玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題

玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題,玩具,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,nx,三維,19,cad,開題 注塑模的智能制造工具 機(jī)械工程部，路易斯安那大學(xué) 摘要 本文介紹了正在在拉法路易斯安那州大學(xué)研究的旨在建立一個電腦化的智能制造過程工具。制造過程工具是一種有助于制造商解決與注塑相關(guān)問題計算機(jī)程序。這些問題包括：開始成型的時間，非優(yōu)化的周期時間和控制不良的注塑過程。制造過程中工具將有助于機(jī)器運(yùn)行(不一定是專家), 優(yōu)化和控制注塑成型過程。從而獲得最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機(jī) 。 注塑模是目前世界上最常用的方法用于制造復(fù)雜的商業(yè)塑料部件并具有良好的尺寸公差。依照 C-模子設(shè)計指導(dǎo),被處理的所有塑料的重量的32% 通過注入成型機(jī)器,制造塑料的注入成型是最重要的制造工藝之一。最終的成型質(zhì)量則主要取決于材料的類型, 模具設(shè)計及成型過程的設(shè)置。一旦材料和模具確定,零件質(zhì)量基本上取決于成型過程。成型過程是一個相當(dāng)復(fù)雜的,涉了及許可變的工藝參數(shù),如壓力,溫度和時間設(shè)定 。為了提高零件質(zhì)量,最大限度地提高注塑機(jī)生產(chǎn)能力，這些工藝參數(shù)必須被設(shè)定。這樣一個復(fù)雜的過程要求用學(xué)歷與個人的經(jīng)驗(yàn)建立和完善。這些獨(dú)立的成型工藝控制是在試驗(yàn)和誤差的基礎(chǔ)上, 這通常是很耗費(fèi)時間的。這些控制成型過程的方法主要依靠操作者的直覺和一些"經(jīng)驗(yàn)法則"，這些“經(jīng)驗(yàn)法則”是操作者在過去一段時間,用不同的材料,壓力,溫度和時間設(shè)定 得到的。 本文概要列出了目前正在拉法洲路易斯安那州大學(xué)進(jìn)行的涉及基于注塑成型過程知識工程模塊(ikem) 智能化發(fā)展的研究。ikem有不同的模式,即:句法分析,模具設(shè)計,周期時間和制造模塊,這些是相互關(guān)聯(lián)的。本文主要集中在制造模塊 ，其中涉及開發(fā)一種智能調(diào)節(jié)工藝的過程工具,所謂的" 優(yōu)化器"。圖1和2顯示了不同ikem單元的數(shù)據(jù)傳遞。 圖1：基于工程塑料注射成型的智能知識庫 圖2：數(shù)據(jù)流程圖 優(yōu)化器的注塑過程從這方面的專家捕捉不確定性知識, 并且以查看表小冊子等形式使用確定性知識。優(yōu)化器是寫在VisualBasic中,將協(xié)助機(jī)器操作建立, 優(yōu)化和控制注塑成型工藝,從而最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機(jī)。如圖3所示,優(yōu)化器幫助制造商設(shè)定成型機(jī)的初步優(yōu)化工藝參數(shù)值。為得到最大效率，這些參數(shù)值可以由操作者用自己的直覺和猜測進(jìn)行微調(diào)。 基于知識設(shè)計模塊 一個專門的系統(tǒng),或以知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng),定義為"模式和相關(guān)程序, 在一個特定的區(qū)域, 某種程度上的解決問題是相等于一個人類專家"，各類專家系統(tǒng)是有用的,都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?