泡沫灭火器喷嘴的注塑模具设计及成型工艺-抽芯塑料注射模含8张CAD图带开题
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外文资料翻译资料来源:知网文章名:A CAD/CAE-integrated injection mold design system for plastic products书刊名:Mold Design作 者:Ivan Matin & Miodrag Hadzistevic &Janko Hodolic &Djordje Vukelic & Dejan Lukic出版社:施普林格出版社,2012章 节:3.5 The Element of Mold Design页 码:P1P7文 章 译 名: CADCAE集成注塑模具喷射系统塑料制品 CAD/CAE集成注塑模具设计系统-塑料制品Ivan Matin & Miodrag Hadzistevic & Janko Hodolic &Djordje Vukelic & Dejan Lukic收到:2011年7月27日接受:2012年1月10日网上公布:2012年1月25日施普林格出版社伦敦2012年有限公司摘要模具设计是一个知识密集型的过程。本文介绍了一种面向知识的参数化方法,模块化和基于特征的综合计算机辅助设计/计算机辅助工程(CAD / CAE)系统模具设计。数值的CAx系统开发塑料注射成型模拟与模具设计,在产品开发过程中开辟了新的产品分析的可性,模具设计。数值模拟CAD/CAE1.引言注塑成型工艺是制作塑料最常见的成型工艺。一般来说,塑料注塑设计,包括塑料制品设计、模具设计、注塑成型工艺的设计,这些都有成型产品的质量和生产效率。这是一个涉及许多需要设计参数的过程。计算机辅助注塑成型模具设计一直是世界范围内众多作者关注的焦点。不同的作者开发了程序系统,帮助工程师设计注塑成型的零件、模具和选择参数。在过去的十年中,许多作者已经开发了计算机辅助设计/计算机辅助工程(CAD / CAE)模具设计系统。Jong等人开发了一个基于web的模具cad并行集成设计系统。开发的注塑模具初始设计标准化的一个应用。该系统使模具标准模架的选择和管理板,但不提供模具和注塑成型的计算。作者提出了一种方法论的标准化塑料注塑模具型腔布局设计系统,只使用标准型腔布局。当使用标准布局时,它们的布局配置可以很容易地存储在数据库中。林等人描述了一种基于功能特征的三维拉延模具结构设计系统。此外,它也适用于指定的功能特性灵活之前完成设计的模具主要零件的实体模型。该设计系统包括模具部件选型和计算模块,它采用PRO/E模块和Pro/E软件,由模具选型、修改和设计模块组成。邓等人分析了CAD/CAE集成的发展。分析了注射成型数值模拟与模具设计cad与CAE系统集成的系统和问题。作者提出了一个由多个CAD/CAE特征组成的特征本体。该特征不仅体现了塑件的几何信息,而且设计了意图面向分析。部分功能包含产品总体信息的塑料部分,壁特征、发展特征(如倒角、肋骨、老板、孔等),处理的特点,包含分析相关的设计信息和暗墙/发育特征。墙的发展特点是所谓的“零件特征”Godec等人。开发了用于模具设计和注射成型参数计算的CAE系统。该系统基于形态学矩阵和决策图。这个系统用于热,流变学和力学计算,材料库的管理,但没有提供商业CAX软件集成。黄等人开发了一种用于注塑模架设计系统。他们使用的数据库是基于特征的参数化导向,用Pro/E建模数据库组件的系统。香港等人开发了一个参数化的三维塑料注射模具设计系统与SolidWorks集成。其他知识系统,如IMOLD,esmold,ikmould,和ikbmould,已经开发了注塑模具的设计。该分模设计为四个主要步骤;分型面设计、形象设计、流道系统设计和模架设计。该软件采用基于知识的CAD系统提供交互环境,辅助设计者快速完成模具设计,促进模具设计过程的规范化。ikb-mould应用包括数据库和模具制造知识库。娄等人开发了基于知识库的模具基础设计系统。该系统具有印模计算、尺寸计算、模板数量计算和注塑机选型等模块。