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外壳 零件 注射 设计

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外壳零件的注射模设计,外壳,零件,注射,设计

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南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:张磊学 号：05010142系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:外壳零件的注射模设计指导教师:李连波 张 跃 材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计（论文）中期检查表12009年5月 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：张磊学 号：05010142专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：外壳零件的注射模设计指 导 教 师:李连波2009 年 3 月 22 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本课题主要是针对盒盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。关键词 塑料 盒盖 模具 1 前言随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务1,2。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型 3,4 。本次毕业设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产盒盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验 5，6 。2 国内外的研究现状分析在国外，注塑模CAE技术的应用已相当普遍，而在我国注塑模具设计仍停留在以经验为主导的设计模式，成熟的注塑模CAE用户屈指可数。我国的模具设计还停留在一个比较落后的层次。未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：大力普及、广泛应用CAD/CAE/CAM技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。未来我国模具的发展方向将会向以下方向发展7: 提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%8%。 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场。 积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。 推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率 8，9 。3 Pro/ENGINEER在模具中的应用Pro/ENGINEER（简称Pro/E）是美国参数技术公司（PTC）于1988年首先推出的使用参数特征造型技术的大型CAD/CAM/CAE集成化软件，它集成了零件设计、产品装配、模具开发、自动测量和机构模拟等功能，在机械、模具、工业设计等行业得到广泛应用。在模具设计与加工过程中，采用Pro/E软件可以进行产品造型、模具设计、注射模拟到模具加工。通过模拟仿真对模具型腔的设计进行检验，可将问题发现于正式生产前，大大缩短制模时间，提高模具加工精度。目前采用Pro/E软件进行模具设计正逐渐成为塑料模具设计的发展趋势。3.1 集成制造技术模具CAD/CAM/CAE系统的集成关键是建立单一的图形数据库，在CAD/CAM/CAE的各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM/CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，缩短建模时间并减少误差；借助计算机对模具性能、结构、加工精度、熔体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行分析和优化10，11。Pro/E软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。3.2 并行工程技术模具采取订单式的生产方式，属于单件生产，制造过程复杂，交货期短；而利用CAD、CAM单元技术制造模具，则制造精度低、周期长。为了解决上述难题，在模具制造过程中引入了并行工程技术12。并行工程是设计人员在进行产品零件设计时，就开始考虑模具的成型工艺、模具使用寿命等因素，并进行校对、检查，预先发现设计中的错误；在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的设计人员同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个设计者对产品所做的修改可自动反映到其他部门，大大缩短设计、数控编程的时间13。 传统的串行工艺路线为：模具结构设计模具型腔、型芯二维设计工艺准备模具型腔、型芯设计三维造型数控加工指令编程数控加工；采用Pro/E软件将其改为由不同部门设计人员同时进行高度工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且可以缩短设计、数控编程时间达40%以上14。并行工程的关键是实现零件三维图形数据共享，使每个设计者所使用的图形数据绝对相同，任何改动均能自动反映给其他设计人员，保证数据的唯一性和可靠性15，16。Pro/E软件所具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术，为实现并行工程提供了可靠的技术保证。3.3 塑料模具设计专家EMXEMX模具设计专家是PTC公司为模具设计人员开发的专业模具设计的一个外挂模块，它能大大缩短模具设计人员创建、定制和细化模架部件以及模具组件所需的时间。EMX提供了智能、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻模板和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作，从而把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。