基于ProE的電話機底座注塑模具設(shè)計【說明書+PROE+仿真】
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附錄A譯文
多材料服從的機制制造業(yè)
使用多材料造型
Regina M. Gouker Satyandra K. Gupta.
Hugh A. Bruck Tobias Holzschuh
機械工程部門
馬里蘭大學(xué)
4 服從的聯(lián)接設(shè)計和制造業(yè)
4.1 聯(lián)合類型A (1 DOF自轉(zhuǎn))
4.1.1 設(shè)計
當(dāng)設(shè)計師根據(jù)設(shè)計指南和制造業(yè)的基本特征規(guī)定決定幾何接口時,能確定其工作狀態(tài)開通或是關(guān)閉。因為在借口上所有可能的、不可能的選擇被聚焦,都可在圖紙上描述成三個不同類型:平的、圓柱形和復(fù)合體。這些聚焦接口是重要的,軟的材料由堅硬材料不充分地填充,是方便擴展和收縮的必要方式。在這個部分一些簡單例子來劃分設(shè)計特征和制造方法。第一個例子是一個轉(zhuǎn)動自由度(DOF)。在次設(shè)計有兩種共同的方式合并到此設(shè)計系統(tǒng)里。在第一個例子中,一個長方形橫斷面沿借口制約行動,可沿Z軸小緯度轉(zhuǎn)動,相比之下更易沿Y軸更大的轉(zhuǎn)動。在圖21中,連桿只能關(guān)于Y軸轉(zhuǎn)動。
圖21 1 DOF行動獲得與平的接口
軸A相似的方法達到預(yù)期的運動要求。圖22這個方法包含一個圓柱型接口,軟材料采取一個小圓筒的形式由硬材料包圍。重要的是在這些例子中每個平借口都可以工更復(fù)雜的借口替換,只要有相同的相鄰橫截面,圖23顯示的就是這個類型的組合接口。
4.2 聯(lián)合類型B(2 DOF自轉(zhuǎn))
4.2.1 設(shè)計
下一個示例2個轉(zhuǎn)動自由度。在圖24中,一個平的接口與正方形橫截面可以
圖22 1 DOF行動獲得與一個圓柱形接口
圖23 1個DOF組合接口
圖24 2 DOF行動獲得與一個平的接口
圖25 2 DOF行動獲得與球狀接口
圖26 2 DOF組合接口
用于達到要求。這種幾何關(guān)系允許關(guān)于Y軸和Z軸自轉(zhuǎn),達到限制這些軸的組合上的自轉(zhuǎn)有圖25中。一個球狀接口的交錯法為這種轉(zhuǎn)動使用。由于球形的幾何連桿現(xiàn)在是在Y軸和Z軸兩個軸的組合面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。同樣,更多復(fù)雜接口可以用DOF自轉(zhuǎn)顯示出來如圖26。
4.2.2 制造方法
滑的核心或可移動的核心制造方法,相似與在“處理概要”中顯示的方法,既與一個平借口創(chuàng)造聯(lián)接。對于一個更加復(fù)雜的接口,例如球狀接口,必須使用洞調(diào)動方法。起初必須創(chuàng)造,然后手工或機器人轉(zhuǎn)移球形到第二個模具階段。創(chuàng)造相似圖26的零件使用洞調(diào)動方法。為2 DOF連接以僅關(guān)于Y軸和Z軸(不是組合軸),滑的核心發(fā)法是達到這一運動的最宜最快揭的方法。
然而,達到自轉(zhuǎn)關(guān)于這些軸的組合,使用洞調(diào)動方法最好。 雖然這個方法要求增加手工的操作,行動的這個類型造成 另外的重音發(fā)生在接口。兩幾何學(xué) 連結(jié)并且化工接合處理裝貨的這個類型。
4.3 聯(lián)合類型C (3 DOF自轉(zhuǎn))
4.3.1 設(shè)計