该系统采用Pro/E模架库。本文介绍了KBS及其关键技术,如产品建模、框架规则方法、CBS和神经网络。多层神经网络已被反向传播训练。该神经网络采用长度、宽度、高度和模件数量作为输入,输出九个参数(长度、宽度和高度、上下设置、模基侧厚度、芯的底部厚度和空腔板)作为输出。莫等人。开发了一种面向注塑模具的智能协同知识库系统。Mok开发了一个有效的重用和检索系统,它可以使用简单的图形用户界面注册建模的标准部件,尽管设计者可能不知道数据库注册。模具设计系统的开发,使用一个开放的API和商业CAD /计算机辅助制造(CAM)CAE解决方案。该系统适用于规范模架和模具配件现代重工业。该系统采用了设计编辑的方法,利用特征实现了主模型,开发的系统提供了一种方法,使设计者可以将主模型定义为三维CAD的功能,作为标准件,即使不认识数据库的规则,也能有效地重用标准零件。Todic等人开发注塑模具自动化工艺规划软件解决方案。该CADCAM系统不提供注塑工艺参数的CAE计算和模具设计。Maican用CAE的机械,热,和流变计算。他们分析了物理,机械和热性能的塑料机械,热学和流变学计算。他们分析了物理,塑性材料的力学性能和热性能,定义了加载件的临界参数。Nardinet试图开发的系统将满足所有的需要的注塑模具的部分技术系统的选择。仿真结果由几何和制造数据组成。在仿真结果的基础上,零件设计者可以优化零件几何形状,而模具设计者可以优化模具的运行和冷却系统。作者开发了一个程序,帮助注塑机的程序员将模拟数据直接传送到机器上。周某等人提出了基于数值虚拟注射成型系统.马等人。面向对象的注塑模设计标准组件库的开发。这是一个面向对象,定义机械零件的库模型参数。他们开发了一个面向对象的模具组件库模型,用于合并不同的几何拓扑和非几何信息。多年来,许多研究人员试图自动化整个j的ADV制造技术(2012)63:595607 597模具设计过程中利用各种知识工程(KBE)的方法,如基于规则推理(RBR),和案例库(CBR)和参数化设计模板(PDT)。Chan在al.developd三维CAD知识basedassisted注塑模具设计系统(IKB模具)。在他们的的研究,由经验丰富的模具设计师和手册通过各种传统的知识获取过程,得到了模具设计的设计规则和专家知识,传统知识的方法,如RBR,CBR,和简单的光动力疗法已成功地应用于模具型腔和流道布局。叶等人提出了基于特征和面向对象的分层表示及简化符号几何方法自动化模具装配建模。前面提到的各种系统分析表明作者用不同的方式来减少模具配置解决模具设计问题(选择)。他们使用CAD/CAE集成来建立模架选择的精确规则。注塑成型参数确定的数值模拟。还开发了用于模具和注塑成型工艺计算的原始CAE模块。然而,所有前面提到的系统的共同点是缺乏模具和注塑参数的计算模块,这将允许与数值模拟的结果相结合。由此得出结论,需要建立一个软件系统,将注塑参数与数值结果结合起来,注塑成型模拟、模具计算及选择。所有这些都将集成到CAD/CAE集成注塑模具设计系统中。2.集成CAD/CAE系统结构众所周知,各种计算方法支持不同的作者使用模具设计系统设计自动化技术如KBE(RBR,CBR,PDT)或设计的优化技术,如传统的(NLP,LP,BB,GBA,IR,HR)或启发式搜索(TS,如沙县、GA)等特殊技术如(SPA,AR,ED)。所开发的交互式软件系统可以实现:零件的三维建模、零件设计和仿真模型设计的分析、注塑成型的数值模拟以及模具设计与所需的计算。关于成型和模具设计与所需的计算。该系统由四个基本模块组成:l 零件cad建模模块l 注射成型数值模拟模块过程l 对注塑模具的设计计算和选型参数计算模块l 与模具建模模块(型腔和型芯的设计和设计的所有剩余的模具部件)塑料制品集成注塑模具设计系统的总体结构见Fig1.2.1模块的CAD建模(模块一)该零件的CAD建模模块是第一部分。集成CAD/CAE系统中的模块。这模块用于生成塑料制品的cad模型和相应的仿真模型。该模块的结果是塑料零件的实体模型,具有所有必要的几何和精密规格。