EMX可以实现以下功能：（1）快速设计、定制和细化模架部件和组件；（2）自动完成余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作；（3）可以同时向15个以上的模架及相关模具标准件厂商预先定制模具组件和部件；（4）自动生成组件和部件的2D工程图及BOM表；（5）对开模过程进行动态仿真及干涉检查。3.4 塑料模具设计功能Pro/E中的Moldesign模块提供了方便、实用的三维模具设计与分析的各种工具，可辅助设计人员由产品的三维模型建立模具、装配模型，设计分型面、浇注系统和冷却系统等，从而完成模具成型（即凹模和凸模）部分的设计；并利用EMX提供的标准件库和标准模架库，完成顶出机构与模具总体装配设计。另外可以在Pro/E中进行塑料模具设计。它能让模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。利用Pro/E进行模具设计，可以实现以下功能17：（1）评估零件：使用“拔模检测”和“厚度检测”功能，分析产品零件是否符合开模条件。（2）创建模具成型零件：装配模具模型对零件进行收缩率设置创建分型面（包括滑块、嵌件的分型面）分割工件以创建模具体积块抽取模具体积块来产生模具成型零件（模具零件的实体模型与产品模型相关，可用于数控加工）。（3）组装模具标准件：组装注塑模标准模架模具型腔的放置和陈列顶杆及其他模具标准件的组建流道的自动创建冷却水路的自动创建（包括3D冷却水路干涉检测）定义开模动作，进行开模模拟及干涉检查。（4）创建模具工程图：生成二维模具工程图，以指导模具生产。总之，采用Pro/E软件进行塑料模具设计，可大大缩短设计时间，降低成本，提高设计精度和效率。 参 考 文 献1 曹宏深.塑料成型工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，19992 马晓曾.模具用钢和热处理M.北京：机械工业出版社，19893 廖念钊.互换性与技术测量M.北京：计量出版社，19824 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，19995 李秦蕊.塑料模具设计M.西安：西安工业出版社，19886 冯炳尧.模具设计与制造手册M.上海：上海科技出版社，19857 马金骏.塑料模具设计M.北京：轻工业出版社，19848 刘昌祺.塑料模具设计M.北京：机械工业出版社，19989 成都科技大学.塑料成型工艺学M.北京：轻工业出版社，198510 手册编写组著编.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社，198211 黄毅宏.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，198812 张明善.塑料成型工艺与设备M.北京：机械工业出版社，199813 申开智.塑料成型模具M.北京：轻工业出版社，198214 王兴夭.塑料成型技术M.北京：化学工业出版社，198515 陈万林.实用塑料注射模设计与制造M.北京：机械工业出版社，200016 凯德.精通Pro/ENGINEER中文野火版3.0-模具设计篇M. 中国农业出版社。17 李翔鹏, 康顺利. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 模具设计M. 中国铁道出版社. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题研究内容塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维CAD设计能力的人才需求也日益增长此塑件为专用零件，其材料为聚丙烯（PP）。PP 有优良的介电性能，耐水性，化学稳定性，成型性好，吸水性小，熔融状态流动性好。但是收缩率大，易产生缩孔，凹痕，变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此应注意控制成型温度，模具温度。二、研究途径1、机构的材料：ABS2、根据要求模具用两半模，一模两穴，一点进胶，对于模具的基本方案是：（1）对于注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进行综合的考虑，采用卧式注塑机；（2）模具结构设计 3、浇注系统设计所给设计要求是一模两腔，因此将型腔对称放置，使用圆锥型主流道，使用球型头的拉料杆的冷料井。将分流道对称设置，分流道截面采用锥形截面，浇口采用潜伏式浇口，利用分型面或配合间隙排气；4、分型面的选择A-A为分型面1.1 分型面的位置5、成型零件结构设计阴模使用整体嵌入式，上下模板上均嵌入阴模。由于结构的上下结构特征，在上下模板均设计了型芯；6、合模导向和定位机构设计使用导向柱两根，同时与导套配合，既能够导向，又能够定位；7、脱模机构设计使用自动脱螺纹进行脱模；8、注塑模温调节系统 对型芯使用喷流式冷却回路，凹模使用多层水道。9、零件图的绘制在对模具的结构进行了基本的设计后，首先要进行三维图以及零件图的绘制，以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。10、对模具进行模具的CAD设计在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据后，利用CAD进行相关的设计，通过进行人机交互，即可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后，我们得到了模具的三维图,并生成模具的装配图，同时生成我们所需要的所有零件的图纸。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：通过对文献资料的查询与总结，从国内外模具技术发展以及技术发展趋势进行了概述，文献综述基本反映了我国模具制造业尤其是塑料模具制造的情况，通过分析完成了模具的初步设计方案，为课题的研究作了先期准备。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：课题主要根据给定外壳零件进行测绘，按塑件成型完成模具设计与制造工艺，并运用CAD辅助软件完成一定的设计任务。 课题具有较强的工程训练性，塑件外形、结构不太复杂，因此成型注射模具也不太复杂，需要采用侧抽芯结构。设计要涉及模具设计、制造工艺及CAD等方面，涉及面较广，难度适中，工作量适中，根据该学生的现有基础，通过设计期间的努力可以较好地完成课题设计任务。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译系部： 机械系工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 张磊 学 号： 05010142 外文出处：The International Joumal Of Advanced Manufacturing Technology 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：译文基本能表达原文思想，语句较流畅，条理较清晰，专业用语翻译基本准确，基本符合中文习惯，整体翻译质量一般。 