外文翻译-在多材料注射模设计中要综合考虑可制造的工艺性

编号： 毕业设计 (论文 )外文翻译 （译文） 院 （系）： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 2014 年 3 月 9 日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 1 页 共 30 页 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 1 页 共 30 页 在多材料注射模设计中要综合考虑可制造的工艺性 帕尔班纳吉，栗学军，格雷格福勒， . 械工程学院和系 统研究所 马里兰大学，大学园，美国马里兰州 20742 摘要 多材料注射模不同于传统的注射成型过程，在注射成型的第二个和后续阶段期间已经存在了一个成型零件。因此，在设计多材料成型时，需要另外考虑并解决其工艺性能。在本文中，我们首先提出一种方法，有系统的确定多材料成型中独特的成型工艺过程和设计原则，以避免这些潜在的工艺性问题。 然后，我们提出了一个全面 的工艺 性分析方法，既包括传统的单一材料成型规则以及已经被确定 的 多材料成型规则 。我们的分析表明，有时需要对传统的规则进行废除或者修改。最后，对于每一个新的可制造性问题 ，本文介绍自动检测潜在的事件和产生的重新设计的建议的算法。这些算法已经应用在了计算机辅助制造性分析系统。本文提出的方法适用于模具成型上的多点喷射。我们认为本文介绍可制造性分析的技术将有助于减少产品开发时间多使用在注塑成型材料中。 关键词 ： 自动制造性分析；产生重新设计建议；多材料注塑成型。 1 引言 在过去几年，各种多材料注塑成型的（ 具已经出现在适用在不同部分有不同的材料制成的对象类制造多材料实物。由于制造和装配步骤是在模具内部，要使进行装配作业和生产周期时间显着减少。此外，要事产品质量得以提高， 而制造缺陷的可能性，总生产成本可尽量减少。在多材料注塑成型模具中，多种不同的材料注入到一个多阶段的模具。在成型阶段是不能使填补在一次成型阶段暂时封锁的。在第一次注射材料阶段后，一个或多个模具封锁的部分打开和下料注入。这个过程一直持续到所需的多种材料的部分生成 乎每一个行业（如汽车，消费品，玩具，电子，电动工具，家电），使传统单一材料注射成型（ 程的使用开始使用多材料成型过程。一些常见的应用包括：多颜色的物体，皮芯安排，模内装配对象，软触摸组件（刚性基板部分）和选择性遵守对象。每个应用程序种类 的典型例子如图 1 所示 。 从根本上有三个不同类型的多材料成型过程。在多材料注射成型中多组分注塑成型的也许是最简单，最常见的形式。它涉及到在单一模具相同的或不同的浇口位置同时或顺序注入两种不同的材料。多点注射成型（ 是最复杂和适用于多材料注射成型的过。它涉及到不同的材料注入地进入指定的序列，其中模腔的几何形状可部分或完全改变模具之间的序列。多模成型只涉及周围之前制造的注塑塑料零件树脂。与多材料注射成型这三个阶段都大大不同。每个特定的多材料注射成型的过程需要其自己的一专桂林电子科技大学毕业设计（论文）外 文翻译译文 第 2 页 共 30 页 用设备，但一定的有一个同时满足多 材料注射成型的设备要求。本文介绍的技术适用于在多模成型和多点喷射成型。 目前只存在有限的文献，描述如何设计成型多材料的实物。因此很少有设计师们知道需要的知识来如何做到这一点。考虑一个由两部分组成的 A 和 B 部分是由多材料成型生产装配的例子。事实上，很多用户认为，如果新的 A 部分和 B 部分满足传统成型的规则，然后组装 可塑性也将使多种材料成型。可塑性是指通过该装配（或部分）可以成型一个或多个多材料成型（或单一材料注射成型）的进程，例如，满足基本功能和审美要求的零件或装配或模腔形状是可以改变的不损害模具件（即模具可 以被打开，毛刺可能被去除，然后模具可关闭） 。然而，这种概念并不总是正确的。图 2 显示了一个装配是由多材料的成型。在这种情况下，两个部分可以单独成型没有任何问题。但是，他们作为成型装置在使用过成型过程导致制造问题。成型后在第一阶段内的一部分，它不可能实行第一阶段的部分而其作为注入塑料将在内部流动和破坏本已成型的部件 针对多材料成型中具体解决制造中遇到的问题。检测这个问题和相应的新设计的建议将在 所述。 另一方面，也有多材料成型，而至少一个或部分会不会被用作为一个 传统的成型件零件。然而，这部分可以成型时，作为装配的一个组成部分进行。图 3 强调了这种情况。虽然传统的塑料注塑规则的应用将得出的结论是零件 B 不能被制造，但它可以通过选择适当的 模具成型序列组装。例如，在这种情况下，我们首先需要模具分为 A 部分和 B 部分，然后用二次注塑模具操作。 多材料注射成型明显不同于单材料注射成型的原因可以作如下解释。第一阶段已成型的（ A 成分）的一部分在第二成型阶段充当“模块”。