（機械制造及其自動化專業(yè)論文）塑模cad系統(tǒng)開發(fā)有關(guān)問題的研究.pdf

山東人學碩士學位論文 摘要 天鍵硼 模具c a d 特j 1 造j 鬯j 參數(shù)化i 5 2 汁 標準幀架 c a d 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的塑料模具砹汁 j 制造辦法 刈拋r 模具的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率 縮短模具的設(shè)計制造周期 具有重要作用 江 塑模c a d 技術(shù)的發(fā)展尤其迅速 但其走向?qū)嵱眠€有相當?shù)木嚯x 當今新型軟 件技術(shù)的不斷涌現(xiàn) 為注塑模c a d 的提高與發(fā)展提供了機遇 大 本文通過研究當前模具c a d 軟件的性能特點 采納吸收c a d 軟件的最 新技術(shù) 如特征造型技術(shù) 參數(shù)化設(shè)計等 在m d t 軟件平臺上 利川 a c c e s s 2 0 0 0 與v b a 技術(shù) 研制丌發(fā)了幾個有實用價值的注塑模c a d 軟什 模塊 運用特征造型技術(shù)與參數(shù)化設(shè)計原理 本文開發(fā)了基于m d t 5 0 的一維 注塑模標準模架與標準件參數(shù)化圖庫 并結(jié)合標準模架選擇過程中需要的知 識 利用m d t 5 0 提供的尺寸驅(qū)動技術(shù)與a c c e s s 2 0 0 0 的強大的數(shù)據(jù)庫竹州 功能 利用a u t o c a dv b a 組件強大的開發(fā)手段 設(shè)計出了一套標準模架i 動生成系統(tǒng) 該系統(tǒng)模擬人工選擇標準模架的思維過程 將標準模架確定所 需的標準數(shù)據(jù)按層次查詢并顯示出 最后實現(xiàn)標準模架的全面參數(shù)化驅(qū)z i j j 該系統(tǒng)中除個別地方需實行人工交互外 所需大量數(shù)據(jù)全由系統(tǒng)自動查咖并 引用 最大程度地減少了重復(fù)設(shè)計 提高了設(shè)計質(zhì)量與效率 該系統(tǒng)對 維 標準模架與標準件的選用提供了有力的支持 少 型腔型芯壁厚計算模塊中 采用傳統(tǒng)的力學方法對多種式樣的 型腔復(fù) 雜的凹模板和墊板進行強度和剛度計算與校核 f 通過將多種多樣型腔結(jié)構(gòu)形 式模型化 歸類為幾種典型的結(jié)構(gòu)形式 解決了大量的 般性的型腔強川度 汁算問題 由于涉及的強剛度計算公式較復(fù)雜 對每個公式的引用都對j 兒 本不同的設(shè)計手冊進行了詳細的校核 該系統(tǒng)中 既贏觀地屆示f f 所選刑小i 結(jié)構(gòu)形式與所需輸入的型腔初始數(shù)據(jù) 對系統(tǒng)計算所需的參數(shù)如 61 i e p u 等的確定思路也詳盡列出 該系統(tǒng)減少了大量繁瑣計算所帶來n j 亍f i j 極影響 在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中 將剪切速率計算 壓力降計算 充模時間計算 流道截面尺寸計算等有機結(jié)合起來 使系統(tǒng)實現(xiàn)了在剪切速率與充模時川得 壓力降合適時的條件下 計算得到各級流道截面尺寸 適用于澆注系統(tǒng) 的反復(fù)設(shè)計 本文在對常規(guī)注塑模設(shè)計過程進行分析研究的基礎(chǔ)上 提取利用計 機 輔助設(shè)計可以簡化的部分 實現(xiàn)了這三個模塊設(shè)計的自動化 由于在程 f 編 山東大學碩士學位論文 寫之前注重知識的整理與推敲 此三個模塊具有較好的應(yīng)用價值 且此i 個 模塊的開發(fā)獨立性強 易于維護 本文在最后指出本課題還有待于進行深入的勇圩究 山東大學碩士學位論文 a b a s t r a c t k e yw o r d m o dc a d f e a t u r e b a s e dm o d e l in g t e c b n 0 1 0 9 yp a k a f j l l t r ic h l d e s i g n s t a n d a r dm o l db a s e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o ft h e c a d c o m p u t e r a i d e d d e s i g n t e c h n o l o g yp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nc h a n g i n gt h et r a d i t i o n a lm e t h o do fp l a s t i c m o u l dd e s i g na n dm a n u f a c t u r e e n h a n c i n gd e s i g nq u a l i t ya n dd e s i g ne f f i c i e n c y s h o r t e n i n g t h em o u l dd e s i g na n dm a n u f a c t u r e c y c l e a tt h es a m et i m e t h e d e v e l o p m e n to fp l a s t i ci n j e c t i o nm o u l dc a d i se s p e c i a l l yr a p i d b u ti th a sl o t so f p r o b l e m s t ob eu s e di n p r a c t i c a l i t y t h ea p p e a r a n c e o ft h en e ws o f t w a r e t e c h n o l o g yo f f e r so p p o r t u n i t yt op l a s t i ci n j e c t i o nm o u l dc a d t e c h n o l o g y i nt h i sp a p e r t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ec u r r e n tm o u l dc a d s o f t w a r eh a sb e e n r e s e a r c h e d t h es y s t e ma d o p t e dt h en e w t e c h n o l o g yo f c u r r e n tc a d s o f