1、吉林化工學(xué)院文 獻(xiàn) 綜 述訂書(shū)機(jī)外殼注射模設(shè)計(jì)InjectionMoldDesign For TheShell Of Staple性 質(zhì): 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文教 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院系 別：機(jī)械電子系學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：胡 艾專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)自1105指導(dǎo)教師：孔繁星職 稱(chēng)：講師起止日期：2015.3.12015.3.28吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology注塑模設(shè)計(jì)的知識(shí)構(gòu)建及應(yīng)用摘 要：注塑模設(shè)計(jì)水平低、管理技術(shù)落后已成為制約我國(guó)模具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。本文將知識(shí)管理的先進(jìn)管理理念引入注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理領(lǐng)域， 提出了構(gòu)建注塑模設(shè)

2、計(jì)知識(shí)管理系統(tǒng)的思路。本文同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了基于幾種軟件的注塑模設(shè)計(jì)和應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：注塑模；知識(shí)；磨具設(shè)計(jì)；應(yīng)用1 引言模具是各類(lèi)產(chǎn)品的母體，是注塑、擠塑、沖壓、鑄造等各類(lèi)工藝的重要成型部件。目前采用模具制造的各類(lèi)工業(yè)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、醫(yī)療、航天、船舶、汽車(chē)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。因此如何快速有效的設(shè)計(jì)模具，并對(duì)其成型工藝進(jìn)行預(yù)判已經(jīng)成為了模具設(shè)計(jì)制造的主要工作。注塑模設(shè)計(jì)是注塑模制造中的關(guān)鍵。一副結(jié)構(gòu)合理的注塑模不僅能順利地生產(chǎn)出高質(zhì)量的塑件，還可以簡(jiǎn)化模具的加工過(guò)程和提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本并提高附加值。同時(shí)，注塑成型還是一個(gè)復(fù)雜、影響因素眾多、很難用精確理論模型進(jìn)行描述的過(guò)程，屬于弱理

3、論強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是注塑模具方案確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的組成部分之一1。在我國(guó)成為“世界加工中心”的大趨勢(shì)下和模具行業(yè)本身多年的積累，我國(guó)的模具工業(yè)在經(jīng)歷了近十幾年的大發(fā)展之后，逐步進(jìn)入了戰(zhàn)略調(diào)整期，模具工業(yè)的發(fā)展重新面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。當(dāng)前的模具行業(yè)中，中小型模具企業(yè)比重偏多，主要從事家電模具及中低檔模具制造，產(chǎn)品樣式雷同，設(shè)計(jì)制造水平低， 利潤(rùn)空間急劇萎縮，已形成惡性競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)；而在利潤(rùn)空間很大的大型注塑模尤其是汽車(chē)等大型精密復(fù)雜注塑模市場(chǎng)上，國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)論在數(shù)量還是產(chǎn)品質(zhì)量上，都難與國(guó)外同類(lèi)企業(yè)抗衡。目前，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)用注塑模具只能滿足中低檔車(chē)型的要求，高檔轎車(chē)用大型精密復(fù)雜模具（包括保險(xiǎn)杠、

4、儀表板等成型模具在內(nèi)）則依賴(lài)于進(jìn)口。通過(guò)與國(guó)外同類(lèi)企業(yè)比較，國(guó)內(nèi)模具設(shè)計(jì)制造水平低，管理技術(shù)落后已成為制約我國(guó)大型精密復(fù)雜注塑模具發(fā)展的瓶頸2。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平，應(yīng)用知識(shí)管理的先進(jìn)管理理念提高模具企業(yè)的管理層次，就成為解決國(guó)內(nèi)模具行業(yè)面臨問(wèn)題的重要途徑。因此，非常有必要就大型注塑模設(shè)計(jì)制造過(guò)程開(kāi)發(fā)出一整套數(shù)字化知識(shí)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)模具生產(chǎn)的信息化、高效化。這也是彌補(bǔ)與發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域的差距，趕上世界先進(jìn)模具制造水平的必由之路。2 注塑模具設(shè)計(jì)的知識(shí)構(gòu)建2.1 系統(tǒng)功能模塊劃分大型注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理系統(tǒng)，應(yīng)包括以下這五個(gè)模