達到Y(jié)軸與Z軸組合的第四個方法是將一個平或者復(fù)雜的接口用一個圓斷面顯示在圖。28 這種方法可能也用于獲得第3個DOF自轉(zhuǎn) X軸是對扭轉(zhuǎn)或者扭轉(zhuǎn)力行動的用途而被創(chuàng)造的X軸。這連接由一個圓柱型接口達到類似于第一個例子但安置了不同的環(huán)節(jié)。圓接口是沿X軸對幾何限制行動最少的,另外它不介紹關(guān)于Y和Z軸的限制性自轉(zhuǎn)。有一個一般規(guī)則的服從機制。越大相當(dāng)數(shù)量軟材料被介入系統(tǒng),零件越容易彎曲變形,所以更長的服從部分更傾向于彎曲和轉(zhuǎn)彎更容易的較短的部分。平的接口在圖28可以被一個復(fù)雜接口替換顯示圖29。
圖28 3 DOF行動獲得與一個圓短剖面和平的接口
圖29 復(fù)雜組合的個例子協(xié)調(diào)與圓短剖面和延長的長度
4.3.2 制造方法
在圖30中 ,滑的核心方法用于以一個圓橫截面創(chuàng)造平的接口,必須用調(diào)動方法創(chuàng)造復(fù)雜的3DOF接口。這個方法的模具設(shè)計與用一個DOF組合接口的那些是相同的。
圖30 創(chuàng)造3 DOF平的接口的鑄造的方法以圓橫斷面。一個核心位置為初級。
b鑄造了部分初級和核心位置為第二階段。c發(fā)生的零件
3 DOF連接在所有特定時刻將承受多個力量,它一定能承受扭力,同時裝載所造成的張力和彎力。出于對這個聯(lián)合類型的本質(zhì)和可能的用途,建議它配置聯(lián)合幾何學(xué)和化工,這個方法與用一個DOF組合的方法是相同的。并且與化工結(jié)合,所以推薦為創(chuàng)造連接這個類型的方法是洞調(diào)動法,使用復(fù)雜幾何為接口。
4.4 服從連接的一般設(shè)計指南
在服從連接中有沿自轉(zhuǎn)所有軸的極限轉(zhuǎn)動。顯示的例子,假設(shè)沒有造成超出零件材料的原由彈性要求的碰撞,在沿Y和Z軸的自轉(zhuǎn)被限制,為扭轉(zhuǎn)限制在沿X軸自轉(zhuǎn)的材料強度范圍內(nèi)。然而,在旋轉(zhuǎn)連接中,一個小極限的自轉(zhuǎn)總視為一個小運動。通過轉(zhuǎn)動獲得的運動直接與力臂長度相關(guān),顯示在圖31所以,小量的旋轉(zhuǎn)在結(jié)構(gòu)中可視為許多運動。這意味這旋轉(zhuǎn)的服從連接比平移的服從連接對設(shè)計更有用處。
圖31 配置的例子,大距離可以得到以少量轉(zhuǎn)動
使用造型方法主要影響每個階段的重要時間特征創(chuàng)造部分。最小的操作,例如可移動和滑的核心方法需要較少的初級硬化時刻。較少硬化的時間使第二階段在兩材料接口處更快創(chuàng)造交互連接。在另一方面要求很多操作在階段之間,例如洞調(diào)方法的操作,要求更長的硬化造型階段并且使較少的物質(zhì)黏附在接口處。這個特征帶領(lǐng)我們總指導(dǎo)路線:如果在造型階段一個巨大的手工操作需要在接口處設(shè)計接口合并幾何學(xué)連接。在決定使用哪個方法之前,它對實驗中特定材料確定交易參量是一個重要的因素。這些交易包括(a)在中期階段接口的尺寸恒定,(b)零件的整體尺寸恒定和(c)接口的力量在每個階段結(jié)束。在中間階段接口的尺寸恒定性提到多展性和靈活的初級部分,它將被操作入第二個階段,且第二階段是跳動的。如果零件此時展性太強在第二材料上將因操作和壓力產(chǎn)生表面缺點。要測量這個參量,你必須在鑄造初級的不同間隔時間內(nèi)測量初級的幾何變形。圖32顯示在不同的間隔時間的變形例子。整體尺寸恒定性需要相當(dāng)數(shù)量幾何學(xué)集成接口。要測量尺寸恒定性必須從化工結(jié)合任意鑄造零件。