；谥R系統(tǒng)的"基于規(guī)則"這一項就是最常用 。它基本上由包含基于知識的含有“IF-THEN”的語句，稱作規(guī)則。 ikem該項目涉及建立一個專門系統(tǒng)包含一套if-then規(guī)則，這些規(guī)則是專家在知識工程師的幫助下建立的。最重要的兩個問題是這一基于規(guī)則專家系統(tǒng), 獲取知識和知識表達(dá)的可靠性。 知識的獲取 這是知識工程師最初從人類專家提取規(guī)則的辦法。 這一步是勞力密集型,并一直被視專家系統(tǒng)的發(fā)展過程的瓶頸。 知識的獲取,主要是靠知識工程師的技術(shù)。 其主要目的是提取策略或人類專家經(jīng)驗(yàn)法則,并把它移交到知識庫。必須慎重獲取知識的過程,因?yàn)樗苯佑绊懙胶竺娴闹R表達(dá)計劃。這里有知識獲取的兩個基本類型: 1. 知識直接從人類專家獲取(不確定性知識) 2. 獲取知識是從先前的案件中的關(guān)系,查找表(確定性知識)。 智能工具制造業(yè)正在研制捕捉從這方面經(jīng)驗(yàn)得到的不確定性的知識,以及更多確定性知識的小冊子形式的關(guān)系,查找表等。 拉菲特路易斯安那州大學(xué)一個學(xué)生知識工程師一直在工業(yè)灰努力工作,這主要是注塑廠。 知識工程師訪問的灰產(chǎn)業(yè)方面的人類專家。然后,他組織從邏輯上提取這個數(shù)據(jù)，這種從專家提取的知識是以的啟發(fā)形式或更精確的"經(jīng)驗(yàn)法則" 規(guī)則。專家開發(fā)這些啟發(fā)形式或經(jīng)驗(yàn)法則和從他在這個領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。這些"通則"作為指導(dǎo)方針用于得到最優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量成型過程。 一組典型的例子"經(jīng)驗(yàn)法則" 或啟發(fā)形式的發(fā)展在計算卡式噸位是有用的: 規(guī)則1: IF部分壁厚"=0.04英寸 And物質(zhì)=結(jié)晶 THEN鉗重量=2.0噸/ 英尺2* 規(guī)則2: IF部分壁厚<0.04英寸 And物質(zhì)=結(jié)晶 THEN鉗噸位=2.6噸/ 英尺2 規(guī)則3: IF部分壁厚"=0.04英寸 And物質(zhì)=非晶 THEN鉗噸位=3. 噸/ 英尺2 規(guī)則4: IF部分壁厚"0.04英寸 And物質(zhì)=非晶， THEN鉗噸位=3.6噸/ 英尺2 ● 英尺2代表零件在模具中垂直于注塑機(jī)的噴管的總斷面面積 這個規(guī)則給我們一對另外的規(guī)則,以確定選定材料是無定形或晶體。 運(yùn)用這六項規(guī)則專家系統(tǒng)可以計算所需鉗噸位。 規(guī)則5: IF模收縮,材料的線性流速**<12 THEN物質(zhì)=無定形. 規(guī)則6: IF模收縮, 材料的線性流速>=12 THEN =物質(zhì)的結(jié)晶. 知識表達(dá) 知識表達(dá)是知識工程過程的第二階段, 知識以編碼形式編入知識庫。啟發(fā)形式是由知識工程師從人類專家在知識庫用if-then規(guī)則才能作出結(jié)論的專家系統(tǒng)獲取。這些if-then規(guī)則被編在VisualBasic中。一個單獨(dú)的材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被創(chuàng)建在Microsoft Access中,并且與VisualBasic程序相關(guān)聯(lián)。如圖4所示。 圖4.