基于ProE的電話機底座注塑模具設計【說明書+PROE+仿真】

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Bruck Tobias Holzschuh 機械工程部門 馬里蘭大學 4 　服從的聯(lián)接設計和制造業(yè) 4.1　 聯(lián)合類型A （1 DOF自轉(zhuǎn)） 4.1.1　設計 當設計師根據(jù)設計指南和制造業(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）。在次設計有兩種共同的方式合并到此設計系統(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。這種幾何關系允許關于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 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)造復雜的3DOF接口。這個方法的模具設計與用一個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，使用復雜幾何為接口。 4.4 服從連接的一般設計指南 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，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。這個特征帶領我們總指導路線：如果在造型階段一個巨大的手工操作需要在接口處設計接口合并幾何學連接。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數(shù)量幾何學集成接口。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。在這個設計完成品的幾何仿造原始的設計幾何。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移動提供了回復力，以便穩(wěn)定位置設為關閉位置。 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。在這個設計中夾子獲得的壓縮力直接地與軟材料彈性有關。使用接口的這個類型，通過軟材料選擇控制相當數(shù)量的夾緊力是非常容易服從原始的設計，當通過簡化在被重新設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) 當設計引線連接，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?shù)奈恢?。然后IE-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設計的可行性和必要性。在每個設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。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 設計 在第二個專題研究，電動子系統(tǒng)設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。被重新設計的服從系統(tǒng)的目標將是當仍然維護聯(lián)合動力學時減少零件的重量和裝配作業(yè)。如圖41是原始設計的一張分解圖 新的設計在形狀和相對大小仿造原始的設計基礎上保存功能。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）服從設計通過使用a在相鄰同類部分微觀接口與一圓橫截復合體積減少零件的數(shù)量。原始的設計包括14個被裝配的部分，新的設計包括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說明設計中獲得的相對聯(lián)合運動與原始的設計要求比較。 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 原始的設計的分解圖 圖42 重新設計了服從的系統(tǒng) 形象化作為簡單的壓力連接。然而，這個聯(lián)合類型可能導致改變和洞調(diào)動一樣有復雜形狀組成。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)量是我們設計中在堅硬材料埋置中的唯一連接。既 圖43 再設計分解圖 然我們有使用造型方法，當您集成復雜形狀和多個核心時我們將演示出現(xiàn)的困難。當設計一個模具為復雜結(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計零件被排列連接它將是容易的。第一步在這個對準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計過程。例如多片斷模具設計師（MPMD）將是容易，導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 這個例子是相當復雜的，并且對位移要求習慣測試裝置創(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 一個原始的模子設計為電動子第2部分。 b新的模子設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系，它對應的共同財產(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，要求最小的應用力和大偏折應該最大化長度，并且應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 期望應用的裝載概要和對應的飛行連桿 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 參考文獻 1.AnanthasureshGK,KotaS（1995）Designingcompliantmecha-nisms. 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