 F1 和 F2 表面 因此 內(nèi)部的結(jié)合面 l2 也不需要進行錐化 3 在 l1 和 l2 上應(yīng)用多材料注射成型特定的規(guī)則 a 應(yīng)用在 MR2 上的設(shè)計規(guī)則 在 l1 和 l2 之間錐化結(jié)合面 如 5 2 節(jié)的詳 解 b 同樣 應(yīng)用在 MR3 目前在塑料上 關(guān)閉 金屬結(jié)合面沒有得到驗證 和 MR4 確保沒有無支撐的薄片存在 上的規(guī)則也適用 當(dāng)有需要時 分別按照下面的 5 3 節(jié)和 5 4 節(jié)提到的規(guī)則作為指南 c 最后 規(guī)則 MR5 需要運用和適當(dāng)?shù)臒峁芾矸桨?在 Meng01 中有描述 以 確保零件獲得均勻的冷卻 5 檢測可制造性問題及生成重新設(shè)計 本節(jié)介紹了詳細的算法 在第三部分描述的檢測四個具體的多材料成型注射模設(shè) 計的可制造性問題 并提供可行的重新設(shè)計的建議 檢測是通過檢查是否滿足相應(yīng)的 設(shè)計規(guī)則 應(yīng)當(dāng)指出 我們的方法不考慮對象的功能要求 設(shè)計人員需要確定這些建 議從功能上看是否可以接受 5 1 檢測不可行的成型序列 這一分節(jié)介紹一個方法確定是否存在一個多材料注射成型對象的可行成型序列 列的不可行性分析涉及成型確定是否存在一個可行的成型序列 該對象可以通過給定 的多材料注塑成型工藝組成 如果沒有這樣的可行序列存在 則該方法自動確定原因 和產(chǎn)生重新設(shè)計的建議 一個做同樣的正式算法描述如下 該算法的輸入是完全一樣 的工藝性分析 與上一節(jié)所述的方法相同 輸出可以是一個結(jié)論 即對象 O 使用任何 的多材料注塑成型工藝都是不可塑造或一個可行的成型序列 我們的方法包括以下步驟 a 檢測移動平均線和主機板是否相同 如果不相同 是否有類似的熔化溫度 如 果回答以上任何幾個問題都是肯定的 那么這兩個零件都可以第一次成型 優(yōu)先考慮 的是一個具有較大體積和更大的一些特性 如筋 支承板 角撐板 頂桿等 如果有 一個更大體積而其他更大的一些特性 然后優(yōu)先考慮為實現(xiàn)充分的冷卻 前者在第二 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 12 頁 共 30 頁 階段更困難 否則 該零件應(yīng)擁有更高的注射熔點 讓 la 選定零件 b 我們現(xiàn)在需要測試零件的可塑性 我們分析每一個側(cè)向分型特征以驗證他是否 可行 且模具使用一個側(cè)抽芯 對于這一步 我們使用的方法介紹如下 如果模具的 任何一個側(cè)向分型特征不可行 那么生成重新設(shè)計的建議是 像 la 一樣刪除側(cè)向分 型特征 但是 如果這樣的操作也未能重新設(shè)計 因功能需求或其他原因 那么我 們得出這樣的結(jié)論 由于創(chuàng)建了一個不可行的側(cè)向分型特征使 la 不可塑造 c 如果前面的步驟成功 即 la 是可塑性或者我們我們能夠創(chuàng)建一個可塑性類型 然后我們到步驟 d 否則 如果可能 從熔點因素 我們現(xiàn)在首先試著塑造 lb 然后 到 la 如果這個序列可行 由步驟 b 測試 我們進行步驟 d 否則 我們得出這樣 的結(jié)論 對象 O 多材料注射成型由給定的工藝不能進行塑造 并終止該算法 d 總形狀的可塑性將受到考驗 再次 下文所描述的方法是用來驗證模具的每一 個側(cè)向分型特征是否能夠成型 只需要在第二個成型階段通過表面脫模成型 如果任 何這樣的模具結(jié)構(gòu)不可行 產(chǎn)生類似這樣的重新設(shè)計的建議在步驟 b 中指出 刪除 側(cè)向分型特征 使得 O 是可塑性 如果遭遇到不可能創(chuàng)建側(cè)向分型特征 我們打算使 