因此，在目前成型阶段，塑料模块存在于除了一块金属模块件。因此，这第二个阶段是从根本上不同于传统的单一材料注塑性质 。图 4 说明了在潜移默化中的两个回转滚筒多材料注射成型成型阶段的条件了的情况。虽然在这两个型芯的形状保持一致的阶段，型腔形状的变化，在第二次注射中已经成型零件作为一个额外的“模块”。 此外，第一阶段的部分，作为塑料“模块”的是不与总装配分开。这迫使我们要避免应用上被称为总毛重的整体形状的某些部分的传统造型设计的一些规则。按总目标，我们指 的是固态物体由两部分正规化联合创建组成。这就是为什么，只是确保第一阶段的部分总形状可塑性而不解决这个问题了。图 5 说明了这一情况，盲目地检查总目标所有的分型面的表面反而会使 我们误认为它不能被成型。事实上，这并非如此，我们应该只需要测试在该成型阶段成型面被再成型（即从模具件隔开），同时确定一个可行的成型于上述讨论工序。 基于上面的讨论，我们得出这样的结论我们需要新的方法来分析制定多模实物可制 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 3 页 共 30 页造性。在当前的论文中，我们只考虑可制造性问题产生的原因是成分的形状和总毛重。图 6 显示了侧向分型面制造问题的一个例子，他们需要被去除，以形成一个可行的成型序列。在该对象的总图所示侧向分型不能由任何多模成型的过程中制造，由于这两个成分在深内侧向分型都不是可塑性的。轻微的成分重新设计使我们能够进 行多材料注射成型的运作，成分 A 可先注射然后注入成分 B，只要有类似的熔点或 A 比 B 组在较高温度下熔化。第三阶段系统的驱动第五阶段的出现在多材料成型中取得的新的制造问题，从国家过渡的过程流程图代表成型工序流。在开发一个系统的可制造性分析方法，接下来的任务是开发应用这些新规则的详细办法。一个全面的方法概述如何以及何时新的多材料成型设计规则需要应用和传统的单一材料成型的规则必须适用，修改或抑制已在第4 节中提出。最后，算法提出检测这些违反的规则，并产生在第 5 节重新设计可行的建议。所有的算法已经实现了计算机辅助制造性分析 系统。最后，我们在第 6 节说明了本文的贡献和局限性。 2 相关研究 各种各样的计算方法都出现了提供软件辅助执行制造性分析 这种制度显着的差别是在方法，范围和复杂程度。看看其中一个范围是软件工具提供制造成本的近似估算。在另一方面是，进行详细的可制造性分析，并提供先进的工具，重新设计的建议。对于分析一个设计制造，现有的方法大致可以分为两类。基于形状规则，最直接途径 从设计说明书直接检查来确定不可行的设计属性。在间接或计划为基础的方法 第一步是生成制造性计划，然后评估计划可制造性设计的能力。在复杂交互的制造业务领域中这种方法是有用的。 一些领先的专业协会已公布了注塑塑料零件可制造性指导方针，以帮助设计师在产品设计阶段 虑到可制造性。波利 描述了所有主要的聚合物加工过程包括注塑成型，压缩成型和传递模塑质的可制造性设计规则。此外，诸如通用电气 司已产生自己的塑料部件设计准则。这种准则显示好的和坏的设计实 例。这就留给设计师的选择权，在有需要时运用它们。基本上有两种类型的准则。第一种类型是处理可制造性问题，而与第二类是处理部分功能。在这里我们将只涵盖第一类的准则。它们列举如下： a）内圆角应建立和角应为圆形，使熔融塑料畅顺流到的所有成分的部分。适用半径逐步过渡尽量减少与模具填充相关的取向度，从而在统一的模流 此外，这也避免了高应力集中问题。图 7 显示了如何设计对需要的部分进行修改，以消除尖角。 b）分型面必须仔细选择，使“分离”和金属“关闭”泄露可以减至最低。通常情 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 4 页 共 30 页况下，泄露（塑料材料固化泄漏 ）发生在分型面，那里的模具件直接接触对方。图 8 说明了如何在加加强劲肋的部分必须重新设计，以改变分型面的位置。从而改变了这个泄露形成的位置。在第一种情况，泄露沿所有运的部分，破坏了成分质量。然而，在第二种设计中他们发生在顶面，因此可以很容易地取出。 c）采用截面厚度薄而均匀，使整个零件可以以同样的速度迅速冷却下来。厚的部分比薄的部分需要更长的时间冷却。例如，在第一部分中显示在图 9 中，跟薄的部分比，较厚的热成型的路段将继续降温和收缩更多。这将会导致一定程度的内部应力的部分地方壁厚度的变化。这些残余内应力会导致翘 曲，降低使用性能。如果可能的话，必须重新设计要完全消除这种厚度的变化的部分。另外，在模具填充中锥形过渡可以用来避免残余应力，高应力集中和模具中急流转变。只要可行，截面厚度必须减少成型中取型芯的部分，并用加强筋，以弥补在较薄的部分刚度的损失 d）侧抽芯（侧型芯，型芯分离，斜导柱等）必须用于创建零件或侧向分型特征的部分，应重新设计以消除侧向分型特征。