签名： 年 月 日附件1：外文资料翻译译文注塑模具自动装配造型X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee机械和生产工程部，新加坡国立大学，新加坡注射模是一种由与塑料制品有关的和与制品无关的零部件两大部分组成的机械装置。本文提出了（有关）注射模装配造型的两个主要观点，即描述了在计算机上进行注射模装配以及确定装配中与制品无关的零部件的方向和位置的方法，提出了一个基于特征和面向对象的表达式以描述注射模等级装配关系，该论述要求并允许设计者除了考虑零部件的外观形状和位置外，还要明确知道什么部份最重要和为什么。因此，它为设计者进行装配设计（DFA）提供了一个机会。同样地，为了根据装配状态推断出装配体中装配对象的结构，一种简化的特征几何学方法也诞生了。在提出的表达式和简化特征几何学的基础上，进一步深入探讨了自动装配造型的方法。关键字：装配造型；基于特征；注射模；面向对象。1、简介注射成型是生产塑料模具产品最重要的工艺。需要用到的两种装备是：注射成型机和注射模。现在常用的注射成型机即所谓的通用机，在一定尺寸范围内，可以用于不同形状的各种塑料模型中，但注射模的设计就必须随塑料制品的变化而变化。模型的几何因素不同，它们的构造也就不同。注射模的主要任务是把塑料熔体制成塑料制品的最终形状，这个过程是由型芯、型腔、镶件、滑块等与塑料制品有关的零部件完成的，它们是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，因此，这些零件称为成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模还必须完成分配熔体、冷却，开模，传输、引导运动等任务，而完成这些任务的注射模组件在结构和形状上往往都是相似的，它们的结构和形状并不取决于塑料模具，而是取决于塑料制品。图1显示了注射模的结构组成。 成型零件的设计从塑料制品中分离了出来。近几年，CAD/CAM技术已经成功的应用到成型零件的设计上。成型零件的形状的自动化生成也引起了很多研究者的兴趣，不过很少有人在其上付诸实践，虽然它也象结构零件一样重要。现在，模具工业在应用计算机辅助设计系统设计成型零件和注射成型机时，遇到了两个主要困难。第一，在一个模具装置中，通常都包括有一百多个成型零部件，而这些零部件又相互联系，相互限制。对于设计者来说，确定好这些零部件的正确位置是很费时间的。第二，在很多时候，模具设计者已想象出工件的真实形状，例如螺丝，转盘和销钉，但是CAD系统只能用于另一种信息的操作。这就需要设计者将他们的想法转化成CAD系统能接受的信息(例如线，面或者实体等)。因此，为了解决这两个问题，很有必要发展一种用于注射模的自动装配成型系统。在此篇文章里，主要讲述了两个观点：即成型零部件和模具在计算机上的防真装配以及确定零部件在模具中的结构和位置。这篇文章概括了关于注塑成型的相关研究，并对注射成型机有一个完整的阐述。通过举例一个注射模的自动装配造型，提出一种简化的几何学符号法，用于确定注射模具零部件的结构和位置。2、相关研究在各种领域的研究中，装配造型已成为一门学科，就像运动学、人工智能学、模拟几何学一样。Libardi作了一个关于装配造型的调查。据称，很多研究人员已经开始用图表分析模型会议拓扑。在这个图里，各个元件由节点组成的，再将这些点依次连接成线段。然而这些变化矩阵并没有紧紧的连在一起，这将严重影响整体的结构，即，当其中某一部分移动了，其他部分并不能做出相应的移动。Lee and Gossard开发了一种新的系统，支持包含更多的关于零部件的基本信息的一种分级的装配数据结构，就像在各元件间的“装配特征”。变化矩阵自动从实际的线段间的联系得到，但是这个分级的拓扑模型只能有效地代表“部分”的关系。自动判别装配组件的结构意味着设计者可避免直接指定变化的矩阵，而且，当它的参考零部件的尺寸和位置被修改的时候，它的位置也将随之改变。现在有三种技术可以推断组件在模具中的位置和结构：反复数值技术,象征代数学技术，以及象征几何学技术。Lee and Gossard提出一项从空间关系计算每个组成元件的位置和方向的反复数值技术。他们的理论由三步组成：产生条件方程式，降低方程式数量，解答方程式。方程式有：16个满足未知条件的方程式，18个满足已知条件的方程式，6个满足各个矩阵的方程式以及另外的两个满足旋转元件的方程式。通常方程式的数量超过变量的数量时，应该想办法去除多余的方程式。牛顿迭代法常用来解决这种方程式。不过这种方法存在两种缺点：第一，它太依赖初始解；第二：反复的数值技术在解决空间内不能分清不同的根。因此，在一个完全的空间关系问题上，有可能解出来的结果在数学理论上有效，但实际上却是行不通的。Ambler和Popplestone提议分别计算每个零部件的旋转量和转变量以确定它们之间的空间关系，而解出的每个零部件的6个变量(3个转变量和3旋转量)要和它们的空间关系一致。这种方法要求大量的编程和计算，才能用可解的形式重写有关的方程式。此外，它不能保证每次都能求出结果，特别是当方程式不能被以可解答的形式重写时。为了能确定出满足一套几何学限制条件的刚体的位置与方向，Kramer开发了一种特征几何学方法。通过产生一连串满足逐渐增长的限制条件的动作推断其几何特征，这样将减少物体的自由度数。Kramer使用的基本参考实体称为一个标识，由一个点和两正交轴构成。标识间的7个限制条件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了义。对于一个包括独立元件、相互约束的标识和不变的标识的问题来说，可以用动作分析法来解决问题，它将一步一步地最后求出物体的最终的几何构造。在确定物体构造的每一个阶段，自由度分析将决定什么动作能提供满足限制物体未加限制部位的自由度。然后计算该动作怎样能进一步降低物体的自由度数。在每个阶段的最后，给隐喻的装配计划加上合适的一步。根据Shah和Rogers的分析，Kramer的理论代表了注射模具最显著的发展，他的特征几何学方法能解出全部的限制条件。和反复的数值技术相比，他的这种方法更具吸引力。不过要实行这种方法，需要大量的编程。现在虽然已有很多研究者开始研究注射成型机，但仍很少有学者将注意力放在注射模设计上。Kruth开发了一个注射模的设计支援系统。这个系统通过高级的模具对象(零部件和特征)支持注射模的成型设计。因为系统是在AUTOCAD的基础上设计的，因此它只适于线和简单的实体模型操作。3、注射模装配概述主要讲述了关于注射模自动装配造型的两个方面：注射模在电脑上的防真装配和确定结构零件在装配中的位置和方向。在这个部分，我们基于特征和面向对象论述了注射模装配。注射模在电脑上的防真装配包含着注射模零部件在结构上和空间上的联系。这种防真必须支持所有给定零部件的装配、在相互关联的零部件间进行变动以及整体上的操作。而且防真装配也必须满足设计者的下列要求：1） 支持能表达出模具设计者实体造型想象的高级对象。