t w a r es u c h a sf e a t u r e b a s e d m o d e l i n gt e c h n o l o g y p a r a m e t r i cd e s i g na n dt h el i k e s e v e r a l s o f t w a r em o d u l e so f p l a s t i cm o l dc a d w o r t h u t i l i t yh a v eb e e nd e v e l o p e di nv b a a n da c c e s s2 0 0 0e n v i r o n m e n to nt h es o f t w a r ep l a t f o r mo f m o d e l i n gs o f t w a r e m d t m e c h a n i c a ld e s k t o p a3 ds t a n d a r dg a l l e r yo f p l a s t i cm o l db a s ea n dc o m p o n e n tb a s e do nm d t 5 0 h a sb e e nd e v e l o p e db yu s i n gf e a t u r e b a s e dm o d e l i n gt e c h n o l o g ya n dp a r a m e t r i c d e s i g nt h e o r y m o r e v e r b yi n t e g r a t i n gt h ek n o w l e d g ed e m a n d e d i n s e l e c t i n g s t a n d a r dm o l db a s e as e to fs y s t e mh a sb e e nd e s i g n e dt h r o u g hw h i c hs t a n d a r d m o l db a s ec a nb ec r e a t e da u t o m a t i c a l l yi nv i r t u eo fd i m e n s i o nd r i v et e c h n o l o g y o f f e r e d b y m d t 5 0a n dt h e p o w e r f u l d a t a b a s e m a n a g e m e n t f u n c t i o nb v a c c e s s 2 0 0 0a n dt h ef o r m i d a b l ee x p l o i t a t i o nm e a n sb ya u t o c a dv b am o d u l e t h es y s t e mc a ns e a r c hf o rt h ed a t ai nl e v e ln e e d e df o rs t a n d a r dm o l db a s ea n d f i n a l l yr e a l i z et h ef u l lp a r a m e t r i cd r i v eo f i t b ys i m u l a t i n gt h et h o u g h tp r o c e s so f m a n e x p e c tf o rs o m e w h e r ei n t e r f e r e n c e db ym a n t h el a r g en u m b e r so fd a t ai s f o u n da n di n t r o d u c e d b yt h es y s t e ma u t o m a t i c a l l y w h i c hr e d u c et h er e p e a t e d d e s i g na n di m p r o v et h ed e s i g nq u a l i t ya n de f f i c e n c yi nm a x m i u m t h es y s t e m p r o v i d e sp o w e r f u ls u p p o r t f o r s e l e c t i n g t h e3 ds t a n d a r dm o l db a s ea n d c o m p o n e n t i nt h ec o m p u t i n gm o d u l eo f c a v i t ya n dc o r e t h es y s t e ma d o p t e dc o n v e n t i o n a l m a c h a n i c a lm e t h o dt oc a c u l a t ea n dc h e c kt h ei n t e n s i t ya n dr i g i d i t yf o rv a r i o u s c o n c a v et e m p l a t e sa n dp i l l o wb o a r d sw i t h c o m p l i c a t e dc a v i t y s e v e r a it y p i c a l s t r u c t u r e sh a sb e e nc l a s s i f i e da f t e rm o d e l i n gf o rv a r i o u sc a v i t yf o r m s w h i c hc a n 山東大學碩士學位論文 i i i i i s o l v em a n yg e n e r a li n t e n s i t ya n dr i g i d i t yp r o b l e m so fc a v i t y a st h ef o r m u l a eo f i n t e n s i t ya n dr i g i d i t yi n v o l v e di sc o m p l i c a t e d d e t a i l e dc o m p a r ef o re a c hf o r 1 1 1 u a w i t hs e v e r a d i f f e r e n th a n d b o o k sh a sb e e nd o n e l es y s t e mc a l lv i s u a l j vd i s p l a y t h ec a v i t ys t r u c t r u ey o us e l e c ta n di t sd a t an e e d e di n p u t b u ta l s ol i s ti 1 1d e t a iit h e t h o u g h tr