图 10 显示了一个塑料零件，侧向分型部位任何侧抽芯不能成型。在这个图中显示一个简单的重新设计解决了这个问题。 e）拔模角度需要给定垂直或近乎垂直的壁 以便零件可以从模具装置中轻松的拆下来。图 11 显示，错误的拔模角度，就不可能弹出零件。使用锥型的内向侧壁（向型芯方面）这个问题就会圆满解决。拔模角也大大减少了加工和零件磨损，由滑动摩擦以及划伤或擦伤（型腔）零件外表面很大程度上被消除。典型的，所需的拔模角度范围依赖于诸如深度拉伸，材料硬度，表面润滑性和材料收缩 参数。 计算注塑件的可制造性分析的工作领域主要集中于两个不同的领域。第一个领域是处理单一材料零件的重塑性。零件的重塑性是当模具打开它能够被很容易地从模具组装（型芯，型腔和侧向分型）弹出。 决定零件是否是能重塑相当于决定是否存在一个主要脱模方向，侧型芯和分型心组合，这样就满足重塑的标准。陈等人 绘了一个可视图找到一个可行的办法，尽量减少脱模方向的一边型芯的数量。辉 绍启发式搜索技术，选择一个分型面，型芯和插入内部分形。近似于内侧向分型的方法也已发展 基本思想落后于这些方法。为了找到潜在侧向分型使用了零件的识别技术。每个类型分型方向的选择都有其自己的特点。最佳的脱模方向的选择，是基于一些求值函数。 安等人 述的移动平均线，声音算法来测试一个零件，事实上，可塑性使用两件式模具（没有任何侧抽芯），如果这样，就获得所有这些可能的分型方向。在此基础上，埃尔伯等 展外形图上表示的算法来解决一般的自由形式曲面的形状，两件模具可分性问题。 经确定弧形（二维样条）边多边形成型性可塑性和分型方向。最近， 经提出了新的可编程 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 5 页 共 30 页图形硬件加速算法来测试零件的可塑性，并帮助重新设计的图形显示识别和分型。 述了计算的每一个多面体面临的全部可访问锥面精确算法。利用这些， 发了多件模具的算法设计。在自动多件式模具设计领域工作的包括陈和罗森 其他名人。 在第二个区域工作中的塑料流动模拟注塑成型过程。许多商业系统可以帮助设计人员执行可制造性分析。另外，像有限元分析系统，有限元分析软件，有限元软件包等，可用于预测和解决一些问题，如对某些零件的一部分强度是否足够的问题。由于在多材料注塑成型与单一材料成型在相同情况下出现这类问题，适当的商业 包装可以被用来克服它们。 3 识别成型问题的来源 许多不同的原因可导致在多材料成型中的可制造性问题。 因此包括材料的不相容性，在不同阶段的冷却系统的相互作用，喷嘴的分布位置，可塑性和推出系统的问题。在本文中，从多材料对象的形状导致我们主要集中在可制造问题。具体来说，我们侧重于出现在第二次喷射中由于内部的模腔塑料材质复杂的制造业并发症。本文描述的操作，适用于多点旋转滚筒喷射（图 4 和图 12 所示），多点刻度喷射（图 13 和图 14 所示），和二次成型过程（如图 15 所示）。 在这里需要注意的是，部分设计需要进行修改，大大取 决于对多材料成型的自然过程中，习惯的成型方法。图。 16 说明这个概念使用在三个不同的部分设计。第一个对象可以通过二次注塑成型过程，而第二个对象可以使用或者超模压成型或刻度式多点喷射成型过程。回转滚筒进程应该用于模具的最后一部分。因此，很明显，具体相关的设计过程规则在多材料注塑至关重要。现在让我们尝试系统地确定相应的可制造性设计规则，以便能处理这些问题的框架。这些设计规则将在稍后第 4 和第 5 部分，一旦问题被检测出来提供有意义的解决方案。一种识别所有的制造性问题的使用潜在电源状态转换，并研究失效模式的一种新方法将在 下面提出。这种技术的有效性，首先验证了比较确定的与传统注射成型响应方针的设计规则的故障模式。随后，采用同样的方法，在检测和诊断过程中的所有多材料注射成型潜在的可制造性问题。这项计划是关于全面的状态转换模型，它不忽视任何可能出现的问题，而产生多个异构物体的几何形状。 图 17 显示了单一材料注射成型的状态转换图。很明显，五个陈述完整的显示，可以获得成分合格的质量。四个常见的可能的失效模式（如图 17 和表 1 所示）。即使它们中的任何一个发生，有缺陷的部件将形成。这些模式已被映射到相应的矩阵表 1 所示。由此，设计规则已经缓 解了每个问题。也许应该注意这里指出一个特定的失效模式可以由多个问题和 /或单一的解决方案（设计规则）就可能足以去除多个引起的问题。这些问 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 6 页 共 30 页题以及相应的设计规则，现列举如下： 1）不完整的模具型腔填充：解决办法是，应该填充有尖角的地方。一个简单的方法可以用来检测这种角落和他们周围。如果这两个在两个边之间的共同交集点的切向量建立一个尖角，那么这相当于一个急转弯。