訪問 VisualBasicLinkage 注塑模收縮,從材料數(shù)據(jù)庫索取線性流速 產(chǎn)出 優(yōu)化器給出了影響注塑成型工藝的各種參數(shù)的最優(yōu)化值, 這是在生產(chǎn)中必須要加以控制以確保獲得高質(zhì)量的零件最經(jīng)濟(jì)方式。優(yōu)化器的產(chǎn)出限于四種不同類別,分別是:溫度,壓力,時間和距離。 每個產(chǎn)出如圖5所示并且下文有詳細(xì)的討論。 圖5 優(yōu)化器. 溫度:現(xiàn)今生產(chǎn)的大約80%的塑料制品是由熱塑性塑料組成。 熱塑性可以界定為“加熱時發(fā)生物理變化的塑料材料。” 不同種類的熱塑性塑料有: ?非晶材料, "基本隨著溫度升高而軟化,并且隨著吸收更多的熱量而變得越來越軟, 直到他們分解。" ?晶體材料, "這些材料并沒有軟化階段,但直至它們被加熱到某一溫度點(diǎn)是才開始融化，如果吸收了更多的熱量就會分解。" 考慮到非晶和晶體材料的不同性質(zhì), 我們在注塑機(jī)上設(shè)定了不同的溫度。 1. 熔體溫度:塑性材料在再注入模具之前必須已被加熱. 優(yōu)化熔體溫度效果在于控制材料的流量,材料分解,脆性和閃點(diǎn)。 2. 筒內(nèi)的溫度:注塑成型機(jī)料筒內(nèi)的前，中，后段設(shè)置不同的溫度。 3. 噴嘴的溫度:設(shè)定機(jī)噴嘴右前方的加熱區(qū)(筒)的塑料溫度。 4. 模具溫度: 必須設(shè)定注塑模具溫度以獲得一個高品質(zhì)塑料零件，降低成型周期時間。優(yōu)化的模具溫度有助于獲得更短的成型周期時間以及更好的零件質(zhì)量。 壓力: 這里有很多在注塑成型機(jī)上需要優(yōu)化的壓力。 1螺絲鉗壓力:壓力保持模具緊緊合在一起來抵抗注射壓力.最佳的螺絲鉗壓力是能組織模子由于比較少的螺絲鉗噸位閃現(xiàn)。它甚至能節(jié)省能源和避免模具由于高鉗噸位而倒塌。 2. 注射壓力:該項壓力顯示型腔內(nèi)初次填充物(95%)。 最佳注射壓力有助于得到高質(zhì)量,不收縮,不變形的零件, 并且這是容易取出零件。 3.保壓壓力:注射壓力的第二階段,而且通常是填補(bǔ)了剩下的5%的型腔。它通常是保持模具中塑料不被流回注射筒。 4. 背壓: 由塑料施加在螺絲紡錘上的壓力。優(yōu)化背壓有助于取得較好密度及少空隙的零件。 時間: ?冷卻時間: 它是塑料零件在型腔成型到安全取出所需的時間。 優(yōu)化冷卻時間有利于縮短成型周期時間。 距離: ?模具開模行程:開模距離為了使零件安全的從模具上取出。優(yōu)化模具開模行程有利于縮短成型周期時間。 結(jié)論 在本文討論的過程制造工具已在在拉法路易斯安那州大學(xué)開發(fā)。 當(dāng)完成了這一工具時，它將能作出初步優(yōu)化工藝參數(shù)值, 這對于起始注塑成型過程是關(guān)鍵的。為得到個人想要的效果,經(jīng)營者可以用自己的直覺和猜測對這些參數(shù)值可以微調(diào)。 參考資料 1. 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DWIVEDI Dwivedi博士是拉法路易斯安那州大學(xué)機(jī)械工程系天賦教。他的研究興趣包括:集成產(chǎn)品和過程開發(fā)(IPPD),并行工程,制造系統(tǒng)和計算機(jī)輔助設(shè)計/制造 TERRENCE L. CHAMBERS Chambers博士是一個助理教授以及拉法路易斯安那州大學(xué)機(jī)械工程系機(jī)械工程/ LEQSF教授。他的研究興趣包括優(yōu)化設(shè)計,人工智能。他是ASME 和ASEE 的成員, 并且目前擔(dān)當(dāng)ASEE 海灣西南部分的副會長。Chambers是一名在得克薩斯州和路易斯安那注冊的專業(yè)工程師。 Bill Best Bill Best是在拉菲特灰產(chǎn)業(yè),LA的一個廠長經(jīng)理。他對注塑成型有經(jīng)驗(yàn)超過40年,他是這方面的專家。