o u t eo f a s c e r t a i nt h ep a r a m e t e rn e e d e ds u c ha s 6 0 e l l i t h e s y s t e mr e d u c e dn e g a t i v ei m p a c t sb r o u g h tb yt h ef u s s yc o m p u t a t i o n s i nt h e d e s i g n f o rr u n n e r s y s t e m b yi n t e g r a t i n g t h e c o m p u t a t i o nf o r c u t v e l o c i t y p r e s sf a l l s u p l l yt i m e t u n e rs e c t i o ns i z e t h es y s t e mc a nc a c a u l a t ct h e s e c t i o ns i z ew h i c hm a k et h ec u tv e l o c i t ya n ds u p l l yt i m es u i t a b l ea n dt h ep r e s sf a l l e l i g i b l e t h es y s t e mi sf i tf o rt h er e a p e a t e dc o m p u t a t i o no f t h er u n n e rs y s t e m i nt h i s p a p e r t h ea u t h o rm a d et h et h r e em o d u l ed e s i g na u t o m a t i ca f t e r s t u d i n gt h er o u t i n ep l a s t i cm o l dd e s i g nc o u r s ea n ds e l e c t i n gt h ep a r t st h a tc a nb e s i m p i f i c a t e db yt h ea i do ft h ec o m p u t e r a st h ea u t h o rh a sp a i dm u c h a t t e n t i o nt o t h ek n o w l e d g ec o l e c t i o na n dd e d u c t i o nb e f o r ep r o g r a m m i n g t h et h r e em o d u l e h a v e g o o dv a l u e o fu t i l i t ya n dc a nb e e a s i l yp r o t e c t e d b e c a u s eo ft h e g o o d i n d e p e n d e n c yo f i t se x p l o i t a t i o n a tl a s t t h ep a p e r p o i n t e do u tt h a tf a r t h e rr e s e a r c hf o rt h ep r o j e c ti sn e e d e d 4 山東大學碩士學位論文 1 1 注塑模簡介 第一章概述 1 1 1 注塑模結(jié)構(gòu)與分類 典型注塑模具由動模和定模兩部分組成 動模安裝在注射機的移動模板 上 定模安裝在固定模板上 注射成型時 動模和定模閉和構(gòu)成澆注系統(tǒng)和 型腔 開模時 動定模分離以便取出塑料制品 在圖1 1 所示的典型單分型面 注塑模具中 包含如下零部件 1 澆r 套 2 定位環(huán) 3 型腔 4 國1 1 煦裂單分型面注射模結(jié)構(gòu)圖 定模座板 5 帶頭導(dǎo) 套 6 定模板 7 帶頭 導(dǎo)柱 8 動模板 9 頂 桿 1 0 動模支撐板 1 1 一 一推板 1 2 推板摯板 1 3 摯塊 1 4 動模摯板 1 5 螺鑰 1 6 凝料推出 桿 1 7 型芯 1 8 塑件 19 冷卻水流道 2 0 流 道 如果按功能詳細劃分 一 般注射模的結(jié)構(gòu)可由以下六個 部分組成 2 成型部分 包括型腔 凹 模 和型芯 凸模 兩部分 它的功能主要是成型塑件的內(nèi)外表面 誣腔型 芯材料要求有較高的強度 酬磨悱 等優(yōu)良性能 澆注系統(tǒng) 又稱為流道系統(tǒng) 這部分的功能主要是將熔融塑料從注射機 噴嘴經(jīng)引向型腔 澆注系統(tǒng)的設(shè) 1 汽接影 向塑料制品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 導(dǎo)向部件 為了確保動模與定模在合模時能準確對中 在模具中必須發(fā) 置導(dǎo)向部件 如四組導(dǎo)柱與導(dǎo)套 頂出機構(gòu) 脫模機構(gòu) 這部分的功能主要是將塑模及其在流道中的凝料 頂出 溫度控制系統(tǒng) 這部分的功能主要是調(diào)節(jié)塑模溫度 對于熱塑性埋料用 注射模 主要是設(shè)計冷卻系統(tǒng)使模具冷卻 一 山東火學碩士學位論文 排氣槽 為了將成型過程中型腔中的氣體充分排除 常川的辦 i 足化j 型面處丌設(shè)排氣槽 側(cè)抽芯機構(gòu) 對于帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑料制品 必須先進行側(cè)向舢芯 后刊能順利脫模 標準模架 為了減少繁重的模具設(shè)計與制造 作量 注射?；疝薏纱╦ 標準模架 若按零件的作用來分 則一般注射模結(jié)構(gòu)可由專用零件 通用零件 和 標準零件等三大類零件組成 按注射模的總體結(jié)構(gòu)特征 注射模可分為如下幾類 單分型面注射模具 單分型面注射模具又稱為兩板模 它是注剁模t i 最 簡單最常用的一種 它以分型面為界分為兩個部分 一部分吲定在注型機l 內(nèi) 模板上不動 另一部分固定在注塑機的動模板上并隨動模板運動 單分型f 面 注射模具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 但是除采用直接澆口之外 型腔的澆e l 位置 只能選擇在制品的內(nèi)側(cè) 雙分型面注射模 雙分型面注射模以兩個不同的分型面分別耿m 流道內(nèi) 的凝料和注塑制品 和兩板式模其相比 這種模具在動模板和定模板之問多 了一個浮動部分 故又稱三板模 澆注系統(tǒng)常在定模板和中問板之間 l 阿嶝 件則在浮動部分和動模固定板之p j 型腔一般丌設(shè)在浮動部分 有時澆道 f l i 澆口用鑲拼方式開設(shè)在浮動部分 三部分的打丌和合模順序由定距分型機構(gòu) 