2）成型防真应该有象现实一样的操作功能，就如装入和干扰检查。为了满足这些要求，可用一个基于特征和面向对象的分级模型来代替注射模。这样便将模型分成许多部分，反过来由多段模型和独立部分组成。因此，一个分级的模型最适合于描述各组成部分之间的结构关系。一级表明一个装配顺序，另外，一个分级的模型还能说明一个部分相对于另一个部分的确定位置。与直观的固体模型操作相比，面向特征设计允许设计者在抽象上进行操作。它可以通过一最小套参数快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的数据结构在几何实体上的联系，设计者更容易更改设计。如果没有这些特征，设计者在构造固体模型几何特征时就必须考虑到所有需要的细节。而且面向特征的防真为设计者提供了更高级的成型对象。例如，模具设计者想象出一个浇口的实体形状，电脑就能将这个浇口造型出来。面向对象造型法是一种参照实物的概念去设计模型的新思维方式。基本的图素是能够将数据库和单一图素的动作联系起来的对象。面向对象的造型对理解问题并且设计程序和数据库是很有用的。此外，面向对象的装配体呈现方式使得“子”对象能继承其“父”对象的信息变得更容易。外文原文（复印件）Automated Assembly Modelling for Plastic Injection MouldsX. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. LeeDepartment of Mechanical and Production Engineering, National University of Singapore, SingaporeAn injection mould is a mechanical assembly that consists of product-dependent parts and product-independent parts. Thispaper addresses the two key issues of assembly modellingfor injection moulds, namely, representing an injection mouldassembly in a computer and determining the position andorientation of a product-independent part in an assembly. Afeature-based and object-oriented representation is proposedto represent the hierarchical assembly of injection moulds.This representation requires and permits a designer to thinkbeyond the mere shape of a part and state explicitly whatportions of a part are important and why. Thus, it providesan opportunity for designers to design for assembly (DFA). Asimplified symbolic geometric approach is also presented toinfer the configurations of assembly objects in an assemblyaccording to the mating conditions. Based on the proposedrepresentation and the simplified symbolic geometric approach,automatic assembly modelling is further discussed.Keywords: Assembly modelling; Feature-based; Injectionmoulds; Object-oriented1. IntroductionInjection moulding is the most important process for manufacturingplastic moulded products. The necessary equipment consistsof two main elements, the injection moulding machineand the injection mould. The injection moulding machines usedtoday are so-called universal machines, onto which variousmoulds for plastic parts with different geometries can bemounted, within certain dimension limits, but the injectionmould design has to change with plastic products. For differentmoulding geometries, different mould configurations are usuallynecessary. The primary task of an injection mould is to shapethe molten material into the final shape of the plastic product.This task is fulfilled by the cavity system that consists of core,cavity, inserts, and slider/lifter heads. The geometrical shapes and sizes of a cavity system are determined directly by theplastic moulded product, so all components of a cavity systemare called product-dependent parts. (Hereinafter, product refersto a plastic moulded product, part refers to the component ofan injection mould.) Besides the primary task of shaping theproduct, an injection mould has also to fulfil a number oftasks such as the distribution