5、塊：系統(tǒng)功能管理、基礎(chǔ)知識(shí)管理、文檔資料管理、知識(shí)分布管理和信息交流工具。這樣劃分既符合軟件開(kāi)發(fā)的模塊化開(kāi)發(fā)方法，又便于軟件的編程。如圖1 所示3。圖1 系統(tǒng)功能模塊劃分圖下面簡(jiǎn)要介紹各個(gè)模塊的主要功能。 系統(tǒng)功能管理模塊4該模塊包括用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)配置管理和用戶使用幫助三個(gè)子模塊。它擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的日常管理工作，并維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的一致性和完整性。系統(tǒng)功能管理模塊為系統(tǒng)管理員的行為提供支持，但系統(tǒng)管理模塊并不直接與系統(tǒng)管理員打交道，而是通過(guò)用戶界面層完成?；A(chǔ)設(shè)計(jì)知識(shí)管理模塊該模塊以現(xiàn)有大型注塑模設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的設(shè)計(jì)參數(shù)資料與計(jì)算方法通過(guò)軟件封裝，既能為設(shè)計(jì)人員提供

6、方便快捷的資料查找工具又能充當(dāng)實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算工具。 文檔資料管理模塊文檔資料管理是系統(tǒng)的最重要的模塊之一。在大型注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)文檔、圖紙等資料，對(duì)這些文檔資料必須加以管理。該模塊包括六個(gè)小模塊:塑件信息管理、模具實(shí)例管理、模具零件管理、設(shè)計(jì)標(biāo)注管理、設(shè)計(jì)案例管理和項(xiàng)目資料管理。知識(shí)分布管理模塊知識(shí)分布管理模塊主要是為了解決大型注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程中大量存在的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)( 隱性知識(shí)) 而采取的間接管理方法。通過(guò)知識(shí)專(zhuān)家的管理，可以讓設(shè)計(jì)人員快速找到解決某類(lèi)問(wèn)題的專(zhuān)家，通過(guò)與專(zhuān)家的交流與溝通來(lái)解決問(wèn)題，這樣也為企業(yè)管理層掌握企業(yè)的知識(shí)分布提供了直接的參考資料。 信息交流工具模塊通信工具

7、在注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程中是必不可少的。通過(guò)通信工具可以將分散的設(shè)計(jì)人員集結(jié)起來(lái)，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。另外，聯(lián)機(jī)會(huì)議工具還提供了在線視頻、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等功能1。2.2 設(shè)計(jì)方法及技術(shù)路線1( 1) 設(shè)計(jì)方法5大型注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)階段進(jìn)行： 通過(guò)對(duì)合作企業(yè)知識(shí)管理現(xiàn)狀的調(diào)查，分析企業(yè)在注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理上存在的問(wèn)題，得出合作企業(yè)在注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理方面的需求( 前文已述) ； 以軟件工程知識(shí)和企業(yè)知識(shí)管理理論為指導(dǎo)，并借鑒其它知識(shí)管理軟件與信息管理軟件開(kāi)發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)，將軟件開(kāi)發(fā)分為系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)和系統(tǒng)測(cè)試完善四個(gè)階段; 選用Borland Delphi 7.0 并結(jié)合

8、MSSQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)工具開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊。( 2) 技術(shù)路線根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，我們將系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程分為6個(gè)階段，各階段的技術(shù)路線如圖2所示。圖2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程圖 需求分析通過(guò)對(duì)合作企業(yè)在注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理狀況的調(diào)查，分析出合作企業(yè)在注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)管理上的需求，并以此確定系統(tǒng)的類(lèi)型。 總體設(shè)計(jì)根據(jù)以上需求分析，確定系統(tǒng)的管理內(nèi)容和管理目標(biāo)，并擬定系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)。 詳細(xì)設(shè)計(jì)在開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)的指導(dǎo)下，構(gòu)建系統(tǒng)的整體框架及各個(gè)功能子模塊，并對(duì)系統(tǒng)各個(gè)功能子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和界面設(shè)計(jì)，擬定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃書(shū)。 編寫(xiě)代碼根據(jù)系統(tǒng)整體框架和各個(gè)功能子模塊的要求,以MSSQL Server2