用二次成型工藝 然后轉(zhuǎn)到步驟 g 但是 如果可塑性是滿足的 但旋轉(zhuǎn)滾筒或多點 注射成型鑲塊用來塑造對象 然后我們分別到步驟 e 或者 f 否則 如果可塑性測試 失敗 我們再次得出結(jié)論 O 是不可塑性和終止該算法 e 如果沒有接觸到第一個零件的側(cè)型芯表面或第二個階段零件的任何表面 這些 側(cè)型芯表面創(chuàng)建足夠把握接觸共同的型芯區(qū)域 使該零件可以收縮到型芯上 然后進 行步驟 g 少有幾個毫米的投影沿開模方向要建立足夠的接觸 否則 如果可能的序 列都沒有嘗試過 然后回去試試另外一個 另一方面 根據(jù)問題的原因 一個 或兩 個 以下提出了重新設(shè)計的建議 修改第一個零件的設(shè)計 這樣沒有表面接觸共同 的型芯與第二階段零件的任何一個面有聯(lián)系 在側(cè)型芯表面和共同的型芯之間為了 創(chuàng)建足夠的接觸面積需要改變第一階段零件的設(shè)計 如果這樣的重新設(shè)計無法完成 然后停止并報告說對象 O 使用旋轉(zhuǎn)滾筒多材料注射成型工藝是不可塑造的 f 如果存在第一階段部分零件與第二階段零件不能共享 這種非分享部分形成一 個穩(wěn)定牢固的鑲塊 然后轉(zhuǎn)到步驟 g 另外 就如同在步驟 e 如果兩個序列沒有看 著 另一個應(yīng)該被試過了 否則 最初產(chǎn)生重新設(shè)計的建議是 修改第一階段的部 分設(shè)計 以便它的一部分與第二個零件不共享 這部分是大到足以把握正確的鑲塊 如果這樣的重新設(shè)計是不可行的 然后結(jié)束 并報告模具 O 無法使用多材料注射成型 工藝 g 讓獲得成型序列表示 L1 l2 和相應(yīng)的材料屬性表示 m1 和 m2 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 13 頁 共 30 頁 現(xiàn)在 我們將描述如何確定一個給定的側(cè)向分型特征的可塑性 這種特征檢測是 使用在 Priy06 中描述的技術(shù) 我們開始角度適當(dāng)?shù)膶ο?Q 它可以是 la lb 或 O 側(cè) 向分型特征 F 是代表 n 個角度的設(shè)置 F f 1 fn 在我們的分析 我們也可 以利用主要的脫模方向 d 和 d 和成型外殼 矩形框封閉模具裝配 尺寸 模具成型件的側(cè)向分型特征不能沿著主要的脫模方向而沒有相交部分 圖 24 說明 了這一個部分 有兩個這樣側(cè)向分型特征形式的孔 因此 為了讓一個可行的側(cè)抽芯 存在 在側(cè)向分型特征 F 周圍應(yīng)該有足夠的空間 使側(cè)型芯首先轉(zhuǎn)動并離開側(cè)向分型 方向且不同于 d 和 d 在完成這個轉(zhuǎn)化后 側(cè)型芯相對于 Q 部分沿其中一個主要分離 方向移動 因此 兩個轉(zhuǎn)化需要從 Q 中完全脫離側(cè)型芯 現(xiàn)在可以確定模具 f 是否可 行 我們分別通過分析各側(cè)向分型角度 f1 對于每個角度 f1 F 我們計算兩個向量的 集合 這樣轉(zhuǎn)動側(cè)型芯可以將模具 f1 從模具外殼移出 如果到了后面 所有這些集合 的交集非空 那么我們可以得出結(jié)論 F 是可塑的 否則不是 這種方法的詳情可參見 Bane06 正如前面所討論的第三部分 圖 19 a b 和 c 顯示了三個不同例子為了 成型 成型序列不可行的問題將被檢測 并分別檢測旋轉(zhuǎn)滾筒和技術(shù)指標(biāo) 該對象顯 示在圖 19 a 的左邊 由于存在不可能的模具側(cè)向分型特征而不能被塑造成型 在這 種情況下 重新設(shè)計的建議是 消除在零件 la 上的側(cè)向分型特征 F1 和 F2 圖 19 b 左邊顯示的是又一個不可能的模具對象 利用旋轉(zhuǎn)滾筒多點注射成型為零件 A 側(cè)型芯表面共同的型芯沒有足夠把握的接觸面積 