完成 三板式模具的一大特點是能使用點澆e l 成型 澆注系統(tǒng)能和塑件l j 動 分離 但制造成本較高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 需要較大的開模行程 故較少用于人 鬯 塑件的注塑成型 帶有活動鑲件的注塑模 由j 二塑料制r 的復(fù)雜結(jié)構(gòu) 尤法通過旃 門分 型從模具內(nèi)取出制品 可在模具中設(shè)置活動鑲件和活動的側(cè)向型芯 這類摸 具的生產(chǎn)效率不高 常用于小批量的生產(chǎn) 帶側(cè)向分型抽芯的注射模具 當塑料制晶上有n i t 或側(cè)出i 時 住模 一 丁設(shè)置由斜導(dǎo)柱或斜滑塊等組成的側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 它能使側(cè)型芯作橫向 移動 這類模具廣泛地運用在有 ns i l 或側(cè)凹的塑料制品的大批量q 巾 無流道凝料注射模具 無流道凝料注射模具簡稱無流道注射模 包括熱 流道和絕熱流道模具 通過采用對流道加熱或絕熱的辦法來保持從注射機噴 嘴到澆i z l 處之陽j 的塑料保持熔融狀態(tài) 由于每次注射成型后流道內(nèi)均無耀料 凝料 這不僅提高了生產(chǎn)率 節(jié)約了塑料 而且還保證了注射壓力在流道中 的傳遞 有利于改善制品質(zhì)量 無流道凝料注射模具還易實現(xiàn)全自動操作 它的缺點是模具成本高 澆注系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)要求高 對制品形狀和塑料何 一定的限制 另外還有自動卸螺紋的注射模具 推出機構(gòu)設(shè)在定模的注射模具等類型 注射模具種類繁多 不僅不同的塑件注塑成型可用不同結(jié)構(gòu)的模具 而 山東大學碩士學位論文 且同一塑件也可用多種結(jié)構(gòu)的模具注塑 模具結(jié)構(gòu)的差異會帶來模具制造成 本 周期 注塑質(zhì)量 效率 材料利用率的差異 因此要求模具設(shè)計人員從 中選擇最佳的設(shè)計方案 以達到最佳效益 1 1 2 注射模具設(shè)計的特點 注射模具沒m 佝特 量l 三要柏 1 3 1 1 a l l 外部約束條件多要選擇合適的塑料j i x j 所選的型料的性能參數(shù)及l(fā) 藝條件進行認真考慮 要考慮注射機的注射量 注射壓力 鎖模力 機架尺 寸和剛度等條件 還要充分考慮塑料產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小及使用場合 和生產(chǎn)批量等需求 o n 構(gòu)復(fù)雜且靈活多變注射模具包括模架 成型零部件 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 脫模機構(gòu)等部分 成型零部件一般由凸模 凹模和側(cè)向抽芯等機 構(gòu)部分組成 澆注系統(tǒng)包括主流道 分流道和澆口等部分 冷卻系統(tǒng)一般包 括定模水道 動模水道和型芯中的冷卻芯等部分 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性由此可見 斑 無論是模具整體結(jié)構(gòu)還是某螳零部件的結(jié)構(gòu) 在設(shè)計實現(xiàn)時大都沒有l(wèi) g 定不變的準則可循 不同的設(shè)計師往往設(shè)計出不完全相同的可行結(jié)構(gòu)方案 靈活性很大 經(jīng)驗性與試探性強注射成型工藝過程難以用定量關(guān)系來描述 并存 在許多不定的因素 因此 注射模具設(shè)計離不丌設(shè)計師的經(jīng)驗 而且設(shè)計i h 來的模具一般都要經(jīng)過反復(fù)的試模與修模過程 塑料產(chǎn)品從設(shè)計到投產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程 它應(yīng)包括產(chǎn)品的概念設(shè)計 模具總體方案設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具零件制造加工與模具裝配以及模炯 生產(chǎn)等多個環(huán)節(jié) 其問還要進行一些分析模擬與校核 傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方 法難阱全面考慮所有這些環(huán)節(jié) 現(xiàn)在計算機已經(jīng)用于上述的各個環(huán)節(jié) 借助 于計算機的這一強有力的工具和c a d 這一先進的技術(shù) 可以把這些環(huán)節(jié)有機 地結(jié)合起來 收到手工方法難以達到的效果 1 2 塑模c a d 的提出及其發(fā)展 計算機的應(yīng)用 使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中 能充分發(fā)揮計算機的灶人 算術(shù)邏輯運算功能 大容量信息存儲與快速信息查找的能力 完成信息管理 數(shù)值計算 分析模擬 優(yōu)化設(shè)計和繪圖等項任務(wù) 使設(shè)計人員集中精力進j j 二 有效的創(chuàng)造性思維 從而很好地完成從設(shè)計方案的提出 評價 分析模擬與 修改到具體設(shè)計實現(xiàn)的全過程 這種設(shè)計人員和計算機的有機結(jié)合 發(fā)揮各 自特長的新型設(shè)計方法 就是c a d 6 1 對于耀料注塑模具的設(shè)計制造來晚 c a d 應(yīng)用軟件包括塑件建模 模具結(jié)構(gòu)設(shè)汁 注塑流動分析模擬 冷劃分十j 1 模擬 有限元力學分析 數(shù)控仿真和數(shù)控程序生成等軟件 近三七年來 隨著科學技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展 塑料模具c a d c a m 技 山東大學碩士學位論文 術(shù)的重要性逐漸被模具界所認識 并迅速發(fā)展起來 在國外 從6 0 年代始 丌展了一系列基礎(chǔ)研究為開發(fā)實用型注射模分析軟件奠定了基礎(chǔ) 如6 0 年f 的塑料熔體在模具型腔中流動的研究 8 0 年代把研究擴展到保壓 纖維及分 子取向以及翹曲變形預(yù)測領(lǐng)域 9 0 年代開展了流動 保壓 冷卻 應(yīng)力分析 的注射成型工藝全過程集成化研究 基于線框模型的c a d 系統(tǒng)率先 v 刖仃e 機汽車制造業(yè) 在6 0 年代 獎幽l o c k h e e de 機公 d 研制的c a d a m 系統(tǒng) m