2316 玻璃制品液壓壓結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)— 模具和送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2316 玻璃制品液壓壓結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)— 模具和送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),玻璃制品,液壓,壓結(jié)機(jī),設(shè)計(jì),模具,以及,機(jī)構(gòu) 用模內(nèi)裝配法制造多材料鉸接塑料制品摘要：模內(nèi)裝配可以用來制造塑料產(chǎn)品鉸接接頭。這個(gè)過程消除了需要后成型組裝，減少的數(shù)量一部分被用于產(chǎn)品，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。然而，相對于模內(nèi)裝配產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)顯然更具挑戰(zhàn)性。目前，沒有一個(gè)系統(tǒng)存在產(chǎn)品和流程開發(fā)用來在模內(nèi)裝配創(chuàng)造鉸接式接頭。本文是為創(chuàng)造這樣一個(gè)步驟方法以及報(bào)告以下三個(gè)結(jié)果。首先，它為設(shè)計(jì)模型，組件和塑造工藝，使聯(lián)合間隙以及變化的聯(lián)合間隙能夠滿足性能指標(biāo)。其次，它介紹證明模板模具設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，柱狀，球狀關(guān)節(jié)。第三，它描述模具設(shè)計(jì)以及模具設(shè)計(jì)方法包含的鉸接接頭，采用模內(nèi)裝配過程來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。三個(gè)案例研究還提出說明如何在模內(nèi)裝配可用于創(chuàng)建鉸接裝置。關(guān)鍵詞 鉸接式組件 模內(nèi)裝配 多材料成型 過成型 快速原型設(shè)計(jì)1 引言鉸接式塑料產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于玩具，醫(yī)療儀器，消費(fèi)類產(chǎn)品，及家庭用具。這些產(chǎn)品通常是由一個(gè)個(gè)塑料件成型，然后把各個(gè)部分組合在一起，形成鉸接接頭。盡管在塑料件成型方面自動化水平顯著提高，然而裝配依然是一個(gè)勞動力密集的過程。就傳統(tǒng)的方式替代塑料制品制造組裝的方式,此過程執(zhí)行成型和同時(shí)裝配模內(nèi)的步驟，從而消除了成型后需要組裝的麻煩。進(jìn)行模內(nèi)裝配是最常見的也是在經(jīng)濟(jì)上可行的方式。多種材料成型通常是通過完成一些專門的注射成型工藝的形式。這意味著，各種聚合物組成不同材料的部分被加熱到熔點(diǎn)溫度，然后注射到模具或相關(guān)系列模具內(nèi)。液化聚合物然后將其凝固并通過對模具型腔形狀所需采取的形式在其固定。進(jìn)行模內(nèi)裝配的一個(gè)重要優(yōu)勢是它能夠產(chǎn)生完全組裝部件在一個(gè)模具內(nèi)。這意味著整個(gè)程序組成的多件可產(chǎn)生一單套模具，從而消除了需要二次組裝和螺栓，焊接以及膠的使用，或其他緊固件。因此，這種技術(shù)被稱為模內(nèi)組裝。模內(nèi)裝配具有傳統(tǒng)技術(shù)的若干優(yōu)勢，他們分開成型的部件，然后進(jìn)行組裝。它減少了裝配這些組件所需的時(shí)間。一些研究表明該裝配成本占制造產(chǎn)品總成本的 40％至 50％。進(jìn)一步減少與元件數(shù)量相關(guān)的裝配工，采購，檢驗(yàn)，倉儲，資金需求。因?yàn)榻M件是一致的所以用模內(nèi)裝配可以生產(chǎn)質(zhì)量更好的產(chǎn)品。模內(nèi)裝配為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打開了空間，提出了新的可能性。生產(chǎn)多種材料是對對模內(nèi)裝配技術(shù)的應(yīng)用之一，其中硬質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)或兼容接口相互制約。例如，它可以用來生產(chǎn)可靠，經(jīng)濟(jì)高效的密封件 -墊片或密封圈。可以直接得到成型部件需要形成嚴(yán)密的密封件，如蓋，連接器等等。最近有一個(gè)成功應(yīng)用在模內(nèi)裝配了生產(chǎn)多種材料掛接裝置的案例。不同于標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制，掛接設(shè)備已經(jīng)不受具約束力的選擇性接口組件之間的自由程度的約束。