在这种情况下，两个交集边缘一定要截断和必须建立小半径圆弧（圆角）加入截断部分，这样沿圆弧切向量趋势得到改变。 2）闪光的现象：分型面在交叉面上出现闪光是不允 许的，应避免此问题。不均匀的分层方法建议由 以 用来形成了具有平面和曲面零件分型面。由于闪光导致人体工程学和审美上的一些问题，零件应使产生的闪光可很容易地刮掉或减少。 3）存在的残余应力：壁厚应尽可能地薄而均匀以减少这个问题。内侧表面的三维变换零件几何形状可以计算以获得相关的半径的函数，即从内侧表面的距离到边界表面上的最近点。此函数直接给出所有沿周边的部分墙体截面厚度值（并因此变化）。 4）模具成型件之间的碰撞和塑料成分：第一设计原则是应重新设计，以尽可能消除这种侧向分型。如果这是不可能的 ，那么可行的一方的侧抽芯必须存在模具这样的区域 主分型方向上的法线方向几乎垂直的方向应该有足够的拔模角度。通常与零件是如此一致，主要的脱模方向与垂直轴线重合。分型面的识别需要做成锥形，然后实际上他们已经研究模具设计文献的普遍问题。从数学上说，我们希望给所有分型面一个拔模角度，其法线面的角度是接近 90 度垂直线，即角偏差小于一个临界值。虽然这种分析可以基于软件合理轻松地使用的技术，同样的事情可以更有效地利用硬件 点程序。 5）刀具磨损和零件损坏与以前解决问题的设计建议 规则是完全相同的，都需要解决这些问题。 因此，我们可以总结出这一方法使我们能够识别五种已经宣布在第 2 部分所列所有传统的模具设计方法的准则。因此，推断此为多材料成型工艺的想法是有道理。图 18显示了多材料成型工艺的状态转换图。在这里，而不是四个，多达八个失效模式可能会导致有缺陷的部件和一个可接受的多材料成型品质形成九个部分需要对象。相应的八个相应失效模式的问题（原因）和可能的解决方案（设计规则），已经在表 2 完成。 但是，可以预测的方案在这种情况下更加复杂。两种涉及到这里的问题，一些单一材料成型的共同点和一些特有 的多材料成型。此外，所有传统的模具设计规则不能适用于所有的成型过程。一些需要应用在第一阶段，一些应用在第二阶段，在这两个阶段的一些。同样，一些设计只需要考虑顾及到实体的重量，而有些要同时处理的一个或两个独立的部分。同样，某些单一材料注射成型的规则必须选择性使用的两个成分的某些面或总重量对象。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 7 页 共 30 页所有这些观察结果将直接在本节的图中介绍，在这里我们总结出基于实际的例子，一个完全新的可制造性分析框架要在多材料注射成型的进程发展中得出的推论。事实上，我们的模型清楚地表明，所有的新多材料注射成型的设计规则，以及在现有的 单一材料成型的准则修改，必须在第二个阶段是从根本上塑造什么是传统的注塑成型中遇到不同问题的事实。在第二阶段我们不仅必须删除并插入第二阶段新的模具件，模腔具有不同的外观。在成分 A 中一个永不拆除塑料“模件”的形式，在退出而不以任何碰撞，刀具磨损，而造成导致熔融塑料注射，冷却，物体总形状等其他问题。所有这些制造性问题介绍如下。 （ 1）不完全充填模腔 （ 2）对“脱模“和金属 “关闭” 发生闪光 “脱模“的面和金属“关闭”闪光不允许在两个成分中出现分型面交叉。 （ 3）残余应力的存在 匀的壁厚 （ 4）完成最后阶段中模件之间的碰撞和推出杆，刀具磨损，开模零件损坏，非交汇垂直的墙壁须成锥形，也就是说，它们应该有足够的拔模角度。 （ 5）其他模快之间的可能性的碰撞（和成品 /部分完成的对象），在开模和合模成型阶段刀具磨损和零件损坏，为了消除这些问题应该存在一个可行的成型序列。为了易于简洁容易的理解，今后这种一系列可制造性问题被称为不可行成型工序问题。 （ 6）在开合模和合模前不必要的摩擦在第二阶段的初期 所有的接触面的法线垂直于开模方向应该是锥形，以便 它会降低不必要的摩擦。 （ 7）在第二成型阶段额外的塑料出现“关闭”闪光，美观的交汇面不应该出现在金属跟塑料交汇的地方。挤出槽（即沟槽设计之间提供一个已经成型零件和模具）应该在这样的共同平面创建使第二个材料限制模具和在第一个组件完成的表面上不闪光。 （ 8）过度界面变形 - 无支撑的，薄片应该不存在。相反，支撑垫需要提供额外的硬度在第一个零件中，以刚性能够承受在第二阶段的注射压塑压力。 （ 9）额外的残余应力在总的实物中 - 彻底热应力和流体流动分析必须使用，必须使用模拟软件，以确定最佳的热管理解决方案（外部模具加热 和冷却），在第二阶段成型期间注意使本已成型塑料采取适当保温的效果。 一种新的五个可制造性问题和设计规则的详细描述如下。 可行成型序列 不可行的成型工序意味着多材料对象不能生产，因为拟议成型序列是不可行的。通常这个问题是由侧向分型特征的存在引起的，它体现在本身五个不同的方式。它们列举 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 8 页 共 30 页如下，所有这些原因在不同类型多材料成型过程已经归纳于表 3。 （ 1）这两个部分是由不同的材料组成，其中一个具有比其他更高的熔点。然后这个部分必须首先被塑造，如果它是非可塑性那么多材料成型无法进行。在其他部分和总目标的可制造 性在这种情况下并不重要。 （ 2）现在让我们考虑这两个组成部分是同一种材料（不同颜色）或有类似的熔点不同材料制成。如果两个部分都不是单独可塑性，那么没有可行的序列存在无法启动成型过程。 （ 3）如果表面需要在第二阶段脱模，多材料模具成型侧向分形制造是不可能的。 （ 4）除了上述三个条件，如果侧型芯表面第一阶段成分与第二阶段的组成部分任何一个面接触 ，或者如果这些侧型芯表面不创建与型芯有足够的接触，它产生了在旋转滚筒多点注射成型的问题。 （ 5）同理如果除了前三个条件，如果不存在任何在第一阶段的成分，就是不能共享第二 阶段组成部分，或者如果非共享部分不能由镶块得到，镶块多点注射成型就不能这样做。 图 19 明确突出了不同的多材料注射成型的处理这个不可行成型序列问题。假设我们被允许按照序列首先成型 A 然后再成型 B 面，考虑所有的组成材料，在图 19（ a）明确说明如何清除内部分型（造成需要脱模的表面）在 A 组份使我们能够进行二次注塑的操作。在图 19（ b）项，序列 A， B 有足够的接触面积为原来的部分设计过程与滚筒之间抓住型心和成分 A。通过轻微的修改成分的几何，这个问题得到纠正 。在图 19（ c）原件设计没有任何一个可以抓住侧侧滑块部分。因此 ，它需要突出的成分 B 使 A， B 成为一个可行的侧滑块推移。 另一个重要的考虑是如何用独特的多材料注射成型的连续阶段的模具来相互接触，并与部分完成组成部分。如果一个成分的几何设计不当，在关 /闭成型阶段有可能使单个模件和 /或成分之间的模具和塑料件过多的摩擦。这种摩擦都可能会损坏模具及零件和正在生产以及不必要的压模机压力。应当指出，如果拔模角度不正确使用，那么塑料件和模具之间的摩擦呈现在单一材料成型注射问题，因此可能导致更高的零件成本。然而，模具没有明显损坏。另一方面，两件模具钢摩擦在多材料 注射成型的情况下构成一个非常具有挑战性的问题，造成严重损失的摩擦模件。因此，这种摩擦是不能容忍的。 一个 简单的从摩擦的考虑和两个相应的重新设计不当的设计例子 如 图 20 所示。在图 20（ a）， 在模具开模 或 合模时 垂直模具墙会倾向于彼此之间摩擦以及第一 次注射材料 。这种效果是特别严重时，一块模具与塑料材料接触金属模件相互摩擦，是不可取的，但 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 9 页 共 30 页不是很危险时。为了避免这种情况，两种可能重新设计分别如图 20（ b）和图 20（ c）所示。 图 20（ b）为首选设计，所有双方的部件和模具的垂直交 接 已 减少 。薄壁部分是有可能在这种情况下。但 是，有时可能 需要 垂直 塑 壁从相对运动的 观 点 传递 。在这种情况下，可以实现妥协，如图 20（ c）所示。 壁 上的交 接 （其中摩擦效果尤为 糟糕 ）部分是锥形，其余部分保持垂直。这种设计在实践中行之有效的部分提供了 相当的壁厚 是用来承受因 推杆 缺乏 拔模 角度 的 额外压力。当然，这样的设计成本会很多 。 闪光的定义是多余的材料 在 成型 零件 上形成不良的表面和 /或边缘。 闪光 是一种人体工程学相关 测量 ，因为它 通常 是细而尖锐，引起不适，甚至划痕 /切口需要人工去除 。在一般情况下，应尽量减少 闪光 发生的可能性产品的设计，或 者将必须 将 手动成型（即通过 磨削 或 锉削 ）删除。闪灯时会出现一些脱熔融树脂通过模具薄 缺口 打在模腔 上 ，通常在 型芯 和型腔 交界处 。凝固的树脂，然后在缺口 成型 ， 而这个 部分是连接这些不必要的薄薄的塑料带弹出。 从图 21 可以看出，除了金属上 与 金属闪 光成型 接触面， 多材料注射成型允许 在金属上的塑料接触面 出现 闪光。由于金属 停止 闪光，塑料 停止 闪光可形成金属模具的任何地方 相遇 （ “关闭” ），如图 21（ a）所示塑料。 挤出 槽可以用来解决这个问题，图 21（ b）展示了一个对象，从外部美观重新设计确保闪 光 只在一个小腔 的 位置。 型面过度 变形 对于多才来哦注射成型分型面过度变形发生在第二个材料注射入型腔时。这个问题通常发生在二次成型或侧滑块成型过程。两个过程的成型阶段有不同的型芯和型腔。在第一个阶段后，附加的型腔在双方的部分完成对象形成：一个在型芯的侧面，另一个在型腔的侧面。因此，如果部分完成的对象，即第一个零件，沿开模方具有大的面积和小的厚度，在第二次注射材料高压下会产生弯曲。弯曲的部分将触模件，从而美观的质量将受到严重影响。此外，由于两种材料之间的分型面改变，柔软的表面和坚硬的型芯布置的使产品可能有更多的质量问题。