注塑模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的配置空間的方法

1、注塑模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的配置空間的方法摘要注射模具的冷卻系統(tǒng)是在注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)率和質(zhì)量的非常重要成型零件。 盡管已經(jīng)朝向分析，優(yōu)化，和冷卻系統(tǒng)的制造中的各種研究工作，用于冷卻系統(tǒng) 的布局設(shè)計(jì)支持還沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)。布局設(shè)計(jì)階段，主要關(guān)注的是建筑物的 冷卻系統(tǒng)中的模具嵌件的可行性內(nèi)而不與其他模具零部件發(fā)生十涉。本文報(bào)道的 配置空間（C-空間）的方法來(lái)解決這一重要問(wèn)題。而一個(gè)高維的C-空間通常需 要處理復(fù)雜的系統(tǒng)如冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊性質(zhì)被利用在本研究中，和 特殊的技術(shù)使C-空間計(jì)算和存儲(chǔ)在3維或更低維的開(kāi)發(fā)。這種新方法是由作者 以前開(kāi)發(fā)的啟發(fā)式方法的改進(jìn)，因?yàn)镃-空間表示啟用了自動(dòng)

2、布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行 在所有可行的設(shè)計(jì)更系統(tǒng)的搜索。一個(gè)簡(jiǎn)單的遺傳算法的實(shí)現(xiàn)，并集成了 C-空間表示 自動(dòng)生成的候選布局設(shè)計(jì)。由下式給出遺傳算法生成的設(shè)計(jì)實(shí)例證明了該方法的可行性。1.介紹注射模具的冷卻系統(tǒng)對(duì)在注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)率和模塑部件的質(zhì)量非常重要。廣泛 的研究已進(jìn)行到冷卻系統(tǒng)1,2，和商業(yè)CAE系統(tǒng)如MOLDFLOW3和Moldex3D的4被廣 泛地用于工業(yè)中的分析。研究技術(shù)來(lái)優(yōu)化一個(gè)給定的冷卻系統(tǒng)也有報(bào)道5-8。最近，已經(jīng) 報(bào)道的方法利用制造技術(shù)的新形式，以建立更好的冷卻系統(tǒng)。Xu等人。9報(bào)道形冷卻通 道，保持從模具印象的恒定距離的設(shè)計(jì)和制造。Sun等人。10,11采用數(shù)控銑床生產(chǎn)U形

3、 銑槽，用于冷卻通道和Yu12提出了一種腳手架結(jié)構(gòu)形冷卻的設(shè)計(jì)。盡管各種研究工作，主要集中在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程的初步設(shè)計(jì) 階段中，主要關(guān)注的是系統(tǒng)的冷卻性能，對(duì)設(shè)計(jì)階段的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 可行性和可制造性問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)支持。在布局設(shè)計(jì)階段 主要關(guān)心的是建設(shè)模具嵌件內(nèi)的冷卻系統(tǒng)，不與其他模具部件干涉的可 行性?？紤]在圖中所示的例子。1.可以看出，在注塑模具各個(gè)子系統(tǒng) 的許多不同的組件如頂針，幻燈片，亞嵌件，等等，都被填充入模具嵌 件。發(fā)現(xiàn)對(duì)于冷卻回路的每個(gè)通道的最佳位置，以優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的冷卻 性能并避免與其它組分的干擾不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。另一個(gè)問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜化的布局設(shè)計(jì)的問(wèn)題是，單獨(dú)冷

4、卻通道需要被連 接以形成所述入口和出口之間的連接路徑。因此，改變一個(gè)信道的位置 可能也需要改變其他通道。如圖2所示。每個(gè)通道的理想位置優(yōu)化系統(tǒng)的冷卻性能如圖。圖2 （a）。假定當(dāng)冷卻系統(tǒng)和其他模具零部件裝入模具，一個(gè)模具組件O1被發(fā)現(xiàn)干擾通道C1。由于C1不能移 動(dòng)到附近的位置，由于與其他成分的可能的干擾，它會(huì)縮短。其結(jié)果是， C2被移動(dòng)和C3被相應(yīng)拉長(zhǎng)，以保持連接性，如圖所示。2（b）所示。由于新的長(zhǎng)度，C3發(fā)現(xiàn)干預(yù)其他模具零件，O2，進(jìn)一步的修改是必要 的，其結(jié)果如圖2所示的最終設(shè)計(jì)（C）。給出了一個(gè)典型的注塑模具 可以有十個(gè)以上的冷卻通道，每個(gè)通道可能會(huì)干擾其他模具零件，找到 一個(gè)最佳的

5、布局設(shè)計(jì)是非常繁瑣的手動(dòng)。本文報(bào)道了一種新的技術(shù)，支持設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化。在這個(gè)新的技 術(shù)，配置空間（C-空間）的方法是用來(lái)提供所有可行的布局設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔 表示。該空間表示的是一種有效的方法，利用布局設(shè)計(jì)問(wèn)題的特點(diǎn)構(gòu)造。 而不是使用啟發(fā)式規(guī)則來(lái)生成的布局設(shè)計(jì)，在自動(dòng)布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)先前由 作者開(kāi)發(fā)的13,14 ，這個(gè)新的C-空間的方法使自動(dòng)布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)中所 有可行的布局設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的搜索。區(qū)2。配置空間的方法在一般情況下，一個(gè)系統(tǒng)的C-空間，在空間中的結(jié)果當(dāng)該系統(tǒng)的每個(gè) 自由度被視為該空間的維數(shù)。在配置空間中的區(qū)域被標(biāo)記為阻擋區(qū)域或 自由區(qū)域。自由區(qū)域點(diǎn)對(duì)應(yīng)的有效配置系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)的組件之間沒(méi)

6、 有干擾。在阻塞區(qū)域點(diǎn)對(duì)應(yīng)于無(wú)效的配置，其中該系統(tǒng)的組件相互干擾。 C-空間最初形式化由洛薩諾-佩雷斯15，以解決機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題， 并在這一領(lǐng)域的研究的調(diào)查已報(bào)告由Wise和鮑耶16。自由空間的方 法也被用來(lái)解決定性推理問(wèn)題（例如，17,18）和分析和運(yùn)動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì) 自動(dòng)化（例如，19 - 21 ）0作者研究了多狀態(tài)機(jī)制22,23以往研究中 的自動(dòng)設(shè)計(jì)合成的C-空間的方法。2.1 C-空間的冷卻系統(tǒng)高維C-空間可以用來(lái)表示所有一個(gè)給定的初步設(shè)計(jì)的可行布局設(shè)計(jì) 的冷卻系統(tǒng)。圖3給出了一個(gè)例子。初步的這種冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括四 個(gè)冷卻通道。從初步設(shè)計(jì)生成的布局設(shè)計(jì)，中心與通道的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。 如所示圖3,通道C1的中心可沿X1和X2方向移動(dòng)，其長(zhǎng)度可沿X3 進(jìn)行調(diào)整方向。同樣，C2的長(zhǎng)度可沿X4方向進(jìn)行調(diào)整，而其中心的調(diào) 整是通過(guò)X 1和X 3中描述，因此必須調(diào)整C1,維持連接相同。應(yīng)用 類似的參數(shù)到其他通道，可以看出，所述冷卻系統(tǒng)具有5個(gè)自由度，并 且它們被分別表示Xi，i =1,2, .，5。在原則上，C-空間是一個(gè)