多種材料鉸接裝置，廣泛應(yīng)用于玩具，醫(yī)療和汽車行業(yè)。兩模內(nèi)裝配的例子如圖(1)所顯示了一些兒童玩具。材料娃娃采用了完全的模具組裝和四肢有旋轉(zhuǎn)和磁頭以及多種彩色部分顯示了一個(gè)單件注射器(2)在密封的模具內(nèi)塑造了附加柱塞和一個(gè)可關(guān)閉集成的蓋子。圖 1 玩具娃娃 圖 2 注射器使用鉸接裝置進(jìn)行模內(nèi)裝配是一種較新的技術(shù)，所以目前不存在系統(tǒng)的方法來設(shè)計(jì)零件和模具。解決這個(gè)問題有幾個(gè)挑戰(zhàn)。我們需要一種方法確定尺寸公差和間隙。在鉸接裝置的設(shè)計(jì)中公差和間隙是非常重要的。一份詳細(xì)的裝配公差分析是首先必須進(jìn)行的，以確定清拆。目前，無論是模具設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)都是一個(gè)反復(fù)的過程。為了發(fā)展有用的鉸接的設(shè)備，我們需要認(rèn)識到，至少有三個(gè)基本接頭，旋轉(zhuǎn)，柱狀和球形在成型過程中使用創(chuàng)造這些關(guān)節(jié)腔的形狀需要整合轉(zhuǎn)變機(jī)制。在成型階段有很多不同的方法可以被用來變更在兩者之間形成的腔類型。不同的方法，預(yù)計(jì)在設(shè)備上施加不同的幾何約束和選擇不同水平的模具制造。因此，我們需要不同的方法，系統(tǒng)地評價(jià)和選擇最有前途的方法。本文提出的模型設(shè)計(jì)和成型工藝，使在檢查中可滿足性能變化的目標(biāo)。我們概述了系統(tǒng)的方法，將幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師確定零件尺寸和材料屬性。同時(shí)還介紹并證明了模具設(shè)計(jì)模板在我們的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，柱狀，球形接頭。這些模具設(shè)計(jì)模板是常見的，可以與其他模板相互配合使用。本文介紹了模具的設(shè)計(jì)方法和產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及闡述模具組裝在生產(chǎn)中采用模內(nèi)裝配的過程。最后，本文介紹了三個(gè)案例研究，以說明如何在模內(nèi)裝配過程可以用來創(chuàng)建掛接裝置。從本質(zhì)上講，這個(gè)過程利用多片，多階段，用于鑄造低壓，室溫固化的聚氨酯復(fù)合物或熱塑性塑料模具。繞過這個(gè)過程使用昂貴的注塑設(shè)備和復(fù)雜的金屬模具該原型可以從設(shè)計(jì)到模具的過程中提取幾個(gè)小時(shí)， 。本文所提供的材料將有助于讀者對相關(guān)模塑制品的設(shè)計(jì)與銜接有一個(gè)新的認(rèn)識。此外，這將使他們設(shè)計(jì)模具并制造這些產(chǎn)品采用模內(nèi)裝配提供幫助。我們希望這反過來將導(dǎo)致模內(nèi)裝配會被更廣泛地使用。 2 背景模具系統(tǒng)基本原理在成型工藝,熔融材料被注入了模具的型腔。材料凝固后,這種模具開啟,同時(shí)產(chǎn)品被彈出。一些基本的模具系統(tǒng)術(shù)語在描述如下。脫模方向是一個(gè)沿此模分開的模具組裝的方向。一個(gè)模塊的一部分地區(qū)是一個(gè)連通組合的一部分面，可以通過一個(gè)單一的模塊組成。在兩件式模具中，主要是由型芯和型腔兩個(gè)模件構(gòu)成的。分型線的一部分是一個(gè)連續(xù)的封閉曲線的一部分，它定義表面部分分裂成不同的模件。因此,分模線實(shí)際上是邊界模具的一塊區(qū)域。分型面是兩個(gè)模件的接觸面。有一兩個(gè)案例中的主要分型面，在多件模具的情況同時(shí)有一個(gè)以上的分型面。模具外殼是一個(gè)封閉面的矩形塊。模具的總值是總體減去它的模具外殼對象。傳統(tǒng)模具通常簡稱為兩片式的模具只有一個(gè)主分型面以及由兩個(gè)主要部分--型芯和型腔構(gòu)成。這兩個(gè)部分分開的方向，沿著一條單一路徑分開并彈出成型零件。相對于不能重復(fù)利用資源的兩件模具,多件模具,如圖 3，可以用來制造復(fù)雜形狀的零件。多片成型技術(shù)，克服了許多具有傳統(tǒng)的模具分型方向的限制。這些模具有多個(gè)主分型面和兩個(gè)以上的模具件及部件組成。圖 3 具有多件模具的模系統(tǒng)原理3 相關(guān)工作一些進(jìn)程在正在制定的同時(shí)執(zhí)行制作與安裝。在本節(jié)中，我們回顧無固相形式為基礎(chǔ)技術(shù)的制造鉸接式結(jié)構(gòu)，消除加工后組裝的需要。形狀沉積制造已被用來制作具有多種材料的產(chǎn)品。在形狀沉積制造中，通過改變沉積過程中使用的材料，可以實(shí)現(xiàn)在該部分的材料特性空間的變異。形狀沉積制造已被用來制造鋼鐵和銅的嵌入式操作系統(tǒng)，包括異質(zhì)結(jié)構(gòu)電子，集成組件，及仿生機(jī)器人機(jī)構(gòu)等。