c d o n n e l ld o u g l a s 飛機公司研制的c a d d 系統(tǒng)以及g e n e r a lm o t o r 公司研制 的a d 2 0 0 0 系統(tǒng)等 進入7 0 年代后 出現(xiàn)了一批以曲面造型為核心的 c a d c a m 系統(tǒng) 如英國的d u c t 系統(tǒng) 美國的c a m a x 系統(tǒng)等 8 0 年代以 來 實體造型技術(shù)進展迅速 如美國斯坦福大學的g e o m o d 系統(tǒng) 羅徹j 9 特 大學的p a d l 系統(tǒng) 閂本北海道大學的t i p s 系統(tǒng) 英國劍橋大學的b u i l d 系統(tǒng)等 7 1 1 8 9 j 近十多年來 汴射模c a d 技術(shù)存不斷進 一u 淪 f j 試驗 j i 究的 m 分 汁意向?qū)嵱没A段發(fā)展 此商品化軟件逐步推 j f 存攤j 和實際臆川r f 不斷改進 提高和完善 下而舉出幾例商品化軟件 澳大利亞m o l d f l o wp t y 公司的m o l d f l o w 系統(tǒng)恢系統(tǒng)具有很強的汁 射模分析模擬功能 包括繪制型腔圖形的線框造型軟件s m o d 有限元嘲格 生成軟件f m e s h 流動分析軟件f l o w 冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場分伽的 可視化顯示軟件f r e s 以及翹曲分析模擬軟件 美國g r a t e k 公司的注射模c a d c a m c a e 系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維兒 何描述軟件o p t i m o l di i i 二維注射流動分析軟件s i m u f l o w 三維 r 限 元流動分析軟件s i m u f l o w3 d 冷卻分析軟件s i m u c o o l 標準模架 莢 國d m e 標準 選擇軟件o p t i m o l d 等部分 美國和意大利的p l a s t i c s c o m p u t e ri n c 公司的t m c o n c e p t 專家系統(tǒng) 陔系統(tǒng)包括材料選擇t m c m s 注射工藝條件和模具費用優(yōu)化t m c m c o 注射模流動分析t m c f a 型腔尺寸設(shè)計t m c c s e 和模具傳熱分 析t m c m 1 a 等功能模塊 德國i k v 研究所的c a d m o l d 系統(tǒng)孩系統(tǒng)具有注射模流動分析 冷 卻分析和力學性能校核的功能 c a d m o l d m e f i s t o 系統(tǒng)則采用有限兒進 行三維型腔的流動分析 美國c v 公司在1 9 9 2 年開發(fā)的c a d c a m 軟件c a d d s 5 能夠進行 造型 實體造型 也可用參數(shù)化設(shè)計方法構(gòu)造幾何模型 并提供新型的構(gòu)型 工具 特征庫 還可為用戶提供諸如相干性檢查 數(shù)據(jù)抽取與合并 彩色濃 淡圖顯示 工程計算 裝配設(shè)計 物理特性 機械模擬 應(yīng)力分析 熱量分 析 注射模架選擇 漢字庫 數(shù)據(jù)控加工及二次開發(fā)工具等軟件 以適應(yīng)不 同的需要 p a r a m e t r i ct e c h n o l o g y 公司的p r o e n g i n e e r 軟件也擁有c a d d s 5 類擬的功能 而且在三維參數(shù)化技術(shù) 特征造型以及注射模應(yīng)用軟件方面更 山東大學碩士學位論文 有特色 a u t od e s k 公司1 9 8 2 年問世的a u t oc a d 當是微機上用戶最多的 c a d 軟件 為適應(yīng)二次開發(fā)a u t oc a d 提供了丌發(fā)工具a d s 能用a u t ol i s p c 語言 v b a d c l 等多種工具丌發(fā)出適應(yīng)不同領(lǐng)域需要的新功能 國內(nèi)情況 i i l2 i 多年來我國對注射模設(shè)計制造技術(shù)及其c a d 的丌發(fā)應(yīng)用十分蕈視 花 八五 期問 這方面安排了 大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù) 多刪腔 小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù) 和 實用c a d c a m 技術(shù)在精密注射模制造 p 的應(yīng)用 等國家重點企業(yè)技術(shù)丌發(fā)項目 還安排了國家重點 八 i 科技 攻關(guān)項目 塑料模c a d c a m c a e 集成系統(tǒng)研究 不少省市也在這方i 斫安 排了攻關(guān)項目或重點科研課題 這些項目的成果對促進我國注射模c a d 技術(shù) 的迅速發(fā)展起了重要作用 使我國注射模c a d 的技術(shù)和應(yīng)用水平很快提高 華中理工大學是國內(nèi)較早自行開發(fā)注射模c a d c a m c a e 系統(tǒng)的單位 自八十年代中期開始 就在注射模流動分析模擬和冷卻分析模擬的研制方而 進行了多年的研究與開發(fā)工作 推出了塑料注射摸c a d c a e c a m 系統(tǒng)h s c 一1 該系統(tǒng)包括塑料制品三維輸入 流動模擬 冷卻分析 型腔強度與列0 度 校核及模具圖設(shè)計與繪制等功能 在一些企業(yè)單位應(yīng)用 取得較好效果 現(xiàn) 己實現(xiàn)商品化 浙江大學基于u g i i 系統(tǒng)丌發(fā)出精密注射模c a d c a m 系統(tǒng) 該系統(tǒng)采 用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型 使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一 并利 用特征翻轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔的快速生成 上海交通大學從1 9 8 3 年丌始 對注射模c a d 進行了多方面的研究 竹i 幽內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注射模c a d 系統(tǒng)中 f1 9 8 8 年丌發(fā)出集成化 注射模智能c a d 系統(tǒng) 現(xiàn)在在工作站u g i i 平臺上進一步丌發(fā)智能 c