模具设计专业外文翻译

1、本科生毕业设计（论文）外文翻译原文标题modular design applied to beverage-container injection molds译文标题饮料瓶注射模具的模块化设计译文标题饮料瓶注射模具的模块化设计原文标题modular design applied to beverage-container injection molds作者ming-shyan huang & ming-kai hsu译名黄明山和 徐明凯国籍英国原文出处16 march 2010 / accepted: 15 june 2010 # springer-verlag londonlimit

2、ed 2010摘要这项工作适用于模块化设计理念一一设计用于特定饮料瓶的注塑模具。 本研究旨在开发一个能控制模貝开发成本和时间同时也能提高产品设计水平 的方法。这项研究由两部分组成：功能编码和专为饮料瓶注塑模具设计和制 造而建立的标准作业程序。首先，注射模具分为几个模块，每个模块都具有 特定功能。每个模块又分为具有了功能或分次功能的若干结构单元。其次， 将各单元的尺寸和规格标准化，各单元通过兼容性接口相连接。本实验采用 了杯形饮料瓶模具的设计来对模块化设计方法进行评估。实验结果表明，使 用模块化设计方法，比使用传统方法制造注塑模具缩短了 36%的开发时间， 减少了 1923%的成本。同时，模块化

3、信息对设计师在设计各种产品时都会 有帮助。此外，功能代码有助于有效地管理和维护产品和模具。关键词：饮料瓶注塑模具模块化设计产品系列。1 简介近年来，市场竞争的加剧和客户差异化需求的fi益壇加，迫使竞争者必 须加快他们向市场提供新产品的速度。但是，大规模模具的生产开发需要考 虑许多因素，包括产品的几何形状，尺寸和精度等，这导致了产品的开发时 间的延长和生产灵活性的降低。在产品设计中引入模块化设计理念意味着出 现了一个可以促进产品开发的关键因素，它能増加设计的灵活性，缩短交货 时间。与此同时，模块化的产品提高了产品的高级别创新性，灵活性和客户 服务性。模块化是将一个复杂的产品细分成多个可以独立创建

4、的模块，各个 模块间可以随意的互换使用。一般来模块化可以在三个领域中进行实施，包 括设计模块化（mid）,使用模块化（miu）和生产模块化（mip）。设计模块化 涉及到执行特定功能的基本结构单元的规范化，从而能促进各种产品的灵活 装配。生产模块化可以透视出的产品结构，即同产品之间的联系。具有相关 性的产品被称为产品系列，包括基木职能和特定职能。开发产品系列有利于 多用途产品设计从而减少生产成本。它也是消费导向型的更能满足个性化需 求的产品。生产模块化可以使工厂预先将大量的部件组装成一个个模块，然 后将这些模块进行组装离线，再运送到 主装配线将其纳入到一系列小而简单的任务当中。模块化理念己广泛地

5、应用 于许多领域，在降低成本提高设计的多样性方面有重大的影响。然而，模块 化模具设计方面的实证研究却十分有限。因此，木研究的目的是通过标准模 块化作业程序來对饮料瓶的注射模具进行设计和开发，从而降低其设计时间。 模块化模具的基本特点是由几十甚至数百个组件组成。2. 一般注塑模具的设计程序基本上，注塑模具主要由两个主要的组成部分一一动模和定模。熔融的 塑料进入流道然后通过浇11进入到模貝的型腔中并将其充满从而成型为所需 的零件。和模具开模方向平行的的两侧右一个特定的角度以使零件能从模具 中被方便的推出，这个角度被称为拔模角，拔模角的大小主要取决于型腔的 深度和塑料的收缩率。这样的设计是为了让零件

6、在模貝开模时留在动模一侧。 顶杆或顶板用来把零件或者冷料棒推出模具，它们可以被放置在模具的任意 一侧。冷却的标准方法是使是使冷却剂流过模具板上的一系列孔然后通过管 道与外界相连，形成一个特定的循环回路。冷却液从模具吸收热量，并使模 具保持在一个适当的温度，以使塑料在效率最高的温度下凝固。为了使模具 便于维护和清理，型腔和型心被分成几个部分，称为嵌件。通过更换不同的 嵌件，一个模具可以使一个零件有几种不同的变化。一般模具的设计过程包 括两部分：零件设计和模具设计。零件的设计过程包含五个主要程序：确定 主要拖拉方向，确定型芯和型腔，计算收缩率，定义拔模角度，然后确定分 型面。模具设计过程中，主要包

