针对注塑模具的参数控制的型腔布局设计Word格式文档下载.docx
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如今，塑料部件的上市时间整日益缩短，因此，有必要在一个更短的时间内生产出一个注塑模具。
为了将计算机技术应用在注塑设计以及相关领域中，人们已做了大量工作。
为注塑设计制定了知识型系统（KBS），如：
IMOLD[1,2]、IKMOULD[3]、ESMOLD[4]、国立成功大学的KBS、台湾[5]、德雷塞尔大学的KBS[6]等。
为使用了知识型方法的塑料材料选取制定了系统，如：
HyperQ/塑料[7]、CIMP[8]、FIT[9]等。
在注塑中，发展了一些分模技术[10–12]。
据观察，虽然模具制造行业使用三维CAD软件，但是模具设计有很多浪费在每个项目的相同设计过程上。
如果为避免日常工作而将重复的设计过程标准化，则在模板设计阶段可节省大量时间。
在模板装配中，有一个有组织的分层设计树也是一个重要因素[13,14]。
然而，人们很少控制型腔布局设计中的参数，因此，这个领域将是我们的主重心。
虽然设计型腔布局的方法有很多[15,16]，但是模具设计师倾向于使用惯例设计。
因此，有必要将型腔布局设计标准化。
本文呈现了一种方法，可将该方法用于注塑模具的型腔设计。
该方法根据标准化模具控制参数。
首先，需要将以一个有组织的模具装配层级设计树然后，需要区分标准配置与非标准配置见的型腔布局配置。
应在配置数据库中列出标准配置，每个配置否有自己的布局设计表，该表将控制自己的几何参数。
在模板装配设计的布局设计时就已确定了标准化模板。
图1前镶块（型腔）与后镶块（核心）
2.注塑模具的型腔布局设计
因此，模具包含最终部件的反面。
大部分模具是由两部分构成：
前镶块与后镶块。
在某些模具制造行业中，前镶块也被称为型腔，后镶块被称为核心。
前镶块（型腔）与后镶块（核心）如图1所示。
将熔融塑料注入印记中，填满印记。
熔融塑料的固化将形成零件。
一个简单的两板模具如图2所示。
图2一个简单的模具装配
2.1单腔模具与多腔模具之间的差异
通常，将充满熔融塑料的印记称之为型腔。
型腔的排列被称之为型腔布局。
如果模具包含多个腔时，则为多腔模具。
.单腔模具与多腔模具如图3（a）和3（b）所示。
通常，单腔模具是为较大的零件而设计，如：
测绘仪盖子和电视外壳。
对于小部件而言，如手机盖与齿轮，从经济角度上将，则通常为其设计多腔模具，以便根据循环注模生产更多部件。
客户通常会确定型腔的数量，因为他必须平衡工具与零件成本中的投资。
2.2多腔布局
可在同一时间生产不同产品的多腔模具称之为反套制品模具。
然而，采用不同型腔设计模具的情况并不常见，因为可能不能在同一时间用具有相同温度的熔融塑料填充型腔。
另一方面，可通过循环注模声场相同产品的多腔模具具有一个均衡/不均衡的布局。
均衡布局系指在此布局中，在相同的熔融条件下，均匀填充腔体。
如果正在使用不均衡的布局，则可能出现注模不足的情况。
但是，可通过更改流道（熔融塑料流从铸口到型腔的通道）的长度与横截面克服此情况。
因未均衡的布局而导致注模不足的情况如图4所示。
可进一步将均衡布局分为两类：
线性布局与圆形布局。
一个均衡的线性布局可容纳2,4,8,16,32等腔体，也就是2n。
一个均衡的圆形布局可容纳3,4,5,6或更多的腔体。
但是容纳的腔体数量有限。
平衡圆形布局中容纳的腔体有限。
讨论的多腔布局如图5所示。
3.设计方法
本节呈现了一个概括的设计方法，将该方法用于注塑模具的参数控制的型腔布局设计。
一个模具设计的有效操作方法包括根据最恰当的层次设计树组织各种组件与部件。
一级组件与部件的模具装配层次设计树如图6所示。
应根据模具组装层次设计树的第二级到第n级组装其它组件与部件。
对于本系统而言，重点仅在“型腔布局设计”。
图3（a）单腔模具（b）多腔模具
图4不均衡布局中的注模不足情况
3.1标准化过程