a d c a m c a e 系統(tǒng) 北京航空航天大學華詎模具研究所研制的注射模c a d c a e c a m 系統(tǒng)j l 有塑料產(chǎn)品線框造型 曲面造型 分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序乍成 等功能 具有很高的技術(shù)水平與實用價值 合肥j 二業(yè)大學在注射模結(jié)構(gòu)c a d 技術(shù)力嘶進 j 了多年的研制與j i 發(fā)j 一 作 先后研制出微機注射模c a d 系統(tǒng) i p m c a d 和微機注塑模c a d 三維系 統(tǒng)i p m c a dv 3 0 取得了較好的成績 i p m c a d3 0 系統(tǒng)在微機上采用三維 實體模型 實體造型技術(shù) 使系統(tǒng)在設(shè)計效率和通用性方面都取得較大的提 高 1 3 國內(nèi)外模具生產(chǎn)水平的比較 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平 在國際上是一流的 將高新技術(shù)應(yīng) 用于模具的設(shè)計與制造 已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有利保障 c a d c a m c a e 現(xiàn)己成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù) 在c a d 應(yīng)用方面 已 山東大學碩士學位論文 經(jīng)超越了甩掉圖板 二維繪圖的初級階段 3 d 設(shè)計已達到了7 0 8 0 p r o e u g c i m a t r o n 等軟件的應(yīng)用很普遍 應(yīng)用這些軟件不僅可以完 成二維設(shè)計 同時可獲得3 d 模型 為n c 編程和c a d c a m 的集成提供了 保證 應(yīng)用3 d 設(shè)計 還可以在設(shè)計時進行裝配干涉檢查 保證設(shè)計和工藝的 合理性 c a e 技術(shù)在歐美己逐漸成熟 在注射模設(shè)計中應(yīng)用c a e 分析軟件 模擬塑料的充填過程 分析冷卻過程 預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷 崽 大利的c o m a u 公司應(yīng)用c a e 技術(shù)后 試模時f n j 減少了5 0 以 h 歐美的模具企業(yè)模具標準件的采用率一般在8 0 以上 模具廠主要是加i 工型芯型腔等主要模具零件 并進行裝配調(diào)試 模具標準件在市場上采購 因此模具生產(chǎn)周期大大縮短 由于我國模具工業(yè)起步較晚 底子薄 九五 期j l 白j 雖有較快發(fā)展仍f i 小 應(yīng)求 特別是大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍十分突出 目脅 就整個模具市場來看 進口模具約占市場總產(chǎn)量的2 0 左右 其中中高檔幀 具進口的比例達4 0 以上 而有些低檔模具已出現(xiàn)過剩 隨著模具工業(yè)的小 斷發(fā)展 模具標準化程度必將不斷提高 因此作為模具的基礎(chǔ) 模具標準什仆 在今后的模具市場中必將成為一類十分活躍而又高速發(fā)展的產(chǎn)品i l 5 j i 6 i u7 1 1 18 1 0 1 4 課題的提出 我國c a d c a m 軟件不管是產(chǎn)品開發(fā)水平還是商品化 市場化程度都與 發(fā)達國家有不小的差距 由于國外c a d c a m 軟件出現(xiàn)得較早 刀 發(fā)和應(yīng)刖 的時間也較長 所以它們發(fā)展比較成熟 現(xiàn)在基本上已經(jīng)占領(lǐng)了國際市場 這些國外軟件公司利用其技術(shù)和資金的優(yōu)勢 開始大力向我國市場進軍 前 國外一些優(yōu)秀軟件 已經(jīng)占領(lǐng)了一部分國內(nèi)市場 所以 我國c a d c a m 軟件的景不容樂觀 但是 我們也應(yīng)該看清自己的優(yōu)勢 比如了解本國市場 提供技術(shù)支持方便 價格便宜等 在這些前提下 我們不僅要緊跟時代潮流 跟蹤國際最新動態(tài) 遵守各種國際規(guī)范 在國際國內(nèi)形成自己獨特的優(yōu)勢 更要立足國內(nèi) 結(jié)合國情 面向國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)的需要 開發(fā)出有自己特色 符合中國人習慣的c a d c a m 軟件 當前 我國注塑模c a d 軟件存在如下問題1 1 9 1 1 2 0 1 1 2 i l 1 沒有一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺 目前國內(nèi)無論是自行丌發(fā)的系統(tǒng)還是應(yīng)用國外丌發(fā)的系統(tǒng) 從幽形系統(tǒng) 到有限元和c a m 這些軟件最初設(shè)計知識針對機械設(shè)計平臺來丌發(fā)的 并小 針對注塑模具 且軟件之間的數(shù)據(jù)依靠文件傳送 尚無統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng) 當它們注塑模具設(shè)計分析加工時難免會出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤 直接影 響模具的設(shè)計效率 因此尋求一個基于國內(nèi)實情的 應(yīng)用于注塑模具集成系 統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺是一個關(guān)鍵問題 2 沒有一個統(tǒng)一的標準 山東大學碩士學位論文 標準化工作是加速設(shè)計和減少制造時間的有利工具 是軟件系統(tǒng)走m 通 用化的必由之路 是開發(fā)注塑模c a d c a e c a m 系統(tǒng)的重要前提 目前國內(nèi) c a d 系統(tǒng)已有標準的開發(fā)準則 對鍛沖模已制定可遵循的標準 國際標準1 s o 的s t e p 標準也僅把沖模設(shè)計制定了標準 對注塑模系統(tǒng)還沒有統(tǒng)一的可實 用的準則 3 引進技術(shù)的優(yōu) j 劣 引進國外較成熟的注塑模c a d c a e c a m 系統(tǒng)加快了我國傳統(tǒng)的注型模 具技術(shù)的改造 但它們的價格較為昂貴 同時也出現(xiàn)了一系列問題 例如 