當(dāng)確定哪個模具調(diào)動方法到用途時考慮三維因素也是重要的(a)軟、硬物質(zhì)部分的形狀(b)接口的形狀(c)每個零件的大小。例如重心方法要求小量的軟材料并且有一個相對簡單的接口零件?;暮诵姆椒?,當(dāng)零件要求相等的軟、硬材料并且有相對簡單的接口時使用。對于第一個方法,一般手工操作為更加復(fù)雜的接口。表1造型方法的類型可以根據(jù)聯(lián)合接口類型使用。在以下研究中使用了重心方法和洞傳遞成型方法。
5 專題研究1:夾子
5.1 設(shè)計
第一個專題研究,夾子,展示怎么對服從的用途減少零件和裝配作業(yè)的數(shù)量。首先描述是設(shè)計零件和連接的必要環(huán)節(jié)。這部分被塑造在一個同類的三部分夾子,如圖33。第一部設(shè)計速寫完成品的幾何,然后確定力量的大小和期間的種類和他們產(chǎn)品的運動。在這個設(shè)計完成品的幾何仿造原始的設(shè)計幾何。這保證維護幾何影響的所有功能參量。這部分運動是為了夾子反復(fù)移動提供了回復(fù)力,以便穩(wěn)定位置設(shè)為關(guān)閉位置。
要做這部分,1 旋轉(zhuǎn)自由度的連接在圓桶的形狀中被合并到零件的最基本的結(jié)構(gòu)里。為了連接這個類型材料被安置在一個臨界面需要相對運動。零件沿組合的X和Y平面,由于在Z軸上旋轉(zhuǎn)的軟材料有自身的彈性強度,但被壓制聚合。在這個設(shè)計中夾子獲得的壓縮力直接地與軟材料彈性有關(guān)。使用接口的這個類型,通過軟材料選擇控制相當(dāng)數(shù)量的夾緊力是非常容易服從原始的設(shè)計,當(dāng)通過簡化在被重新設(shè)計的整流器裝配使用降低2/3。
圖32 不同程度接口的尺寸恒定性級間, (a)高度
被變形到(c)沒有畸變
圖33 傳統(tǒng)被鑄造的夾子的例子
5.2 制造業(yè)
當(dāng)設(shè)計引線連接,一個可移動的核心和下落核心被選擇了,因為有時這部分需要少量的軟材料,并且需要的接口是非常簡單的。如圖35這部分要求兩個模具片段和一個可移動的核心。首先模具片段與核心結(jié)合并插入適當(dāng)?shù)奈恢谩H缓驣E-72DC被鑄入模具。核心去除1.5H以后并且IE-60A被鑄入剩余的模腔。在10個多小時之后造型如圖36.和最后被鑄造的部分顯示在圖37去除金屬彈簧。
5.3 分析
一旦零件被創(chuàng)造了測量機制的裝載位移將反應(yīng)設(shè)計的可行性和必要性。在每個設(shè)計中一個被裝配的夾子通過相同測試進行核實相似性、開模反應(yīng)。通過鑄模和開模兩個階段得到夾子如圖38。要求開模力量大于服從設(shè)計約為250%,表明被裝配的鉗位有更加巨大的夾緊力。這可以歸因于兩個夾子大小上的區(qū)別,為服從的夾子選擇軟材料以區(qū)別剩下的部分。服從夾子反應(yīng)比被裝配的夾子滯后很多,這大概因為缺乏鉸鏈和金屬的限制。這些結(jié)果表明精確的控制服從夾子的機械反應(yīng)在中間裝載中將更加容易。
6 專題研究2:電動子系統(tǒng)
6.1 設(shè)計
在第二個專題研究,電動子系統(tǒng)設(shè)計了以能仿造自由程度如圖39所有顯示了一個式樣直升機電動子系統(tǒng)和服從的行動范圍,電動子系統(tǒng)在運動學(xué)上被認為等值對模型系統(tǒng)。沒有做企圖匹配電動子的動力學(xué)特征。如圖40電動子系統(tǒng)驅(qū)動點、中心轉(zhuǎn)動軸和伺服板材全部在服從和模型系統(tǒng)之間保持一致。被重新設(shè)計的服從系統(tǒng)的目標(biāo)將是當(dāng)仍然維護聯(lián)合動力學(xué)時減少零件的重量和裝配作業(yè)。如圖41是原始設(shè)計的一張分解圖