因此 重新設(shè)計的相應(yīng)建議是 修改型芯的側(cè)面 f1 在改變 la 型腔的時候仍然保持型芯的接觸 同樣 圖 19 c 左邊的模具對象是不可行的 其不能夠正確的掌握零件 A 的鑲塊 因此 下面產(chǎn)生重 新設(shè)計的建議是 在第一個階段成型完成后 修改 la 上的外部表面 f2 f3 f4 和 f5 在型芯和型腔發(fā)生改變時使 la 上有表面可以保持與鑲塊的接觸 圖 19 a b 和 c 的右邊顯示的是基于上述提到的重新設(shè)計的建議 左側(cè)的三個對象可能 重新設(shè)計 5 2 檢測開模和合模時不必要的摩擦 在摩擦過程中 兩個金屬片的摩擦明顯比一個金屬件與塑料的摩擦更嚴重 在傳 統(tǒng)的注塑模中不適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍仍斐赡＞咂c塑料件的摩擦 然而 在多材料成型注 塑模中缺乏適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍瓤赡軙?dǎo)致兩種模具鋼件互相摩擦 從而造成模具件的損 壞更嚴重 該方法以確定這個問題的發(fā)生 總結(jié)如下 首先 從第二個零件 l2 的所有面 可 從共同的側(cè)型芯找到面 F 其次 從 F 面 刪除兩個零件之間的結(jié)合面 然后 檢查 是否有任何部分的面在 F 平行于開模方向 同樣 在模具件的所有結(jié)合面檢查是否存 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 14 頁 共 30 頁 在任何一個面的法線垂直于開模方向 如果是的話 那么這個問題會發(fā)生 在這種情 況下 突出顯示或標(biāo)記所有 或其中的部分 的重要面孔 會生成以下重新設(shè)計的建 議 突出面臨重新定位 l2 上的面和模具件 他們不平行于開模方向 我們也可以應(yīng)用這條規(guī)則到第一個零件 l1 的所有面上 可從第一個模具的側(cè)型腔 和屬于 l2 的所有相應(yīng)的結(jié)合面平行于開模方向 雖然這是首選 但是不是強制的 它 是由設(shè)計者決定執(zhí)行與否 設(shè)計者可能不適用 因為這個有功能要求 例如 避免在 相對運動的兩個零件之間的滑移 或美觀的要求 然而 在這種情況下 零件截面的 厚度可能需要增強以防止由額外的注射壓力引起的變形 圖 20 a 顯示的是一個對象在第一個成型階段在模件和兩個型腔之間和第一個零 件 l1 間存在摩擦 我們的算法分析這一情況 并給出了兩個不同的重新設(shè)計的建議 a 首先 重新設(shè)計選項 增加面 f1 f11 f2 和 f22 在 l1 和 l2 及模具件上的拔 模角度 這樣他們?nèi)匀粵]有平行于開模方向 b 重新設(shè)計一個可行的選項 增加面 f1 和 f11 在 l2 及模具件上的拔模角度 除了適當(dāng)?shù)脑黾恿慵孛婧穸韧獗３制渌钠叫兴芗?圖 20 b 和圖 20 c 顯 示的是基于前者和后者可能分別建議重新設(shè)計 5 3 檢測材料精加工面非正常閃光 如果兩個不同零件的兩個面共享一個共同的邊緣 且兩個面的大致的法線 即兩 者間的法線夾角在在幾度一下 也沿著邊緣 可能使精加工表面出現(xiàn)非正常閃光 如 果表面覆蓋不當(dāng)?shù)牟牧鲜怪兊妹烙^ 那么物體需要重新設(shè)計沿著共同的邊緣增加一 個凹槽 這樣兩個面就沒有直接相互接觸 因此導(dǎo)致塑件形狀的變化或過去的改變 為了合并這一變化在模具中的設(shè)計 雖然幾千元的訂單可能會產(chǎn)生額外的費用 由于 有審美的要求 有時是沒有其他的可選擇的 這樣做的算法如下所述 1 讓 F1 成為 L1 審美學(xué)上重要的面 讓 F2 成為 L2 審美學(xué)上重要的面 設(shè)計 者需要詳細的說明 F1 和 