为了在模具设计过程中节省时间，有必要确定通常使用的设计特征。
然后可将每个模具设计的重复设计过程标准化。
从图7中我们可以看出：
“型腔布局设计”的标准化过程中有两个部分会相互影响。
部件装配标准化与型腔布局配置标准化。
图5多腔布局
图6模具装配分层设计树
图7标准化过程中的相互影响
3.1.1部件装配标准化
在将型腔布局配置标准化之前，需要意识到型腔布局中的各个型腔重复的部件与组件。
具体的“型腔布局设计”分层设计树如图8所示。
分层设计树的第二级中的主镶块组件（型腔）拥有许多组件与部件，可从分层设计树的第三级直接组装这些部件与组件。
可将它们视为初级部件与次级部件。
每个模具设计中均有初级部件。
次级部件取决于待声场的塑料部件，因此可能出现或不出现在模具设计中。
图8具体“型腔布局设计”分层设计树
因此，将这些部件与组件直接放在主要镶块组件下，以确保每个重复的主镶块（型腔）将从分层决策树的第三级继承相同的组件与部件。
因此，无需为型腔布局中的每个型腔重新设计相同的部件与组件。
3.1.2型腔配置标准化
有必要对型腔布局配置进行研究，并将其归为标准配置与非标准配置。
型腔布局配置的标准化过程如图9所示。
可将型腔布局设计为多腔布局或单腔布局，但是这取决于客户的决定。
通常将单腔布局视为具有标准配置。
多腔模具可在相同的时间生产不同的产品或在相同的时间生产相同的产品。
在相同时间生产不同产品的模具被称之为反套制品模具，这并非一个传统设计。
因此，多腔反套制品模具拥有一个非标准配置。
可生产相同产品的多腔模具包含一个均衡的布局设计或一个不均衡的布局设计。
很少使用不均衡的布局，因此，考虑持有一个非标准配置。
然而，一个均衡的布局设计也可能包含一个线性布局设计或一个圆形布局设计。
此取决于客户所需的型腔数量。
然而，必须注意的是，也可将具有任何非标准数量的型腔的布局设计归类为具有非标准配置。
将这些标准的布局设计归类之后，可将他们的具体信息列于标准化模板中。
在模具装配设计的型腔布局设计中预先确定了此标准化模板，且此标准化模板支持所有标准配置。
此可确保将所需的配置快速加载在模具装配设计中，无需重新设计布局。
3.2标准化模板
从图10中我们可以看出：
标准化模板有两部分：
一个配置数据库一个布局设计表。
配置数据库包含所有标准布局配置，且每个布局配置都有自己的布局设计表，此表带有技术参数。
由于制模工业具有他们自己的标准，所以可根据客户要求定制配置数据库，从而考虑到先前那些视为不标准的设计。
3.2.1配置数据库
数据库包含了所有不同标准配置的清单。
此数据库中的配置总数与模具设计装配的型腔布局设计中的布局配置序号一致。
数据库中所列信息包括配置序号、类型以及型腔数。
配置数据库示例如表1所示。
配置序号就是每个可获取的布局配置，具有相应的类型与型腔数。
当需要一个特定类型的布局以及型腔数时，将把相关布局配置加载在型腔布局设计中。
3.2.2布局设计表
配置数据库中所列的每个标准配置均有自己的布局设计表。
布局设计表中包含布局配置的几何参数，布局设计表取决于每个配置。
一个更复杂的布局配置将具有更多的几何参数，从而控制型腔布局。
带有大凹槽（核心板）的后模具板以及组装相同四型腔布局的四个小凹槽如图11（a）和11（b）所示。
在钢块中机械加工一个大凹槽比机械加工单个小凹槽更经济、更容易。
机械加工大凹槽的优势在于：
图11带有凹槽的后模板
配置数
类型
腔数
S01
单一
1
L02
直线
2
L04
4
L08
8
L16
16
L32
32
L64
64
C03
圆形
3
C04
C05
5
表1配置数据库示例
1.由于两个型腔之间可以节省更多的空间，因此，可采用一个较小的钢块。
2.与机械加工多个小凹槽相比，加工一个大凹槽的时间更快。
3.大凹槽比多个小凹槽的精确度高。
因此，布局设计表中的几何参数默认值是的型腔之间无间隙。
然而，为了使系统更加灵活，可将几何参数默认值调至适合每个模具设计的参数值.