精密规格有:项目名称、编号、特征id、特征名称、基准点位置、模拟退火码数、行业材料名称、材质等级、零件公差、机器规格(名称、夹紧力、最大压力、工件尺寸)和空腔数。如果指定了几何和精度规范(给定的)与产品模型,相同的被用作下一个模块的输入,而这个模块只用于生成仿真模型。2.2注射成型数值模拟的模块成型工艺(模块二)模块二用于喷射的数值模拟成型工艺。用户实现了迭代过程仿真确定成型参数注塑仿真模型规范。该模块的结构如图2所示。产品模型是进口的,聚合物是从塑料材料数据库中选择用户选择门控子系统的最佳位置。数据库包含塑料材料的流变学、热学和力学性能。用户定义注塑成型的参数和选择门控子系统的位置。进一步分析了塑性流动、填充时间、喷射压力、压降、流动前沿温度、焊缝线的存在、空气疏水阀的存在、冷却质量等。该模块提供了四种不同类型的模具流动分析,每个分析的目的是解决具体问题:部分分析这一分析被用来测试已知的浇口位置、材料和零件几何形状,以验证零件是否具有可接受的加工条件。l 门分析,这种分析测试多个门位置,并比较分析输出,以确定最佳浇口位置。l 水槽标记分析:检测水槽的位置和深度,解决化妆品问题。前模是建立消除质量纠纷的腐朽和客户可能会出现。最重要的参数如下: 22 部分厚度流动长度半径和草稿厚度的过渡部分材料门的位置门数模具温度熔体温度注射压力最大注塑机压力除了前面提到的参数注射成型,模块显示以下结果:焊接线的位置,气泡分布,注射成型压力分布、剪切应力的分布,对仿真模型的表面温该模块输出结果的一部分是下一模块的输入数据。这些输出结果:材料等级及材料供应商,在流动方向上的弹性模量,弹性模量横向喷射压力,喷射温度、模具温度、熔化温度、熔化温度最高的热塑性,在液体和固体的热塑性塑料的密度,和注塑机的最大压力密度分布,模拟模型的填充质量,从冷却的观点来看,仿真模型的质量及注射时间成型.迭代SA程序实施过程中,用户定义的成型性及仿真模型的注射成型参数。在模拟模型的区域中,所有的结果用不同的颜色表示。2.3参数注入计算模块成型与模具设计计算与选择(模块三)此模块用于分析计算、模具尺寸及其选择。用于确定芯模和凹模模板尺寸的两种形式如图3所示。基于仿真模型的维度和夹紧力(图3)用户选择模具材料和系统计算芯和腔板的宽度和长度。模具腔与冷却通道之间的壁厚可以用以下三个标准来计算:容许剪切应力准则应力判据和允许角等温线的判据如图4所示。系统采用最大值比较上述标准计算的壁厚值。基于仿真模型的几何模型,用户选择形状和模具类型。用于选择模具形状、类型和子系统的形式如图5所示。一旦完成这些步骤,用户就可以实现模具规格的热、流变和机械计算。图6显示了机械模具计算的几种形式之一。图7显示了机械计算算法的部分。Fmax最大弯曲型腔板fdop允许腔板位移弹性变形收缩因子极小极小值型腔板弹性模量的EKG剪切模量腔壁与水线间的壁厚测量DKT冷却通道直径经过热,流变和机械计算,用户选择模具板从模具基地。标准模具板的选型图如图8所示。系统计算立管、固定模板和可动模板厚度的值(图8)。根据计算的尺寸,系统自动采用第一个主要标准值的上升厚度。交互式系统推荐所需的模板。模块从数据库加载尺寸并生成板的实体模型。板材选择后,自动标注板材,分配材料板,根据需要生成三维模型和二维技术图。模具组件的尺寸(例如,固定板)以模板板模式生成的形式示出,如图9所示。该系统加载从模具基地所需的板尺寸。这样,就可以装入构成模具组件的任何其他必要的标准模板。由实例板组成的组件模具模型如图10所示。然后加载子系统的其他组件如图5所示。选择其他部件的子系统包括螺栓和垫圈。方法选择组件是基于产生式规则的作者和公司的“配件”。2.4模具建模模块(核心和腔体设计和设计所有剩余模具组件;模块四)这个模块是用于模具的CAD建模(型芯、型腔设计)。这个模块使用额外的软件工具自动创建型芯和型腔仿真(参考)包括塑料材料和自动分模体积的固定和可移动板收缩因子模型。该模块的结构如图11所示。这个模块的额外功能包括软件工具:l 应用对应于设计塑料部分、几何形状和成型条件的收缩,在数值模拟中计算模块。