國外塑料原料的流變數(shù)據(jù)與國內(nèi)塑料數(shù)據(jù)不同 致使難以輸入 影響分折締 果 1 4 許多注塑模c a d 軟件的實用性和集成度較差 目前國內(nèi)研制的注塑模c a d 系統(tǒng)大多有局限性 僅僅是實驗室的產(chǎn) 并不能走向市場 適應(yīng)企業(yè)的需要 c a d 的廣義概念包括c a e c a d 和c a m 現(xiàn)有的注塑模c a e c a d 和c a m 的集成度較差 不能形成一個高效的系統(tǒng) 為促進c a d 技術(shù)的發(fā)展 與模具c a d 放術(shù)在我國的應(yīng)用普及 作者認 為有必要進一步開發(fā)出實用于我國國情的模具c a d 系統(tǒng) 因此將開發(fā)工作定 位在實用化的注塑模結(jié)構(gòu)c a d 系統(tǒng)的開發(fā) 1 5 注射模c a d 二次開發(fā)的形式及手段 a u t o c a d 是8 0 年代推出的微機上運行的繪圖軟件 是多年來 經(jīng)過多 次的升級換代 功能越來越強 性能越來越好 現(xiàn)已成為世界上流行最廣泛 的圖形系統(tǒng)之一 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計 現(xiàn)在國內(nèi)圖形軟件市場上 a u t o c a d 幾 乎占了6 0 以上的份額 現(xiàn)在 其最新版本a u t o c a d r l 4 運行速度快 i 用內(nèi)存少 界面友好 具有處理光柵矢量混合圖像的能力 形成了新的優(yōu)勢 a u t o c a d 系統(tǒng)的功能有圖形繪制 圖形編輯 存儲 打印等 它提供的 開發(fā)環(huán)境有 a u t o l i s p 一種內(nèi)嵌式編程語言 具有計算和圖形處理功能及功能強 方便靈活 易學易用等優(yōu)點 使用極為普遍 a d sa u t o c a d 開發(fā)系統(tǒng)是一種c 語言設(shè)計環(huán)境 可用來編寫效率高 保密性強的應(yīng)用程序 a r xa u t o c a d 運行擴展 是一種c 語言 程序設(shè)計環(huán)境 可用來砹計 質(zhì)量更高的應(yīng)用程序 v i s u a lb a s i c 是m i c r o s o f t 推出的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言 具有功能 強大 使用方便的特點 應(yīng)用v b 編程遠比c 來得容易 丌發(fā)人員只要具備 基本的程序設(shè)計知識和技能就能設(shè)計復(fù)雜的w i n d o w s 應(yīng)用程序 因此它越來 越受到軟件開發(fā)者的青睞 a u t o c a d 從r 1 2 f o rw i n d o w s 版丌始提供了用 v b 丌發(fā)a d s 應(yīng)用程序的接口 從而a u t o c a d 的二次開發(fā)注入了新的活 山爾大字壩士字位論又 i a u t o c a d 能取得成功的因素有很多 其中 采用丌放式體系和良好的 次丌發(fā)環(huán)境是其成功的重要因素 二次開發(fā)的形式 所n 次丌發(fā)是指由熟悉產(chǎn)品設(shè)計同時又掌握計l z 機 應(yīng)用技術(shù)的人員開發(fā)出針對某一產(chǎn)品的c a d 應(yīng)用軟件 基于a u t o c a d 提供 的丌發(fā)手段 常見的丌發(fā)形式釘參數(shù)化c a d 成組c a d 交厄式c a d 州 鉀能化c a d 參數(shù)化c a d 應(yīng)用軟件主要用于標準化 系列化和通用化程度比較高的定 型產(chǎn)品 如模具 刀具 量具 興具 液壓系統(tǒng) 組合機床等 進行這 bj 品的設(shè)計所采用的數(shù)學模型及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是固定不變的 所不同的只是產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)和尺寸有所差異 而結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由于相同數(shù)e 1 及類型的已j 條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計中取不同值而造成的 我們可以將已知條件嗣l 其 他的隨著產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替 然后根據(jù)這些已知 條件和基本參數(shù) 由計算機自動查詢圖形數(shù)據(jù)庫 或由相應(yīng)的軟件計算h 繪 圖所需的全部數(shù)據(jù) 由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動地設(shè)計出圖形米 這就是參數(shù)化c a d 成組c a d 應(yīng)用軟件利用成組技術(shù)原理 將需要設(shè)計的零件特征編碼 2o 拐i 設(shè)計的零件特征編碼相比較 通過屏幕提示 決定對源設(shè)計零件直接引川或 進行修改 成組c a d 中源設(shè)計零件是根據(jù) 復(fù)合零件 方法進行設(shè)計 它j v 將零件族內(nèi)的要素集于一身 同時還應(yīng)對每個功能要求的參數(shù)進行標準化處 理 交互式c a d 應(yīng)用軟件由于利用人機交互的方式進行設(shè)計 模擬了設(shè) 人 員的設(shè)計過程是用于各類產(chǎn)品的設(shè)計 特別是對于一些單件 小批生產(chǎn)的通 用化和標準化較低的產(chǎn)品 交互式c a d 具有應(yīng)用廣泛性 使用靈活性 砹訓 對象的靈活性等特性 但對于設(shè)計人員的要求較高 智能化c a d 就是將人工智能技術(shù)與c a d 技術(shù)融為一體的系統(tǒng) 它灶 個具有大量知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng) 它采用人工智能技術(shù) 運用知識庫 l 的 設(shè)計知識進行推理 判斷和決策 解決以前必須有人類專家解決的復(fù)雜剛題 是c a d 技術(shù)發(fā)展到一個新的水平 以前的專家系統(tǒng)都是作為孤立系統(tǒng)兒發(fā) 的 現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是強調(diào)e s 與已有系統(tǒng)環(huán)境集成 