7、括选择一个模架，成型零件的定位，设计型 心和型腔，设计组件，设计冷却液通道，创建回程杆，加入顶杆，创造流道 和浇口，加入浇道衬套和定位坏。3. 运用模块化设计方法设计饮料瓶的注射模具本研究运用模块化设计饮料瓶注塑模具耍通过如下五个阶段：（1）产品 分类和机器规格的确定（2）将注塑模具按功能划分为各个基础模块（3）将 各独立模块划分成多个了功能单元（4）结构单元标准化（5）结构单元编码 标准化。各个过程详述如下：3. 1产品分类和机器规格的确定这一步，根据所有饮料瓶的几何形状和尺寸对它们进行分类，并选择规 格最适合生产的注塑机。选择注塑机有五个主耍的条件，包括足够的锁模力, 充足的理论注射量，足

8、够的拉杆行程，足够的模具厚度，并冇足够锁模行程。3. 2基于注塑模具的功能将其划分为各个模块在适用性原则中，首先 当模具被划分成产品系这一步将模具划分为几个独立的功能模块。划分的原则包括整体性原则， 分工性原则，适用性原则，和互换性原则。在整体性原则屮，这些模块必须包 含所有饮料瓶注塑模具的功能。在分工性原则中，每个功能模块都必须包含至 少一项基本功能而且各单元必须能履行其特定的职能。 被考虑的是单位能履行单一的功能。至于互换性原则， 列后各基本单元应当在各个模具z间冇良好的互换性。固定模块热漁道模块饮料瓶的热道 注射模具成塑模块顶出模块导向模块固定扳定模固定板>动模固定板加热管>

9、热浇口衬套热浇口定模嵌块定摸杯形嵌块冷却极动模嵌块>空气顶出推板一.爭杆*导杆衬套图1饮料瓶注射模具的模块化分类3.3将模具划分成多个具有子功能且在设计和装配中有一定关系的 单元图1说明了一个包括儿个功能模块的饮料瓶模具的结构，各个基本模块通 过其子功能或者分次功能都进一步扩展至结构单元。该模具被划分为固定模块, 热流道模块，成型模块，顶岀模块和导向模块。同定模块的功能是将独立的单 元和模块在注塑机上精确定位。热流道模块的功能是通过加热保持熔融塑料的 流动性。成型模块控制注射成型零件的几何形状和尺寸精度。顶出模块将零件 从型腔中顶出。导向模块为动模和定模在合模过程中精确定位。“费用i摸块

10、化加工耗时传统加工耗时高效率加工过程传块模具开发过程节省旳工柞时倒申块化棋具开发过程图2.传统开发过程与模块化开发过程比较横截面为圆形杯形容器横截面为长方形方形模具嵌块设计(b)图3.外形结构单元的设计3. 3. 1结构构件的几何设计将标准结构构件配制成半成品产品，使其满足成品的几何轮廓，从而能大 大缩短所要制造的模具的交货时间。图2说明了模具的模块化设计开发过程与 传统工艺的比较。标准结构构件由于是预先加工为一般的形状，可以以最小的 加工量来生产成品。所以生产较为快速。图3显示了在本研究中饮料瓶的几何 设计，对产品的形状有最大影响的模具型芯有比较简单的几何形状。例如，圆 柱体和长方体分别代表

11、杯型和盆式容器，其余的组件模块化，以便丁像玩积木 那样将他们组合成一套完整的注射模具。3. 3. 2结构单元的设计和装配在一个新产品开发中包括数百个结构构件，每个构件又都包含很多尺寸。 组装这样一个复杂的系统口j能因为在尺寸上发生的微小错误而经常失败。这项 研究涉及包括结构构件和作为一个组合相互装配关系尺寸在内的尺寸定义，这 些尺寸被简化为一个傻瓜式解决方案。以卜是组装结构构件的程序：(1) 模块组装方向由两条线将模具分成四个组装模块，第一条是用来 定义动模和定模的分型线。第二行定义了热流道板前方和后方之间的边界。在 装配过程中遵循动模、定模、前热流道板、后热流道板的顺序。(2) 单元装配方向