l 非标板及模具零件概念cad模型l 设计印象,插入,砂芯,滑块和其他部件,定义成型零件的形状。l 标准部件如新型模架由dm-e模架和企业使用该系统,模具基地填充模具的装配,和CAD建模的顶针,螺丝,和其他组件创建相应的通孔l 创建流道和水线,其尺寸为计算模块中参数的计算注塑成型及模具设计计算选择l 检查开模时零件的干涉,并检查模具表面。应用尺寸和选择模具组件后,用户加载固定(核心)和活动(腔)板的三维模型。几何模具规格,在前一个模块中计算,自动集成到这个模块中,允许它生成最终模具装配。这个模块的输出接收组装的完整模具模型,如图15所示。这个模块允许对不包含在模架中的非标准的和标准的模具部件进行建模。3案例研究在前面的章节中,给出了塑料制品CAD/CAE集成注塑模具设计系统的完整理论框架。为了完成这一审查,该系统在一个真实的案例研究中进行了全面的测试。该系统在类似塑料零件的几个例子上进行了测试。基于CADCAE集成设计系统模型的总体结构,如图1所示。作者通过具体实例对系统进行了测试。用于验证塑料件试验模型的例子之一如图12所示。对注射成型过程的数值模拟模块定义了浇注系统的最佳位置。深蓝色区域表示设置门控子系统的最佳位置,如图13所示。基于尺寸、形状、案例研究的产品材料(图11),优化浇注系统位置(图13),和注射成型工艺参数(表1),如图14所示的仿真模型的生成。定义仿真模型门的规则之一 数值模拟:如果(隧道,塑料材料,质量)然后预测尺寸(上隧道,长度,直径,半径,角度diameter1,等)第三模块中使用的模块II输出结果的一部分如表1所示。在模块III中,系统计算夹紧力27.9千牛(图3),冷却通道直径dkt06毫米,冷却通道长度lkt090毫米(图4)。给定仿真模型的形状和尺寸,选择了具有正常性能的模具的方形形状,如图5所示。选择模具的装配标准系列:1616、长度及模房156156毫米的宽度,如图8所示。在图8所示的计算部分中,模具设计系统面板推荐下列模板:l 夹板n03-1616-20l 下夹板n04-1616-20l 固定模板(芯板)n10a-1616-36l 活动板(型腔板)n10b-1616-36l 支撑板n20-1616-26l 立管n30-1616-46l 顶针固定板n40-1616-10l 推板n50-1616-12在完成固定和移动模板从立场CAD型腔和型芯板,模拟冷却通道,其次是其他模具标准件如道布什,手动选择定位环、导销、导布什,领先的导套、隔离板、螺钉(M410,M10100,M1030,M616,M1030,等)和非标准模具零件的建模(如果有)顶针,顶针孔,插入等一个完整的图15显示了具有仿真模型的模具装配模型。4结论本研究的目的是开发一个基于Pro/E系统的模具设计CAD/CAE集成系统,并使用专门设计开发的模块进行模具设计。本文介绍了同一模具零件多腔模具的软件解决方案,即所谓的单品模具。该系统致力于为长度和宽度都大于产品的产品设计普通模具。高度,即,该系统是定制的模具制造商的特殊要求。所提出的系统允许完全控制CAD / CAE功能参数,使方便快速的模具改造。所描述的CAD/CAE模块是基于特征的、参数化的、基于实体模型和面向对象的。注塑成型数值模拟模块可以确定注射成型参数的选择。该模块计算参数的注塑成型工艺及模具设计计算和选型设计图15模型与测试仿真模型606 j的ADV制造技术模具组件提高了(2012)63:595607的速度,降低了模具的设计错误,并提供了几何精度和完整的模具设计所需的信息。该系统的知识库可以由模具设计者通过交互模块访问,使自己的智能和经验也能融入到整个模具设计中。该零件的研制证实了所开发的CAD/CAE系统提供了正确的结果,证明是一个可靠的软件工具。未来的研究将针对三个主要目标。一是开发家庭模具设计自动化系统。另一个研究方向是与技术学院开发的注塑模具制造的CAPP系统相集成。最后,根据这一领域的当前趋势,使用Web技术和黑板结构的协作系统应该是设计和实施。
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