3.3几何参数
建立几何参数需要三个变量：
1.两个型腔（活动）之间的距离。
两个型腔之间的距离列于布局设计表中，用户可控制或修改此距离。
距离的默认值应使得两个型腔之间没有间隙。
2.各个型腔（活动）的取向角。
各个型腔（活动）的取向角也列于布局设计表中，用户可对其进行更改。
对于多腔布局而言，所有型腔的取向角应与布局设计表指示的相同。
如果要更改取向角，则应将所有的型腔按照相同的取向角转动，不得影响型腔布局。
3.两个型腔（活动）之间的组件配对关系。
预先确定了每个布局配置的型腔方向，通过两个型腔之间的配对关系控制此方向。
对于每个布局配置而言，此方向为固定方向，除非客户另有要求。
单腔布局配置及其几何参数如图12所示。
主镶块/型腔的起点位于中心。
X1和Y1的默认值为0，以便型腔位于布局中心（两个起点相互重叠）。
用户可更改X1和Y1的默认值，以便将适当抵消型腔。
八腔布局配置及其几何参数如图13所示。
X值与Y值为主镶块/型腔的尺寸。
默认情况下，X1和X2等于X，Y1等于Y，因此，两个型腔之间没有间隙。
可增加X1、X2和Y1的值，从而考虑到设计中两个型腔之间的间隙。
这些值列于布局设计表中。
如果需要将其中一个型腔的方向调整90，则其余的型腔也需跟着旋转90，但是布局设计应维持不变。
用户可通过改变布局设计表中的参数从而转动型腔。
最终的布局如图14所示。
图12单腔布局配置与几何参数
图13八腔布局配置与几何参数，无型腔转动
具有复杂几何参数的复杂型腔布局设置必须使用与参数相关的方程式。
4.系统实施
通过将PentiumIIIPC-compatible用作硬件，已经实现了注塑模具的参数控制的型腔布局设计原型。
此原型系统采用了一个商用CAD系统（SolidWorks2001）以及一个商用数据库系统软件（MicrosoftExcel）。
采用MicrosoftVisualCV6.0编程语言开发了此原型系统，且首先选择WindowsNTenvironment.SolidWorks中的SolidWorksAPI（应用编程界面）有两个主要原因：
1.CAD/CAM产业的增长趋势是趋向Windows-basedPCs的使用而并非UNIXworkstations，主要原因涉及到购买硬件的成本。
2.3DCAD软件可与Windows完全兼容，因此，他可以将MicrosoftExcel文档的信息综合至CAD文档（部件、组件与图纸）中。
原型系统的配置数据库有八个标准布局配置，列于Excel文档中。
与此配置数据库相对应，此布局设计是SolidWorks（layout.sldasm）的组件文档，具有一套相同的布局配置。
Excel文档中的配置名称显示的布局组件文档中的配置名称一致。
采用这些布局配置将每个项目的每个型腔布局组件文档（layout.sldasm）预先加载好。
当通过用户界面需要一个所需布局配置时，将加载布局配置。
一旦加载了所需布局配置，则挡墙的布局配置信息将被列于列表框中。
然后用户可更改任何可获取的布局配置的当前布局配置，可在配置数据库中找到这些布局配置。
当用户按下用户界面底部的按钮时，可激活含有几何参数的当前布局配置的布局设计表。
当更改这些几何参数值时，应相应更新型腔布局设计。
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