of melt, cooling the moltenmaterial, ejection of the moulded product, transmitting motion,guiding, and aligning the mould halves. The functional partsto fulfil these tasks are usually similar in structure and geometricalshape for different injection moulds. Their structuresand geometrical shapes are independent of the plastic mouldedproducts, but their sizes can be changed according to theplastic products. Therefore, it can be concluded that an injectionmould is actually a mechanical assembly that consists ofproduct-dependent parts and product-independent parts. Figure1 shows the assembly structure of an injection mould.The design of a product-dependent part is based on extractingthe geometry from the plastic product. In recent years,CAD/CAM technology has been successfully used to helpmould designers to design the product-dependent parts. The automatic generation of the geometrical shape for a productdependentpart from the plastic product has also attracted alot of research interest 1,2. However, little work has beencarried out on the assembly modelling of injection moulds,although it is as important as the design of product-dependentparts. The mould industry is facing the following two difficultieswhen use a CAD system to design product-independentparts and the whole assembly of an injection mould. First,there are usually around one hundred product-independent partsin a mould set, and these parts are associated with each otherwith different kinds of constraints. It is time-consuming forthe designer to orient and position the components in anassembly. Secondly, while mould designers, most of the time,think on the level of real-world objects, such as screws, plates,and pins, the CAD system uses a totally different level ofgeometrical objects. As a result, high-level object-oriented ideashave to be translated to low-level CAD entities such as lines,surfaces, or solids. Therefore, it is necessary to develop anautomatic assembly modelling system for injection moulds tosolve these two problems. In this paper, we address the followingtwo key issues for automatic assembly modelling: representinga product-independent part and a mould assembly ina computer; and determining the position and orientation of acomponent part in an assembly.This paper gives a brief review of related research inassembly modelling, and presents an integrated representationfor the injection mould assembly. A simplified geometric symbolicmethod is proposed to determine the position and orientationof a part in the mould assembly. An example of automaticassembly modelling of an injection mould is illustrated. 