新的設(shè)計在形狀和相對大小仿造原始的設(shè)計基礎(chǔ)上保存功能。兩個垂直部分替換在原始模型上的二連接并控制飛行壓力角度。彎曲的服從連接替換二連接的引線連接并且控制旋翼轂角度(圖42)服從設(shè)計通過使用a在相鄰?fù)惒糠治⒂^接口與一圓橫截復(fù)合體積減少零件的數(shù)量。原始的設(shè)計包括14個被裝配的部分,新的設(shè)計包括2份:電動子第一部分和電動子第二部分。這些零件用一短期適合的連接。完全電動子系統(tǒng)連接(通過連接)到伺服板材。圖44和45說明設(shè)計中獲得的相對聯(lián)合運動與原始的設(shè)計要求比較。
圖34 服從的夾子CAD圖畫
圖35 模具為服從的夾子
圖36 鑄造的序列為服從的夾子: 2模具容量和1個可移動的核心是聯(lián)合的(a), IE-72DC被射擊入模具導(dǎo)致部分(b), 2模具容量被再結(jié)合沒有可移動的核心(c),IE-90A被射擊入模具導(dǎo)致部分(d)
圖37鑄造了服從的夾子
圖38 力量的圖表對位移為被鑄造的服從的夾子和被裝配的夾子
圖39 短笛微電RC直升機
6.2 制造業(yè)
服從的電動子提供需要獨特的造型挑戰(zhàn)。由于這個模具的復(fù)雜,洞調(diào)動方法是使用最容易的可能造型方法。第一步到解決這個復(fù)雜模具將插入必要的所有必須的核心消滅咬邊。所有咬邊去除之后在模具下我們可以開始打破聯(lián)合類型。這部分,有三服從的片段。如圖46.模具可以打破下面兩個簡單的洞調(diào)動問題。第一個連接類型如圖46a與壓力模具是非常相似的用途如圖29,洞調(diào)動方法看如圖3.這個連接是用于連接電動子第一部分兩個地方到伺服板材。因為它有復(fù)雜的形狀。第二連接類型,如圖46b是一個以更加
圖40 原始的直升機旋翼轂的CAD版本
圖41 原始的設(shè)計的分解圖
圖42 重新設(shè)計了服從的系統(tǒng)
形象化作為簡單的壓力連接。然而,這個聯(lián)合類型可能導(dǎo)致改變和洞調(diào)動一樣有復(fù)雜形狀組成。如圖3.二核心被插入模具去除咬邊部分,以一起連接的圓橫斷面為兩種復(fù)雜的聯(lián)合配置劃分。要減少調(diào)用操作的數(shù)量是我們設(shè)計中在堅硬材料埋置中的唯一連接。既
圖43 再設(shè)計分解圖
然我們有使用造型方法,當(dāng)您集成復(fù)雜形狀和多個核心時我們將演示出現(xiàn)的困難。當(dāng)設(shè)計一個模具為復(fù)雜結(jié)構(gòu)時例如看時的旋翼轂例子,部分2.它是重要排列聯(lián)接,在這種情況下他們是更容易地。例如,如果有沿模具的主要分開飛機設(shè)計零件被排列連接它將是容易的。第一步在這個對準(zhǔn)線過程中將確定模具的主要分開飛機。要完成此,考慮到最
圖44 飛行連桿自轉(zhuǎn)比較, flybar角度15°,服從的系統(tǒng)(被留下),原始的模型(正確)
圖45 旋翼轂自轉(zhuǎn)比較,服從的系統(tǒng)(被留下),原始的模型(正確)