图 22 显示了两个材料对 象在成型第一个零件时有一个薄的悬臂部分。这使得它在第二次成型阶段容易弯曲。筋的添加（如第二图所示）可以防止这种类型的分型面过度变形。 二个成型阶段额外的残余应力 塑料材料与金属模具件相比导热系数更低。这可能导致第二个组成部分非均匀冷却，其表面与模具件接触比表面接触先前塑造的第一个部分会冷却得更快。这反过来，可能导致更多的残余应力存在，热应力在第二部分，它将再次影响其使用功能。因此，为了尽量避免减少非正常应力，可用模流软件像塑料模流检测、模流结构、模流零件顾问等。应用于模拟流体流动和温度 /对象中的应 力分布。模拟结果将指导我们找出最适合 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 10 页 共 30 页的模具设计，其中可能包括适当的热管理综合解决方案。这个问题只是改变零件的形状不容易修复，并不会再后面的章节讨论。 4 可制造性分析方法 给定一个多材料对象，我们感兴趣的是确定潜在的可制造性设计不当造成的问题对象的实例。 我们假设输入以下可供分析的方法：一个多材料装配对象 O=（ （ ，多材料注塑成型过程的类型，模具设计和开模方向。模具设计生成使用 描述的技术。多材料对象可以建模为一个同质的零件装配。每个零件对象 配表示为实体模型，具有物质属性 之相关联。材料属性 义每个零件的同质材料类型。本文针对目前只有两种不同材料的物体。 正如已经提及的第 1 和第 3 部分，可制造性分析不能仅仅考虑做任何新的或孤立的传统设计规则。相反，两者结合的规则是明智的，要正确分析了 O 使用的 可制造性。所有的可制造性分析步骤可以归纳为一个已在以下各段解释的方法形式。我们的方法处理所有可能的情况下都能准确地得出的结论，不管它是否真实， O 采用多材料注射成型有或没有轻微的重新设计和重新调整操作。该原理和逻辑流程来自状态转移图如图 18 所 示。 我们的方法包括以下步骤： 1）首先，我们需要确保一个存在可行的成型序列（应用 规则）。这是通过使用 介绍的方法。这一步的结果也被用于在步骤 2 和 3。 2）应用传统注射成型 规则。 a）首先，我们在 利用 乏明显的棱角）、 免不良闪光）和保薄而均匀壁厚）的设计规则。 b）然后，我们需要仔细的应用 予正确的拔模角度）的规则。首先，我们找到所有垂直（或近乎垂直）的表面，分别让零件 表面是 后我们删除所有配合面（ 共有的表面），分别从 得 后，我们应用正确的草图（正如前面第三节的解释）在所有 表面上集 结合。数学上， 11 对象 第二个成型阶段，我们应该只应用拔模角度，这些垂直面（对象 O 的外部表面）接触模具件，这样对象 O 可以容易的从模具组件上拆下。这部分零件制图的设计往往大大简化。这样的例子如图 23 所示。由于内部零件 有一个垂直的主要的脱模方向，也没有必要锥化 外部的垂直壁（ 面）。因此， 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 11 页 共 30 页内部的结合面 不需要进行锥化。 3） 在 应用多材料注射成型特定的规则。 a）应用在 的设计规则（在 间锥化结合面）如 的详解。 b）同样，应用在 前在塑料上“关闭”金属结合面没有得到验证）和保没有无支撑的薄片存在）上的规则也适用，当有需要时，和 提到的规则作为指南。 c）最后，规则 要运用和适当的热管理方案（在 有描述）以确保零件获得均匀的冷却。 5 检测可制造性问题及生成重新设计 本节介绍了详细的算法，在第三部分描述的检测四个具体的多材料成型注射模设计的可制造性问题，并提供可行的重新设计的建议。检 测是通过检查是否满足相应的设计规则。应当指出，我们的方法不考虑对象的功能要求。设计人员需要确定这些建议从功能上看是否可以接受。 测不可行的成型序列 这一分节介绍一个方法确定是否存在一个多材料注射成型对象的可行成型序列。列的不可行性分析涉及成型确定是否存在一个可行的成型序列，该对象可以通过给定的多材料注塑成型工艺组成。如果没有这样的可行序列存在，则该方 法自动确定原因和产生重新设计的建议。一个做同样的正式算法描述如下。该算法的输入是完全一样的工艺性分析，与上一节所述的方法相同。输出可以是一个结论，即对象 O 使用任何的多材料注塑成型工艺都是不可塑造或一个可行的成型序列。 我们的方法包括以下步骤： a）检测移动平均线和主机板是否相同，如果不相同，是否有类似的熔化温度。如果回答以上任何几个问题都是肯定的，那么这两个零件都可以第一次成型。优先考虑的是一个具有较大体积和更大的一些特性（如筋、支承板、角撑板、顶杆等）。如果有一个更大体积而其他更大的一些特性，然后优先考虑 为实现充分的冷却，前者在第二阶段更困难。否则，该零件应拥有更高的注射熔点，让 定零件。 b）我们现在需要测试零件的可塑性。我们分析每一个侧向分型特征以验证他是否可行，且模具使用一个侧抽芯。