9、000為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具，采用BorlandDelphi 7.0開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)代碼編寫(xiě)。測(cè)試完善對(duì)各個(gè)功能子模塊的功能進(jìn)行測(cè)試,并逐步完善各個(gè)子模塊的功能。 系統(tǒng)集成通過(guò)統(tǒng)一的人機(jī)交互界面將各個(gè)功能子模塊進(jìn)行集成2。3 注塑模設(shè)計(jì)的應(yīng)用3.1 基于CAD的注塑模設(shè)計(jì)應(yīng)用注塑模具中關(guān)鍵的零部件主要是型芯與型腔4。成型零件的工作尺寸是指型腔和型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間距離尺寸等。成型零件工作尺寸的精度直接影響了塑件的精度。下面以型腔尺寸的CAD實(shí)現(xiàn)為例說(shuō)明：型腔（或凹模）是成型塑件外型的模具零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過(guò)程中型腔的磨損會(huì)使包容

10、尺寸逐漸增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具體計(jì)算公式如下6：型腔的徑向尺寸計(jì)算公式：L=Ls(1+Scp)-3D/4+式中：Ls塑件外形徑向公稱(chēng)尺寸；Scp塑料的平均收縮率， D 塑料尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/31/6，即=(1/31/6)D。從計(jì)算公式可以看出，型腔的徑向尺寸包含兩部分Ls (1+Scp)及-3/4D 組成，在繪制三維數(shù)模時(shí)，通常是按照制件的基本尺寸繪制，不考慮其公差尺寸；為了得到合理的由計(jì)算公式得到型芯與型腔尺寸，在繪制型芯與型腔時(shí)，必須先對(duì)制件數(shù)模進(jìn)行修整。LS(1

11、+Scp)該部分尺寸可利用軟件中的比例縮放功能。如果塑件精度要求不是很高，-3/4D 該部分尺寸可約等于-1/2D，然后利用軟件中的偏置功能，將該尺寸面向材料內(nèi)側(cè)偏置-1/2D?？s放及偏置完成后，可利用軟件中的模型檢查功能，檢查制件各面與開(kāi)模方向的角度，修整拔模角，完成后繪制型芯與型腔三維模型7。型芯尺寸在CAD軟件中的實(shí)現(xiàn)方法與上述方法相同。模具中位置尺寸（如孔的中心距尺寸）在使用過(guò)程中磨損的影響可以忽略不計(jì)，只考慮模具制造公差、磨損和成型收縮率波動(dòng)的影響，其計(jì)算公式如下：式中：CS塑件位置尺寸；SCP塑料的平均收縮率，；模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/31/6，即=(1/31/6)D

12、。3.2 基于UG的注塑模設(shè)計(jì)應(yīng)用UG NX 是當(dāng)今世界上最先進(jìn)、最主流的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件之一。UG Mold Wizard 是UG 軟件的一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用模塊，也是運(yùn)用于注塑模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模塊。它運(yùn)用知識(shí)嵌入的基本理念，按照注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程的一般順序來(lái)實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。在此過(guò)程中，它只需根據(jù)一個(gè)產(chǎn)品的三維實(shí)體模型，即可建立一套完整的且與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具。它不但能自動(dòng)設(shè)計(jì)一般注塑模具，還能結(jié)合運(yùn)用軟件的其他應(yīng)用模塊來(lái)拓展其功能，設(shè)計(jì)出復(fù)雜程度較高的注射模具8。UG NX CAD( Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))主要包括實(shí)體建模、曲面建模、同步

13、建模、工程制圖、鈑金設(shè)計(jì)、裝配建模等模塊。實(shí)體建模是基于約束的特征造型功能和基于顯示的直接幾何造型功能無(wú)縫地集成一體，提供了強(qiáng)大的復(fù)合建模功能9。3.3 基于推理技術(shù)在注塑模設(shè)計(jì)的應(yīng)用在推理方法上。知識(shí)推理( Knowledge-Based Reasoning，KBR)可分為：基于規(guī)則的推理(Rule-Based Reasoning，RBR)；基于事例的推理(Case-Based Reasoning，CBR)和基于模型的推理MBR10。3.3.1 基于事例推理技術(shù)基于事例推理(CBR-Case-Based Reasoning)是目前研究較多的智能問(wèn)題解決方法之一， 它是通過(guò)訪問(wèn)知識(shí)庫(kù)中過(guò)去同類(lèi)