形狀沉積制造的對象的可制造性是通過撰寫這些對象使用形狀沉積制造的制造基元用來提供無結(jié)構(gòu)制造的更多細(xì)節(jié)。形狀沉積制造的過程是適合小批量生產(chǎn)的。多材料選擇性激光燒結(jié)已發(fā)展到制備功能梯度材料的對象。這個(gè)過程也可以用來制造鉸接結(jié)構(gòu)。然而，這個(gè)過程是不適合聚合物的加工。另一個(gè)層次的制造工藝，它是能夠生產(chǎn)鉸接式結(jié)構(gòu)的 3D 印刷。局部成分控制元件的制作是通過自身的噴墨噴嘴印刷在不同的地點(diǎn)和不同的材料。此過程不適用于創(chuàng)建鉸接式接頭。多材料成型已被用來成功地創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制。本研究利用在界面的粘附加入符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，形成接頭。本文介紹了并創(chuàng)建符合多材料標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)不同類型接頭的模具在設(shè)計(jì)時(shí)是可行的。這也說明充分利用柔性機(jī)構(gòu)建立了的多材料成型過程的指導(dǎo)方針的成功， 。最后，為多材料成型用來創(chuàng)建兼容機(jī)制實(shí)際應(yīng)用的證明。4 組件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)預(yù)期的成型工藝的聯(lián)合清拆目前，沒有系統(tǒng)的方法用來設(shè)計(jì)和成型工藝裝配的鉸接。這是一個(gè)反復(fù)的過程。成功的實(shí)施主要取決于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)---如何控制在第二階段的成型收縮率在相應(yīng)的地方產(chǎn)生間隙?。成型制品收縮率估算是在成型區(qū)有挑戰(zhàn)性的問題。這個(gè)問題是非常重要的，因?yàn)樵诔尚蜁r(shí)使所有的組件都適合一起工作,即使是很細(xì)微的收縮都有可能導(dǎo)致間隙過大或不足。5 模具設(shè)計(jì)的基本模板接口鉸接式涵蓋的設(shè)計(jì)的幾何要求相對種類繁多的產(chǎn)品表面而變的復(fù)雜。雖然表面類型基本上是設(shè)計(jì)師的想象力，但是鉸接接頭是目前正在使用的幾種常見的類型。這些連接包括柱狀，球狀關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動。本節(jié)介紹證明模板模具的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)，柱狀，球狀關(guān)節(jié)。這些模具的設(shè)計(jì)模板是非常籠統(tǒng)的，通過較小的修改可以用在其他項(xiàng)目中?；剞D(zhuǎn)接頭雖然傳動或柱狀結(jié)構(gòu)組合彌補(bǔ)具有可能的三自由度鉸接連接，旋轉(zhuǎn)接頭包括純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的其他 3 個(gè)自由度。根據(jù)所需的功能而定，一個(gè)鉸接部分可能需要 1 至 3 自由度的旋轉(zhuǎn)連接。這些連接的種類繁多，從簡單的具有 1 自由度的調(diào)光燈開關(guān)到具有 3 自由度的機(jī)械手。引腳連接是一個(gè)簡單的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)很好的例子。這些連接限制所有平移的運(yùn)動，只部分允許沿一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)中，可以將幾個(gè)引腳連接，增加的部分的功能。本節(jié)提出了兩種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭模板。這兩種設(shè)計(jì)模板采用圓柱接觸面，以便沿一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，但使用不同的功能來限制傳動,一個(gè)設(shè)計(jì)模板使用一個(gè)上限端連接。6 模具多接頭部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則上一節(jié)所述證明了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接頭模板的模具設(shè)計(jì)。本節(jié)將介紹如何結(jié)合使用這些模板參與設(shè)計(jì)多個(gè)接頭部位的模具。模具設(shè)計(jì)問題可歸結(jié)為一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化的問題。