12、每个单元都属于上述四个被依次组装的模块，即， 确认了注塑成型件的外观尺寸，就进一步确认了模具型芯和模具型腔的产品相 关尺寸。用固定模块装卡住型芯，确定热流道模具的型芯结构组件的尺寸，计 算的夹紧板的精确尺寸，最后选择注塑机规格。主要的编排顺序依次是产品一 模具型芯一一夹紧板一一注塑机。34标准化的结构单元至于饮料瓶注入的结构单元模具，产品系列的概念引入进一步提高了各职能单位 通用性和互换性。图4说明了一个具有互换性的冷却系统的例子。此外，图5显示了用于 产品系列的顶出系统的设计。3. 4. 1冷却系统设计冷却系统由两个单元组成：动模冷却装置和定模冷却装置。动模的冷却装 置按冷却效率递减排序依次

13、为喷泉式，双螺旋式，单螺旋式和块板冷却式。实 际上，基于对制造成本和冷却效率的综合考虑，l型双螺旋式最被优先使用。 至于定模冷却装置，按冷却效率递减排序依次为多段式，块板式，u形式，直 线形式。基于对制造成本和冷却效果的综合考虑，块板式最被优先使用。3. 4. 2顶出机构的设计饮料瓶通常是薄壁件，基于防止损害注塑件的想法，理想的顶出机构应该是空气顶岀机构。至于注射模具的材料具有高收缩材料，应选择可以平滑的将 零件和模具分离的推板。空气顶出装置设计包括在模具型芯的周围设置两个出 风口，即一个l型出口和一个直线型出口。空气在l行出口进入模具型芯的边 缘，使模具和型芯和产品分离开來。然后在直线型出口

14、的空气注射到零件的底 端使零件从型腔中型分离出來。推板的作用是将塑件推出型芯或型腔，它沿着 型芯直线运动。(a)(b)图4.冷却系统设计：a动模部分冷却单元b定模部分冷却单元3. 5标准的结构单元的编码在确定了结构单元尺寸后，这项研究引入了编码系统，以协助管理这些组 件和单位。3. 5. 1结构单元的代码本研究采用三位数字來编码所有的结构单元(图6a)。第一个数字是功能 的代码，它代表产品的几何形状和尺寸，象征标准化的结构单位。第二位是子 功能代码，它体现材料，被广泛用于结构单元的材料清单(bom)o第三个数字 代表各个结构单元的特点包 括产品系列代码和尺寸。3. 5. 2复杂产品识别代码此代

15、码是专为在产品开发过程中快速搜索可互换的结构单元而设计，此代 码集成了与一个特定的容器制造相关的所有的结构单元，并揭示了模具的几何 形状，尺寸信息，和产品特性，如图613所示。4. 容器类产品的开发程序在上述的模块化设计方法的基础上，设计饮料瓶注塑模具标准作业程序可 以生成。因此，只是以下程序可以轻松地设计新产品模具和确定可互换的结构 单位，这可以有效地管理和维护产品和模具。图7显示了饮料瓶注塑模具设 计的标准操作程序。该过程包括9个步骤，如下所示：l型进气口l型出气口(a)推杆垫l型<h)图5顶出装置设计主功能-外形和尺寸子功陡-材料模块代码(al特征丽-产品系列和规格頂出单元 顶出类

16、型 辱向模块 定摸动摸 产品分类 浇口衬套 热浇口 加热管 动模板 定模板注塑机(b>图6.功能模块代码：a结构单元代码b复杂产品识别代码第1步确认产品规格：为了准确地描述产品的几何形状，尺寸精度，质量 和产品特性，这一步定义产品的几何特征，如宽度，高度，投影特征，面积和 重量。第2步生产设备分析：依据第1步的信息，通过检查锁模力，最大注射 量，允许模貝厚度范围，和开模行程挑选出最合适的注塑机规格。第3步注塑模具的模块化设计：根据模具的功能划分为几个功能模块，一 个特定的容器注塑模具可以通过模块的组合快速，方便地开发出來。模块设计 包括动模模块，定模模块，热流道模块等。第4步产品及单位编