14、問(wèn)題的求解從而獲得當(dāng)前問(wèn)題解決的一種推理模式。一個(gè)典型的事例推理過(guò)程可以歸納如下：根據(jù)當(dāng)前的問(wèn)題從事例庫(kù)中檢索出相應(yīng)的事例；調(diào)整該事例中的求解方案，使之適合于求解當(dāng)前問(wèn)題;求解當(dāng)前問(wèn)題并形成新的事例；根據(jù)一定的策略將新事例加入到事例庫(kù)中。它是一種相推理方法。其設(shè)計(jì)模式是直接利用以往的設(shè)計(jì)實(shí)例而不是直接利用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)?；贑BR 的注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過(guò)程如下： 檢索模具整體框架事例庫(kù)，查找相似的事例。 若找到相似的事例，利用當(dāng)前注塑件與相似注塑模事例的注塑件之間的差異，通過(guò)基于規(guī)則的方法來(lái)改寫(xiě)事例，產(chǎn)生一個(gè)當(dāng)前注塑模的整體結(jié)構(gòu)框架，否則由用戶自己創(chuàng)建一個(gè)整體結(jié)構(gòu)框架。 對(duì)于注塑模整體結(jié)構(gòu)架

15、中每一個(gè)組成零件和組件，通過(guò)檢索零件和組件事例庫(kù)找出相似的事例。 如果找到相似的事例，則根據(jù)當(dāng)前注塑件與事例的差異，通過(guò)基于規(guī)則的方法改寫(xiě)事例，產(chǎn)生當(dāng)前模具的零件和組件，否則由用戶定制，產(chǎn)生零件和組件。 根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)框架，裝配模具的零部件，產(chǎn)生完整的模具。 將設(shè)計(jì)結(jié)果作為經(jīng)驗(yàn)存入相應(yīng)的事例庫(kù)中。3.3.2 基于模型推理技術(shù)MBR技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在早期，以面向過(guò)程的方法進(jìn)行編程時(shí)，MBR被定義為模擬。即以計(jì)算機(jī)建立一個(gè)真實(shí)世界進(jìn)程的系統(tǒng)模型，由于系統(tǒng)建模是編程必要的步驟，MBR被逐漸淡化。但是隨著面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)的出現(xiàn)，隨著面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法( Object

16、 oriented Analysis and Design, OO A /D)的提出，MBR又被注入了新的活力11。MBR技術(shù)在建模上可由整體到局部分為： 組織模型：負(fù)責(zé)分配和調(diào)度整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的功能； 模塊模型：用于進(jìn)行變換、嵌套、組合以產(chǎn)生復(fù)合輸入問(wèn)題的解； 組件模型：用于進(jìn)行組件的功能特征和物理特征的構(gòu)建及調(diào)試。MBR技術(shù)在理論上采用約束系統(tǒng)進(jìn)行推理。首先，運(yùn)用組件描述語(yǔ)言( Component Description Language, CDL)將組件的約束特征描述出來(lái)；然后，將約束特征轉(zhuǎn)化入并行約束編程( Concurrent Constraint Programming , C

17、CP)框架，即約束系統(tǒng),進(jìn)行推理。CCP框架將輸入問(wèn)題的外部約束與組件及模塊間的內(nèi)部約束進(jìn)行匹配、組合最終得到輸出結(jié)果12。4 總結(jié) 一個(gè)先進(jìn)的知識(shí)管理系統(tǒng)的引入，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑模設(shè)計(jì)知識(shí)的管理，能夠從不同程度上提高生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)效率。而基于多種繪圖軟件的注塑模設(shè)計(jì)的應(yīng)用能夠使注塑模設(shè)計(jì)在一個(gè)更全面的平臺(tái)上得以更全面、更廣泛的實(shí)現(xiàn)，能讓注塑模設(shè)計(jì)更完善13。參考文獻(xiàn)1MATIN I, HADZISTEVIC M, JANKO H, et al. A CAD/CAE-integrated injection mold design system for plastic productsJ.

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