特別是工程設(shè)計型g 家 系統(tǒng)十分注意e s 與d a t a b a s e g u i 和工程應(yīng)用軟件的集成 知識庫與數(shù)據(jù)庫接口對于工程型e s 非常重要 因為工程c a d 問題艤 都要涉及大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)庫的存取操作 很多設(shè)計信息必須有效地應(yīng)用于砹訓 過程 系統(tǒng)在更高創(chuàng)造性思維活動層次上給與人員有效的輔助 是真 f 意義 上的計算機輔助設(shè)計 人工智能中的專家系統(tǒng)技術(shù) 實例推理技術(shù) 約束滿 足技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等已得到廣泛研究 目f i i 智能化c a d 主要用于原理 方案的設(shè)計 產(chǎn)品數(shù)學模型的建立及對產(chǎn)品計算優(yōu)化 結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面 真 薩意義上的應(yīng)用軟件在國內(nèi)還不多見 山東大學碩士學位論文 因此 模具c a d 系統(tǒng)的研制 一般以某種圖形支撐軟件為基礎(chǔ)進行0 業(yè) 功能擴充與開發(fā) 建立高效和完整配套的專用系統(tǒng) 2 2 1 2 3 j 2 4 2 5 f 2 6 1 1 a u t o c a d 提供給用戶的丌發(fā)手段有 1 通過標準庫文件 改造或建立自己的開發(fā)環(huán)境或庫支持 如定制修改 屏幕 對話框 及下拉菜單 定制修改形或繪圖符號 s h p 線形fl i n 合影線圖案 p a t 建立命令組文件 s c r 等 2 與其他軟件之i 刈的數(shù)捌交換 3 使用a u t o l i s p a d s a r x 及v b a 等進行編程 一 山東大學碩士學位論文 第二章注射模c a d 分析 2 1 對傳統(tǒng)注射模設(shè)計過程的分析 一般注射模設(shè)計可分為三個步驟 1 設(shè)計前的準備工作 明確設(shè)計任務(wù)及準備必要的技術(shù)資料 為設(shè)計模具作好準備 主要內(nèi)容 有 分析塑件塑件的技術(shù)圖樣 生產(chǎn)綱領(lǐng) 使用要求 分析原材料的工藝特性和成型性能 分析工藝資料 分析工藝任務(wù)書提出的注射成型工藝規(guī)程以及對塑模的 質(zhì)量要求 完成時間等要求是否恰當 f 2 注射模的整體構(gòu)思 根據(jù)用戶要求和收集到的有關(guān)資料以及針對個別部位的專門技術(shù)措施 對模具各主要部分提出設(shè)計構(gòu)思 并且與加工部門共同研究 在模具各j 要 部分的設(shè)計中 如何選擇特定的加工設(shè)備以及如何保證模具加工質(zhì)量 加快 制模速度和提高經(jīng)濟效益 3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 這一階段的任務(wù)是將完成的構(gòu)思付諸實施 主要內(nèi)容包括 1 校核注射模的型腔數(shù)目注射模的型腔數(shù)目雖最終應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求 訂貨方?jīng)Q定 但注射模設(shè)計者也可根據(jù)l 述的確定型腔數(shù)目的方法進 j 校核 2 選擇分型面分型面在成型件設(shè)計時就已選定 設(shè)計時 結(jié)合考慮澆 口的位置及其結(jié)構(gòu)形狀 應(yīng)將它設(shè)置在無凹槽的部位處 再予以校驗 確定型腔的排列方式 4 型腔型芯壁厚及底板厚度計算 5 確定模架形式及規(guī)格 6 澆注系統(tǒng)設(shè)計及計算 塑料流動分析計算 進料口設(shè)計 澆口平衡計算 確定澆口位置及尺九 布置流道 并確定其截面尺寸 7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計及計算 8 頂出裝置設(shè)計 包括頂出機構(gòu) 側(cè)抽芯機構(gòu) 最后是裝配圖及零件圖的生成及輸出 4 2 8 1 0 圈帕憔醛蜊基魁輜操爆焉固 懈量 團 器囤要鋈 珀 攀薷萎麥 蓁霎霧薹萋蓁蓁蓁霎落萋莖 薹蓁 l 啪 萁懈劃捆守螺耕螺窶懈 蜒 姆咄跺始翟警燃器罱器弓i撿 蘧 鋤輜輜蜷截8 囂 僉暮呂 個 耀葚 靶料耀盎斌 婪葵撩輟螂翅蠼斗k 巡 葭擎冪舊醅靶蜒 蝶 畿親搖副口難 擎 冀葵媸求囂豫林 一n 吖 c 卜 個 親 龔糕 蕊 豳罄賓翅嘲 一 皿 牡副按輜 c l 剽搓列1 劃 旺 皋魁詠燮 山東大學碩士學位論文 2 2 模具結(jié)構(gòu)c a d 的內(nèi)容與特點 2 2 1 模具結(jié)構(gòu)c a d 的內(nèi)容 1 注射制品的幾何造型采用幾何造型系統(tǒng)如線框造型 實體造型 0 征造型 在計算機中生成注塑制品的幾何模型 這是注塑摸結(jié)構(gòu)c a di n 筇 步 2 模腔面形狀的生成在注射模中 模腔用以生成制品外表面 型芯用 以生成制品的內(nèi)表面 由于塑料的成型收縮率 模具磨損及加工精度的影響 制品的內(nèi)外表面尺寸并不就是模具的型芯面 型腔面尺寸 兩者之間需要經(jīng) 過比較繁瑣的換算 由于目前流行的商品化注射模c a d 軟件并未能較好的解 決這種換算 因此制品的形狀和模腔的形狀要分別的輸入 工作量大且十分 繁瑣 如何由制品形狀方便 準確 快捷的生成型腔型芯的表面形狀仍足 1 前的研究課題 3 模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計采用計算機軟件來計算最佳型腔數(shù)日 引導(dǎo)校j i 設(shè)計者布置型腔 構(gòu)思澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu) 為選擇標準模架利 設(shè)計動模部裝圖和定模部裝圖作準備 4 標準模架選擇采用計算機軟件來設(shè)計模具的前提是盡可能多的實現(xiàn) 模具標準化 包括模架標準化 模具零件標準化 結(jié)構(gòu)標準化及工藝參數(shù)標 準化等 一般而言 用做標準模架選擇的設(shè)計軟件應(yīng)具備兩個功能 一是能 引導(dǎo)模具設(shè)計者輸入本企業(yè)的標準模架 以建立專用的標準模架庫 二足能 方便地從已建好的專用標準模架庫中 選出在本次設(shè)計中所需的模架類型及 全部模具標準件的圖形和數(shù)據(jù) 5 部裝圖及總裝圖的生成根據(jù)所選定的標準模架及已完成的型腔御局 模