F2 2 如果有表面和 F1 和 F2 表面相互接觸 從 F1 和 F2 兩個面之間刪除這些表面 3 如果 F1 和 F2 的表面使用一個共同的邊緣 e1 且 F1 和 F2 的法線方向都平行 于開模方向 則重新設(shè)計就建議 沿邊緣 e 增加凹槽 圖 21 a 顯示了一個對象的不良閃光將發(fā)生在第二個階段第一個零件精磨的頂面 上 我們的算法分析這個對象并且給出重新設(shè)計的建議 在 F3 表面和 F1 或 F2 的共同 平面 e1 邊緣 L2 增加一個圓形的凹槽 系統(tǒng)可以沿著指定的邊緣自動添加粉碎槽 但設(shè)計者需要選擇粉碎槽的寬度和深度 圖 21 b 顯示的是一個基于這項建議的一個 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 15 頁 共 30 頁 可能的重新設(shè)計 5 4 分型面過度變形檢測 除了對所有的單一材料注射成型部件 如壁厚 螺紋等 設(shè)有強度設(shè)計準(zhǔn)則 多 材料注射模設(shè)計還介紹了一些額外的設(shè)計注意事項以確保零件有足夠的強度 很多事 實表明 這些新的考慮是直接導(dǎo)致高溫和高壓的液體塑料進入模具型腔并接觸到部分 完成的零件 如果零件的幾何設(shè)計不當(dāng) 可能會損壞在隨后的注射材料 對于檢測這 個問題的方法是在分析部分完成對象強度的基礎(chǔ)上進行 當(dāng)?shù)诙N材料注射到模具中 時是第二個階段 由于型芯和型腔的成型工藝是兩個不同索引板的階段 第二個階段 的型芯不能夠很好的支持部分完成對象 對于旋轉(zhuǎn)滾筒工藝 兩個階段的型芯是相同 的 因此 部分完成對象在注射材料壓力下可以再次支持型芯 因此 我們只要分析 精密注塑模具或索引板工藝塑造對象的問題 此方法的輸入包括 1 完成的部分對象 O1 2 第二個階段是模具組裝 這種方法有以下五個步驟 第一步是通過指定的位置和澆口尺寸將第二種材料 M2 注射到模具中 注射材料 壓力的選擇要以確保模具對流動長度 體積和材料類型的最佳方式進行填充 設(shè)計者 可以根據(jù)經(jīng)驗或通過使用物料流動模擬軟件來指定澆口的位置和尺寸 關(guān)于注射材料 的壓力 可以根據(jù)注射機的規(guī)格和相關(guān)的注射材料參數(shù)值而定 關(guān)于材料在澆口的壓 力可以根據(jù) Bryc96 提出的方法進行計算 我們假設(shè)材料注射在 O1 表面上的壓力值和 材料在澆口的注射壓力相同 第二步是產(chǎn)生 O1 的網(wǎng)格 大多數(shù)有限元分析軟件提供了對幾何模型對象自動生成 網(wǎng)格的功能 我們使用 Pro Mechanica 軟件生成網(wǎng)格 第三步是指定材料和 O1 邊界條件的屬性 M1 的屬性可以通過塑料材料屬性表獲 得 對于這個問題 需要包括的屬性有楊氏模量和泊松比 對于 O1 的邊界條件可以在 交界面和模具裝配件和 O1 之間的基礎(chǔ)上指定 然后 對于 O1 的邊界條件可以通過指 定添加制約因素到所有交界面上 第四步是添加 O1 的負荷 在注射材料壓力和澆口位置及尺寸的基礎(chǔ)上添加對 O1 表面的負載 負載的位置可以根據(jù)澆口的位置來指定 注射材料的截面面積和澆口的 相同 然后施加在 O1 表面上的負載可以通過注射材料的壓力進行模擬 這個壓力值是 評估產(chǎn)品的截面面積和注射材料的壓力 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 16 頁 共 30 頁 第五步是在前四個步驟的基礎(chǔ)上通過有限元分析軟件確定這個問題的影響程度 前面四個步驟獲得的信息將輸入有限元分析程序 問題解決后 輸出在屏幕上顯示 輸出包括各節(jié)點的位移 基于顯示的變形 設(shè)計人員可以判斷問題是否重大 在第三 節(jié)中解釋 