对于这一步，我们使用的方法介绍如下。如果模具的任何一个侧向分型特征不可行，那么生成重新设计的建议是：“像 样删除侧向分型特征”。但是，如果这样的操作也未能重新设计（因功能需求或其他原因），那么我们得出这样的结论，由于创建了一个不可行的侧向分型特征使 可塑造。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 12 页 共 30 页c）如果前面的步骤成功，即 可塑性或者我们我们能 够创建一个可塑性类型，然后我们到步骤 d）。否则，如果可能（从熔点因素），我们现在首先试着塑造 后到 果这个序列可行（由步骤 b 测试），我们进行步骤 d）；否则，我们得出这样的结论，对象 O 多材料注射成型由给定的工艺不能进行塑造，并终止该算法。 d）总形状的可塑性将受到考验。再次，下文所描述的方法是用来验证模具的每一个侧向分型特征是否能够成型，只需要在第二个成型阶段通过表面脱模成型。如果任何这样的模具结构不可行，产生类似这样的重新设计的建议在步骤 b）中指出：“删除侧向分型特征，使得 O 是可塑性”。如果遭 遇到不可能创建侧向分型特征，我们打算使用二次成型工艺，然后转到步骤 g）。但是，如果可塑性是满足的，但旋转滚筒或多点注射成型镶块用来塑造对象，然后我们分别到步骤 e）或者 f）。否则，如果可塑性测试失败，我们再次得出结论， O 是不可塑性和终止该算法。 e）如果没有接触到第一个零件的侧型芯表面或第二个阶段零件的任何表面，这些侧型芯表面创建足够把握接触共同的型芯区域，使该零件可以收缩到型芯上，然后进行步骤 g）。少有几个毫米的投影沿开模方向要建立足够的接触。否则，如果可能的序列都没有尝试过，然后回去试试另外一个。另一方面 ，根据问题的原因，一个（或两个）以下提出了重新设计的建议：“修改第一个零件的设计，这样没有表面接触共同的型芯与第二阶段零件的任何一个面有联系”，“在侧型芯表面和共同的型芯之间为了创建足够的接触面积需要改变第一阶段零件的设计”。如果这样的重新设计无法完成，然后停止并报告说对象 O 使用 旋转滚筒 多材料注射成型工艺是不可塑造的。 f）如果存在第一阶段部分零件与第二阶段零件不能共享，这种非分享部分形成一个稳定牢固的镶块，然后转到步骤 g）。另外，就如同在步骤 e），如果两个序列没有看着，另一个应该被试过了。否则，最初产生重 新设计的建议是：“修改第一阶段的部分设计，以便它的一部分与第二个零件不共享，这部分是大到足以把握正确的镶块”。如果这样的重新设计是不可行的，然后结束，并报告模具 O 无法使用多材料注射成型工艺。 g）让获得成型序列表示 相应的材料属性表示 现在，我们将描述如何确定一个给定的侧向分型特征的可塑性。这种特征检测是使用在 描述的技术。我们开始角度适当的对象 Q（它可以是 O），侧向分型特征 F 是代表 n 个角度的设置： F= ， 在我们的分析，我们也可以利用主要的 脱模方向 +d 和 成型外壳（矩形框封闭模具装配）尺寸。 模具成型件的侧向分型特征不能沿着主要的脱模方向而没有相交部分。图 24 说明了这一个部分，有两个这样侧向分型特征形式的孔。因此，为了让一个可行的侧抽芯存在，在侧向分型特征 F 周围应该有足够的空间，使侧型芯首先转动并离开侧向分型方向且不同于 +d 和 完成这个转化后，侧型芯相对于 Q 部分沿其中一个主要分离方向 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 13 页 共 30 页移动。因此，两个转化需要从 Q 中完全脱离侧型芯。现在可以确定模具 f 是否可行，我们分别通过分析各侧向分型角度 于每个角度 F，我们计算两个向量的集 合，这样转动侧型芯可以将模具 果到了后面，所有这些集合的交集非空，那么我们可以得出结论 F 是可塑的，否则不是。这种方法的详情可参见 正如前面所讨论的第三部分，图 19（ a）、（ b）和（ c）显示了三个不同例子为了成型，成型序列不可行的问题将被检测，并分别检测旋转滚筒和技术指标。该对象显示在图 19（ a）的左边，由于存在不可能的模具侧向分型特征而不能被塑造成型。在这种情况下，重新设计的建议是：“消除在零件 的侧向分型特征 图 19（ b）左边显示的是又一个不可 能的模具对象，利用旋转滚筒多点注射成型为零件 A 侧型芯表面共同的型芯没有足够把握的接触面积。因此，重新设计的相应建议是：“修改型芯的侧面 改变 腔的时候仍然保持型芯的接触”。同样，图 19（ c）左边的模具对象是不可行的，其不能够正确的掌握零件 A 的 镶块。因此，下面产生重新设计的建议是：“ 在第一个阶段成型完成后， 修改 的 外部表面 型芯和型腔发生改变时使 有表面可以保持与镶块的接触。 图 19（ a）、（ b）和（ c）的右边显示的是基于上述提到的重新设计的建议，左侧的三个对象可能重新 设计。 