17、码：每个结构单元都被分配一个组件代码，然后将 其与产品特征的综合，以产生复杂的产品识别码。因此，在产品开发阶段可以 进行单元的互换。此外，代码系统简化了模具的维护和产品管理。第5步模块化对象的名单：据来自第3步的结构规格，所冇部件的注塑模 具bom中列出。例如，一个作为例子的杯形注塑模具bom是图8所示。这一步 骤有助于简化随后的报价和生产调度过程。第6步 零件图：由于结构单元的尺寸是半成品，在步骤5中列出的材料 清单信息只是初级阶段的模具设计。i大i此，为客户的需求而设计的一个注射模 的所有结构单位，按照工程格式规范绘制工程制图。确认产品分类生产设备分析注塑摸具模块化设计产品和单位編码否v是

18、模块对象清单 »零件图结构单元加工模具组装与检测否试摸和大规摸生产图7.开发饮料瓶注教模具的标准作业程序第7步结构单元制造:根据bmo表中的信息和在步骤5, 6中得出的零件图, 这一步可以在车间进一步加工注塑模具。第8步模具装配与检验：检查第7步，以确保模具质量。基于模具装配图, 将相关模块和结构单元准确地进行定位和组装。例如，图9介绍了一种咖啡杯 的注塑模具装配图，这是用来确认每个组件的位置关系。第9步模具检测和大规模生产：完成上述8个步骤，这最后一步是进对注 塑模具在注塑机上进行测试，以规模化生产。编号 名称代码规格材料数量备注1杯形动模固定板6-2-nl450 x h450 x

19、 t60s55c1热处理2杯形定模固定板19-2-nl450xh450xt130 s55c1热处理3固定板3-2-nl450 x t50 x|/120s55c1-4加热管4-2-nl33o x h90 x t43skd611一5热浇口2-i-n屮 14 x l90berylliu in copper46浇口衬套2-3-n屮 20 x l60fdac47杯形动模嵌块19-1-n屮 150xh130sus4204-8动模冷却系统i9-2-ty90xh130sdk 114热处理9杯形定模固定板19-1-ngl50xh110sus4204-10杯形定模嵌块19-2-nv130xh20skd114热处理

20、11导柱6-1-15屮40 x l260sk3412导套6-1-21屮55 x l100sk34-图&注塑模具结构图图9咖啡杯注塑模具装配图&模具嵌块b定模固定板表1.杯形注塑模具节省的加工时间清单结构单元传统模具加工时间（h）模块化模具加工时间（h）模块化模具节省 的加工时间（h）模块化模具节省的加工时间 百分比（%）固定板8625加热板38261232热浇口村套65117热浇口43125定模固定板40291127定模嵌块5216.535.569杯形模具嵌块49.5436.513动模冷却模块44.5386.515动模嵌块56243257动模固定板86n25总计306196.5

21、109.5365. 验证和讨论本研究采用了杯形饮料瓶实验来评估模块化设计方法的有效性。由于结构 单元的规范性使得单位的初始形状只要适当地预处理即可获得精确的尺寸，使 模具开发的总时间大大减少。表1中提供的一个杯形的容器模具开发的数据表 明，采用了模块化设计的时间比传统工艺减少了 36%,。鉴于模块化设计允许 坯料的批量采购和高效生产和设计，标准化可以降低整体制造成本。表2列出 了一个杯形的容器模具开发和模具制造成本，表明了当采用了模块化设计与传 统工艺相比成本减少了 1923%。此外，模块化设计述冇其它的优点，如：1. 增加客户化的设计多样性：饮料瓶的注塑模具的模块化设计涉及划分成 五个主要功