過度界面變形的原因是第一個組件有一個大的面積和開模方向的厚度較小 因此 這個問題的解決辦法是 像第一個零件一樣增加分型面支撐墊支撐結(jié)構(gòu) 然后 在第二個階段 因為支撐墊的支持與第二個階段的塑件相互接觸使第一部分的 變形不會那么的明顯 這個解決方案將會改變第一個零件的形狀 從而改變了兩個組 件之間的分型面 無論怎樣 這種變化是可以由設(shè)計者控制的 無論是從美學(xué)還是功 能都可以滿足設(shè)計人員的要求 圖 22 a 顯示的是在第二個階段一個對象發(fā)生分型面變形過大 因此 在零件 薄板上沿著 S 截面在 f1 和 f2 兩個面上添加支撐結(jié)構(gòu) 如筋或分型面支撐墊 重新設(shè)計 的建議提供給設(shè)計者 設(shè)計者需要選擇一個合適的分型面支撐墊或筋的形狀和圖案 使系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些特征添加到塑件上 在系統(tǒng)添加這些特征之后可以再次評估分型面 的變形情況 如果需要額外的分型面支撐墊可以添加 以減少變形 圖 22 b 顯示的 是在此基礎(chǔ)上建議重新設(shè)計 5 5 應(yīng)用 在此前所有的四個分節(jié)討論的這些不同類型的例子中 我們已經(jīng)成功的應(yīng)用了這 一節(jié)中描述的算法和測試 該系統(tǒng)應(yīng)用在 C 和使用 Visual Studio 6 0 和微軟的基礎(chǔ)上 以 ACIS 7 0 作為幾何內(nèi)核 任何 CAD 系統(tǒng)的產(chǎn)生 我們可以輸入 sat 文件來創(chuàng)建 系統(tǒng)文件 更具體的說 我們使用的是實體 CAD 系統(tǒng) 該系統(tǒng)結(jié)合了兩部分的內(nèi)容 一次成型工藝 模具設(shè)計和開模方向作為輸入 它分析的對象 如果任何多材料模具 設(shè)計發(fā)現(xiàn)違反規(guī)則 它將報告違反并生成適當(dāng)?shù)闹匦略O(shè)計的建議 除有限元以外的所 有步驟 如類似于本文所示的復(fù)雜零件采取明顯低于一秒鐘之內(nèi)的運行 通過使用 Pro Mechanica 軟件對有限元的步驟進行分析 6 總結(jié) 對于多種材料制造的對象采用多材料注塑模 當(dāng)這些對象大批量生產(chǎn)時 其處理 成本明顯低于分層制造工藝 因此 多材料注塑模在制造業(yè)中越來越流行 因為它能 夠生產(chǎn)更高質(zhì)量的多材料產(chǎn)品 然而 目前對于描述如何設(shè)計成型多材料注塑模的文 獻是十分有限的 在注射成型的第二個和后續(xù)階段期間已經(jīng)存在了一個成型零件 多材料注塑模明 顯不同于傳統(tǒng)注射成型過程 因此 我們已經(jīng)開發(fā)出了一套系統(tǒng)的方法來執(zhí)行多材料 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 17 頁 共 30 頁 對象設(shè)計成型制造過程中的分析 本文公布下列新結(jié)果 1 它確定了下列五種類型的可制造性問題 在模具的開模和合模時出現(xiàn)不必要 的摩擦及閃爍著不良的成型孔 過度的分型面變形 塑件的成型保溫效果 成型序列 不可能實現(xiàn) 這些問題是不會出現(xiàn)在傳統(tǒng)的注塑成型 也是多材料成型唯一的問題 2 在多材料成型中本文介紹了一整套方法來執(zhí)行工藝性分析的每一個步驟 該 算法不僅運用了新的設(shè)計規(guī)則 而且它提出了一個全面的分析方法 它以一種合適的 方式融合了傳統(tǒng)塑料成型模具的設(shè)計規(guī)則 3 該算法也明確了上述所描述的每一個工藝性問題都有可能發(fā)生 我們的算法 也可以生成重新設(shè)計的的高層次建議 目前 我們的算法不試圖修改對象的幾何形狀 