終產(chǎn)品的模具容量是必要的。各種各樣的分開飛機可能手工然后用CAD實驗而不是手工創(chuàng)造分開飛機使用一個自動化的模具設(shè)計過程。例如多片斷模具設(shè)計師(MPMD)將是容易,導(dǎo)致品種可能的模具配置[16] 在主要分開飛機被選擇之后在所有可能的情況下應(yīng)該沿那架飛機排列聯(lián)接.如圖47. 直升機電動子聯(lián)接和核心用這樣方式排列需要二架分開飛機。在核心被插入入電動子第2部分之后,這個聯(lián)合類型能看作為一個圓橫斷面復(fù)雜組合接口。因為這聯(lián)接是獨特的彎曲使分開平面創(chuàng)作聯(lián)接服從的部分更加困難。如圖48. 它被看見為電動子第二部分的功能使它難限制分開飛機的數(shù)量所需要的幾何配置。為了幫助使模具片斷減到一架線性分開飛機使用所需最小的數(shù)量。如圖49.模具數(shù)量從六個減少到四個。
為新的服從電動子系統(tǒng),在模具階段可以制造每個電動子零件,進去最初的模具階段為電動子第一部分和第二部分,服從材料IE90A,(參見圖50).軟材料留給硬化,直到它達到能夠足夠第二次鑄入聚合。從模具被去除5H以后為初級IE-72DC用于第二個模具階段。為這個階段軟材料被插入安全模具。模具被裝配并且第二階段是鑄入(圖47 48)。在5個小時以后伺服板材和模具階段可以同時被制造。服從的電動子系統(tǒng)可以裝配與一短冷期適合的連接。電動子第二部分短冷期的軸承在電動子第一部分。完全服從的電動子系統(tǒng)用伺服板材連接(圖51)
圖46 服從的聯(lián)接的模具
6.3 分析
這個例子是相當(dāng)復(fù)雜的,并且對位移要求習(xí)慣測試裝置創(chuàng)新性。我們使用有限基于Pro/Mechanica軟件分析機制。
圖47 模具為第二階段電動子第1部分。 一張分解圖。b擴展視野
圖48 模具為電動子第2部分,分解圖第二階段
圖49 一個原始的模子設(shè)計為電動子第2部分。 b新的模子設(shè)計用非線性分開飛機
為了更好的了解服從機制的大小和形狀之間的關(guān)系,它對應(yīng)的共同財產(chǎn)----被評估的系列模型。七個模型創(chuàng)造以維度和新的創(chuàng)造價值為每個模型,在Pro/Mechanica和一條指定的線位移的條件下測量不同的裝載力 。圖52用于模型的參量顯示和價值如表2。
在每個模型上分析動力學(xué)以后旋轉(zhuǎn)桿偏移,自轉(zhuǎn)角度可以是堅定的變形以各種各樣的連接。圖54顯示自轉(zhuǎn)角度怎么改變作為長度直徑和新的模數(shù)的作用。我們通過手工應(yīng)用力進行測試。
憑上述測試我們相信如果你想優(yōu)選彎曲的情況,要求最小的應(yīng)用力和大偏折應(yīng)該最大化長度,并且應(yīng)該減到最小直徑和新的模數(shù)與射線的彎曲理論是一致的。如果要求它是較不敏感的生效連接,將需要一個短的服從部分與一個大直徑高彈性模量。這幾何也將對在接口處軸向載荷有好處。
圖50 a, b首先鑄造階段為電動子第1部分。 c首先鑄造階段對電動子第2部分
圖51完成的部分
圖3 洞傳遞成型方法。 一個模子為初級。b從初級去除部分和插入物入第二階c傾吐第二材料入剩余的洞。 d發(fā)生的零件
圖52 期望應(yīng)用的裝載概要和對應(yīng)的飛行連桿
圖54 飛行連桿測試結(jié)果力量對反映角度: 長度變化了(a),直徑變化的(b),彈性模數(shù)變化的(c)
表1 接口類型對造型方法
表2 變化了用于聯(lián)合分析的參量
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附錄B外文文獻
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