模具的設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)如下：1.盡量減少模具成本。2.成型周期時(shí)間最小化。3.減少部分缺陷。7 案例研究我們已經(jīng)制定了多級成型工藝并生產(chǎn)出多材料鉸接裝置。我們創(chuàng)建的流程并沒有嚴(yán)格的約束力接口要求，以方便對組件之間的自由度的選擇。從本質(zhì)上講， ，無論是用于模具低壓，室溫固化二元聚氨酯（聚氨酯）的化合物或熱塑性塑料模具這些過程都采用了多片，多階段的設(shè)計(jì)。這些案例的模具設(shè)計(jì)已經(jīng)利用六模具進(jìn)行設(shè)計(jì)模板。7.1 翻蓋通信行業(yè)，特別是手機(jī)行業(yè)，是一個(gè)迅速發(fā)展的行業(yè)，需要許多新的成型技術(shù)。在新的重點(diǎn)之一的成型技術(shù)是生產(chǎn)較小的手機(jī)。模內(nèi)裝配促進(jìn)規(guī)?？s小，因此，我們選擇創(chuàng)建類似的鉸鏈連接例子最終在一個(gè)翻蓋手機(jī)圖 4 可以看出。圖 4 翻蓋手機(jī)7.2 萬向節(jié)該連接的最突出的是出現(xiàn)在萬向節(jié)模式,這個(gè)機(jī)制已沿兩軸四針旋轉(zhuǎn)連接給予第 2 部分自由度。7.3 轉(zhuǎn)子為了演示如何把幾個(gè)簡單的模內(nèi)裝配連接合并，以取代復(fù)雜的部件，一種新型無人駕駛飛行器（無人機(jī)）如圖 5，模型轉(zhuǎn)子已創(chuàng)建。這個(gè)例子清楚地演示了如何應(yīng)用多材料設(shè)計(jì)可以大大減少設(shè)計(jì)所需部件的數(shù)量，許多情況下同時(shí)仍保持原有的功能，甚至增加了它們的活動范圍。它還演示了如何使用復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過創(chuàng)新的方法來提高效率。我們展示如何在復(fù)雜的裝配中可以重新由多種材料組裝，這不需要二次裝配任務(wù)。我們也顯示了如何對球接頭模板使用在一個(gè)復(fù)雜的多材料組裝中。圖 5 無人飛行器模型轉(zhuǎn)子8 結(jié)論在本論文中，我們提出了設(shè)計(jì)和成型的工藝，使組裝，聯(lián)合清拆和聯(lián)合間隙的變化能滿足設(shè)計(jì)性能目標(biāo)。我們提出了一個(gè)系統(tǒng)化的方法，將幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師確定零件尺寸和材料性能。事實(shí)證明，我們提出了為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)模具設(shè)計(jì)，柱狀，球狀關(guān)節(jié)模板的設(shè)計(jì)理念。我們描述了設(shè)計(jì)鉸接接頭同時(shí)將采用模內(nèi)裝配過程生產(chǎn)整體模具產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)方法。最后，我們介紹了三個(gè)案例研究來說明如何在模內(nèi)裝配過程可用于創(chuàng)建鉸接裝置。在本文中，我們討論了各種鉸接式接頭。對尚未在模內(nèi)裝配探討過鉸接設(shè)計(jì)包括其他的類型進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。旋轉(zhuǎn)接頭指定一個(gè)繞軸轉(zhuǎn)動的部分，作為沿線的部分傳動軸相對于的第二部分。齒輪涉及三個(gè)部分和兩個(gè)接頭的運(yùn)動。常用的齒輪節(jié)點(diǎn)的不同而分為不同類型的齒輪,如斜齒輪，行星齒輪，錐齒輪和齒條和小齒輪。通過相互聯(lián)系中的一個(gè)部分可能會改變方向以及改變它們之間的關(guān)鍵接口的線性擴(kuò)展,了解到這也將增加模內(nèi)裝配過程的復(fù)雜性。除了這些類型的接頭，模具裝配工藝的開發(fā)，更多的發(fā)展則側(cè)重于多個(gè)接頭的組合。轉(zhuǎn)子大幅改善的例子說明了大大減少在這兩個(gè)部件數(shù)量和組裝時(shí)間，可以通過模內(nèi)裝配接頭來實(shí)現(xiàn)。對于如何應(yīng)對這些復(fù)雜的問題，以及如何落實(shí)到重點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)成型過程的各種行業(yè)將會進(jìn)行更多的研究。這三個(gè)基本的共同原則下,將來我們計(jì)劃落實(shí)到更為復(fù)雜的組件上面。我們將著重在模內(nèi)裝配過程不需要轉(zhuǎn)移進(jìn)行探討和研究，因?yàn)樗鼈兏瞎I(yè)生產(chǎn)的趨勢。進(jìn)行接口的對比以及對幾何參數(shù)更詳細(xì)的分析是有益的也是必須的。9 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