22、能模块和14个子功能结构单元模具。通过建立规范和标准的独立结 构单元实现各单元之间接口的相互兼容。此外，定义了有各种功能的产品系列，包括型芯中 各种不同类型的冷却方式在注射单元中不同类型的顶出方式。每个单元的类型 都是可互换性的，简化了产品的装配和拆卸，捉高设计的灵活性，增加了生产 的能力，更能适应市场的变化，满足各类客户的需求。2. 能为促进产品的快速开发提供信息：标准功能模块和结构单元的功能代 码的使用能促进标准的产品开发程序工程。这个过程使设计人员能够迅速遵循 正确的设计步骤，并进一步完善详细的注塑模具设计。3. 能对产品和模具维护进行有效的管理：由于库存中能够提供具有互换性 的部件，所

23、以制定编码系统能够对模具进行快速维护，修复。此外，产品和产 品特征的信息结构单元的编码使用一个专门的单独识别号码，以便促进新产品 开发。表2.杯形模块化设计节省的成本清单结构玳元材料批量采购时 的折扣(%)加工时间的滅少虽(%)设计和其它方面的成本减少(%)模块单元的成本节约(%)固定板0.15-0.440.570.132.260.85-1.27加热板0.104.310.620.13-0.260.85-1.19热浇口村套0.03-4).090.100.137).270.26-0.46热浇口0.02-0.050.120.13-0.27027-0.44定模固定板0.28-0.832.980.15-

24、0.293.4k4.h定模嵌块0.17-0.504.530.16-0.324.86-5.36杯形摸具嵌块0.06-0.170.240.16-0.310.46-0.73动模冷却模块0.09 7).280380.167.310.63-0.97动模嵌块0.20-0.065.640.167.326.00-6.56动模固定板0.17-0.521.280.14-0.281.59-2.09总计1.27-3.8016.461.46-2.9219.1423.186. 结论这项研究采用模块化设计理论和原则发展饮料瓶注塑模具。对具有互换性 的标准组件模具的设计开发的标准作业程序进行了示范。这项工作以杯形和盆 形容器

25、注射模采用模块化设计为例显示出了模块化生产就加工吋间和降低成木 方面所带来的结果。基于数据库的标准建造的饮料瓶的结构单位和计算机辅助 制造应用程序可以显示模块化设计的影响。实际的案例研究表明拟议的过程是 各类产品的标准化组件设计，这可以大大减少工作时间和成木。从而拟议的办 法在饮料瓶模具设计是可行的也是适用于其他的注塑模具的。使用通用的单元 來生产产品系列允许进行大规模采购，由此而得出的经济效益应该被得到广泛 的重视。参考文献：1. mota jq, castro lm (2004) industrial agglomerations as localized networks: the ca

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34、-114919. rosato dv, rosato dv (1995) injection molding handbook, 2nd edn. internationalthomson publishing, usa外文翻译成绩:指导教师评语指导教师签字：年 月 日的主题是否高度和关，并作为外文参考文献列入毕业设计（论文）的参考文献；翻译 的外文文献字数是否达到规定数量（3 000字以上）；译文语言是否准确、通顺、具有 参考价值。2.外文原文应以附件的方式置于译文之后。modular design applied to beverage-containerinjection moldsmi

35、ng-shyan huang & ming-kai hsu received: 16 march 2010 / accepted: 15 june 2010 # springer-verlag london limited 2010abstract this work applies modular design concepts to designating beverage-container injection molds. this study aims to develop a method of controlling costs and time in relation

36、to mold development, and also to improve product design. this investigation comprises two parts: functionality coding, and establishing a standard operation procedure, specifically designed for beverage-container injection mold design and manufacturing. first, the injection mold is divided into seve

37、ral modules, each with a specific function. each module is further divided into several structural units possessing sub-function or sub-sub-function. next, dimensions and specifications of each unit are standardized and a compatible interface is constructed linking relevant units. this work employs

38、a cup-shaped beverage container to experimentally assess the performance of the modular design approach. the experimental results indicate that the modular design approach to manufacturinginjection molds shortens development time by 36% and reduces costs by 1923% compared with the conventional appro