测开模和合模时不必要的摩擦 在摩擦过程中，两个金属片的摩擦明显比一个金属件与塑料的摩擦更严重。在传统的注塑模中不适当的拔模斜度造成模具片与塑料件的摩擦。然而，在多材料成型注塑模中缺乏适当的拔模斜度可能会导致两种模具钢件互相摩擦，从而造成模具件的损坏更严重。 该方法以确定这个问题的发生，总结如下。首先，从第二个零件 所有面，可从共同的侧型芯找到面 F。其次，从 F 面，删除两个零件之间的结合面。然后，检查是否有任何部分的面在 F 平行于开模方向。同样，在模具件的所有结合面检查是否存在任何一个面的法 线垂直于开模方向。如果是的话，那么这个问题会发生。在这种情况下，突出显示或标记所有（或其中的部分）的重要面孔，会生成以下重新设计的建议“突出面临重新定位 的面和模具件，他们不平行于开模方向”。 我们也可以应用这条规则到第一个零件 所有面上，可从第一个模具的侧型腔和属于 所有相应的结合面平行于开模方向。虽然这是首选，但是不是强制的，它是由设计者决定执行与否。设计者可能不适用，因为这个有功能要求（例如，避免在相对运动的两个零件之间的滑移）或美观的要求。然而，在这种情况下，零件截面的厚度可能需要增强以 防止由额外的注射压力引起的变形。 图 20（ a）显示的是一个对象在第一个成型阶段在模件和两个型腔之间和第一个零件 存在摩擦。我们的算法分析这一情况，并给出了两个不同的重新设计的建议： 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 14 页 共 30 页a、 首先，重新设计选项：“增加面 模具件上的拔模角度，这样他们仍然没有平行于开模方向”。 b、 重新设计一个可行的选项：“增加面 模具件上的拔模角度；除了适当的增加零件截面厚度外保持其他的平行塑件壁”。图 20（ b）和图 20（ c）显示的是基于前者和后者可能分别建议重新设计。 测材料精加工面非正常闪光 如果两个不同零件的两个面共享一个共同的边缘，且两个面的大致的法线（即两者间的法线夹角在在几度一下）也沿着边缘，可能使精加工表面出现非正常闪光。如果表面覆盖不当的材料使之变得美观，那么物体需要重新设计沿着共同的边缘增加一个凹槽，这样两个面就没有直接相互接触。因此导致塑件形状的变化或过去的改变。为了合并这一变化在模具中的设计，虽然几千元的订单可能会产生额外的费用，由于有审美的要求，有时是没有其他的可选择的。这样做的算法如下所述： （ 1）让 为 美学上重要的面，让 为 美学上重要的面，（设计者需要详细的说明 （ 2）如果有表面和 面相互接触，从 个面之间删除这些表面。 （ 3）如果 表面使用一个共同的边缘 法线方向都平行于开模方向，则重新设计就建议“沿边缘 e 增加凹槽”。 图 21（ a）显示了一个对象的不良闪光将发生在第二个阶段第一个零件精磨的顶面上。我们的算法分析这个对象并且给出重新设计的建议“在 面和 共同平面 缘 加一个圆形的凹槽 ”。 系统可以沿着指定的边缘自动添加粉碎槽，但设计者需 要选择粉碎槽的宽度和深度。图 21（ b）显示的是一个基于这项建议的一个可能的重新设计。 型面过度变形检测 除了对所有的单一材料注射成型部件（如壁厚、螺纹等）设有强度设计准则，多材料注射模设计还介绍了一些额外的设计注意事项以确保零件有足够的强度。很多事实表明，这些新的考虑是直接导致高温和高压的液体塑料进入模具型腔并接触到部分完成的零件。如果零件的几何设计不当，可能会损坏在随后的注射材料。对于检测这个问题的方法是在分析部分完成对象强度的基础上进行，当第二种材料注射到模具中时是第二个阶段。由于型芯和型腔的 成型工艺是两个不同索引板的阶段，第二个阶段的型芯不能够很好的支持部分完成对象。对于旋转滚筒工艺，两个阶段的型芯是相同的，因此，部分完成对象在注射材料压力下可以再次支持型芯。因此，我们只要分析精密注塑模具或索引板工艺塑造对象的问题。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译译文 第 15 页 共 30 页此方法的输入包括： （ 1）完成的部分对象 （ 2）第二个阶段是模具组装。 这种方法有以下五个步骤： 第一步是通过指定的位置和浇口尺寸将第二种材料 射到模具中。注射材料压力的选择要以确保模具对流动长度、体积和材料类型的最佳方式进行填充。设计者可以根据经验或通过使用物料流 动模拟软件来指定浇口的位置和尺寸。关于注射材料的压力，可以根据注射机的规格和相关的注射材料参数值而定。关于材料在浇口的压力可以根据 出的方法进行计算。我们假设材料注射在 面上的压力值和材料在浇口的注射压力相同。 第二步是产生 网格。大多数有限元分析软件提供了对几何模型对象自动生成网格的功能，我们使用 件生成网格。 第三步是指定材料和 界条件的属性。 属性可以通过塑料材料属性表获得。对于这个问题，需要包括的属性有杨氏模量和泊松比。对于 边界条件 可以在