這些修改的開展由我們的算法在人類設(shè)計的基礎(chǔ)上生成重新設(shè)計的建議 所有的算法 已經(jīng)運用到計算機輔助工藝性分析系統(tǒng) 該設(shè)計規(guī)則在不同的例子中得到很好的實踐 該算法和本文介紹的技術(shù)將有助于縮短相關(guān)的多材料成型對象的產(chǎn)品開發(fā)時間 我們預(yù)計 多材料注塑模工藝將很快被接受并且使多材料注塑模成為一個很有吸引力 的設(shè)計方案 我們目前的算法有以下限制 我們沒有考慮可能由于材料的不兼容引起的制造業(yè)并發(fā)癥 對翹曲 收縮效應(yīng) 和 兩個不同材料的結(jié)合需要評估潛在的可制造性問題 我們目前的重點是生產(chǎn)過程中由于第二個注塑成型塑料零件的存在而引起的并發(fā)癥 不同的階段需要不同的澆口位置和冷卻系統(tǒng) 這些交互作用在考慮可制造性問題時 都需要加以評估 我們認為只有兩個材料的對象才能實現(xiàn) 擴大將需要處理三個或四個實物 總之 由于設(shè)計空間的擴大 他們提供的多材料注射模工藝正在迅速的成為流行 的制造工藝 多材料注塑模具有非常適用于生產(chǎn)先進材料界面的仿生產(chǎn)品這樣的好處 我們相信 在本文中所描述的材料向讀者介紹了一類重要的工藝 可能使他們在經(jīng)濟 結(jié)構(gòu)不均的現(xiàn)實中獲得競爭優(yōu)勢 致謝 這項研究得到了美國國家基金會的支持和部分資助 DMI0093142 和 DMI0457058 并通過了微型飛行器穆里陸軍研究辦公室 批準(zhǔn)號 軍隊 W911NF0410176 在這個 文件中所表達的是作者個人的看法 不一定反應(yīng)贊助商的意見 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 18 頁 共 30 頁 a 尾燈 多種顏色 b 各種刷子 表面 中心布置 c 一個注射器 成型裝配 d 無線電鋸?fù)鈿?軟觸柄 e 規(guī)則夾子 圖 1 多材料注射成型對象 圖 2 沖突的例子 1 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 19 頁 共 30 頁 圖 3 沖突的例子 2 圖 4 兩個不同階段的旋轉(zhuǎn)滾筒多點注射成型過程 圖 5 檢查表面 在第二個成型階段只有確定需要脫模的可行的成型序列 圖 6 重新設(shè)計一個組件以消除側(cè)向分型和創(chuàng)建可行的成型序列 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 20 頁 共 30 頁 初始設(shè)計 設(shè)計改良 圖 7 圓化尖角 初始設(shè)計 設(shè)計改良 圖 8 閃光的位置發(fā)生變化 初始設(shè)計 設(shè)計改良 圖 9 創(chuàng)建薄而均勻的截面厚度 初始設(shè)計 設(shè)計改良 圖 10 重新設(shè)計以消除側(cè)向分型使零件為非可塑性 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 21 頁 共 30 頁 初始設(shè)計 設(shè)計改良 圖 11 給予正確的拔模角度 非?？鋸埖?圖 12 旋轉(zhuǎn)滾筒注射過程 第一次成型階段 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 22 頁 共 30 頁 第二次成型階段 鑲塊旋轉(zhuǎn) 180 圖 13 在鑲塊中兩個不同階段的多點注射成型過程 圖 14 鑲塊系統(tǒng)的成型過程 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯譯文 第 23 頁 共 30 頁 第一個成型階段 第二個成型階段 不同的成型機 圖 15