39、ach.meanwhile, the information on modularity helps designers in diverse products design. additionally, the functionality code helps effectively manage and maintain products and molds. keywords beverage container . injection mold . modular design . product family1 introductionrecently, growing market

40、 competition and increasingly diverse customer demand has forced competitors to increase the speed at which they deliver new products to the market. however, developing a mold for mass production requires considering numerous factors, including product geometry, dimensions, and accuracy, leading to

41、long product development time. introducing modular design concepts into product design appears a key mean of facilitating product development, since it increases design flexibility and shortens delivery time 17. meanwhile, a high level of product modularity enhances product innovativeness, flexibili

42、ty, and customer services 5. modularity is to subdivide a complex product into modules that can be independen什y created and then are easily used interchangeably 6, 7. there are three general fields where modularity could be implemented including modularity in design (mid), modularity in use (miu), a

43、nd modularity in production (mip) 8. mid involves standardizing basic stnictural units which perform specific functions, thus facilitating flexible assembly of various products 9, 10. mid can reveal product structure, namely the relationship among different products. related products are termed prod

44、uct family and include both basic and specific functions. developing product families offers benefits in terms of multi-purpose design and thus reduces production costs 11, 12. miu is consumer-driven decomposition of a product with a view to satisfying the ease of use and individually. mip enables t

45、he factory floor to precombine a large number of components into modules and these modules to be assembled off-line and then brought onto the main assembly line to be incorporated into a small and simple series of tasks.mid has been broadly applied to numerous areas and has exerted significant effec

46、ts in terms of cost reduction and design diversity 13, 14. however, there is limited empirical research that has applied modular design to molds 15-18. this study thus aims to reduce mold development time by applying modular design and develop a standard operation procedure for designing beveragecon

47、tainer injection molds, which are characterized by scores or even hundreds of components 2 general procedures of designing injection molds basically, an injection mold set consists of two primary components, the female mold and the male mold. the molten plastic enters the cavity through a sprue in t

48、he female mold. the sprue directs the molten plastic flowing through runners and entering gates and into the cavity geometry to form the desired part. sides of the part that appear parallel with the direction of the mold opening are typically angled slightly to ease rejection of the part from the mo

49、ld. the draft angle required for mold release is primarily dependent on the depth of the cavity and the shrinkage rate of plastic materials. the mold is usually designed so that the molded part reliably remains on the male mold when it opens. ejector pins or ejector plate is placed in either half of

50、 the mold, which pushes the finished molded product or runner system out of a mold. the standard method of cooling is passing a coolant through a series of holes drilled through the mold plates and connected by hoses to form a continuous pathway. the coolant absorbs heat from the mold and keeps the

51、mold at a proper temperature to solidify the plastic at the most efficient rate. to ease maintenance and venting, cavities and cores are divided into pieces, called inserts. by substituting interchangeable inserts, one mold may make several variations of the same part. general mold design process co

52、ntains two parts 19: part design and mold design. the part design process contains five major procedures: defining main pulling direction, defining core and cavity, calculating shrinkage rate, defining draft angle, and then defining parting line the mold design process mainly includes choosing a mol

53、d base, positioning the molded part, designing core and cavity, designing components, designing coolant channels, creating returning pin, adding ejector pin, creating gate and runner, adding locating ring and sprue bushing in sequence. 3applying modular design for beverage containers this study appl

54、ies modular design to beverage-container injection molds via a five stage process, as follows: (1) product classification and machine specifications, (2) division of injection molds into modules based on functionality, (3) division of individual modules into multiple units with sub-functions, and th

55、e relationship between design and assembly for each unit, (4) standardization of structural units, and (5) coding of standard structural units. these individual processes are detailed belowfig. 1 modulanly cldific还on of a l>everage<o!lainef injection moldoudjkici af qdcweniiqfful xnald develop

56、ment process-jawn-hrmillingsupjjnj| hea ubitirenif二wiic oiahg4fleitureid2 x>mixi iist>il of eoilvditk>iu=d axixi iricxiulai irk>ld vel<>ineill3.1 product classification and machine specifications this step classifies all of the beverage containers based on their geometry and dimensions, and selects the machine with the most suitable specifications for production