2. Related ResearchAssembly modelling has been the subject of research in diversefields, such as, kinematics, AI, and geometric modelling. Libardiet al. 3 compiled a research review of assembly modelling.They reported that many researchers had used graphstructures to model assembly topology. In this graph scheme,the components are represented by nodes, and transformationmatrices are attached to arcs. However, the transformation matrices are not coupled together, which seriously affects the transformation procedure, i.e. if a subassembly is moved, all its constituent parts do not move correspondingly. Lee and Gossard 4 developed a system that supported a hierarchical assembly data structure containing more basic information about assemblies such as “mating feature” between the components. The transformation matrices are derived automatically from the associations of virtual links, but this hierarchical topology model represents only “part-of” relations effectively.Automatically inferring the configuration of components in an assembly means that designers can avoid specifying the transformation matrices directly. Moreover, the position of a component will change whenever the size and position of its reference component are modified. There exist three techniques to infer the position and orientation of a component in theassembly: iterative numerical technique, symbolic algebraic technique, and symbolic geometric technique. Lee and Gossard 5 proposed an iterative numerical technique to compute the location and orientation of each component from the spatial relationships. Their method consists of three steps: generation of the constraint equations, reducing the number of equations, and solving the equations. There are 16 equations for “against” condition, 18 equations for “fit” condition, 6 property equations for each matrix, and 2 additional equations for a rotational part. Usually the number of equations exceeds the number of variables, so a method must be devised to remove the redundant equations. The NewtonRaphson iteration algorithm is used to solve the equations. This technique has two disadvantages:first, the solution is heavily dependent on the initial solution; secondly, the iterative numerical technique cannot distinguish between different roots in the solution space. Therefore, it is possible, in a purely spatial relationship problem, that a mathematically valid, but physically unfeasible, solution can be obtained. Ambler and Popplestone 6 suggested a method of computing the required rotation and translation for each component to satisfy the spatial relationships between the components inan assembly. Six variables (three translations and three rotations) for each component are solved to be consistent with the spatial relationships. This method requires a vast amount of programming and computation to rewrite related equations in a solvable format. Also, it does not guarantee a solution every time, especially when the equation cannot be rewrittenin solvable forms.Kramer 7 developed a symbolic geometric approach for determining the positions and orientations of rigid bodies that satisfy a set of geometric constraints. Reasoning about the geometric bodies is performed symbolically by generating a sequence of actions to satisfy each constraint incrementally, which results in the reduction of the objects available degrees of freedom (DOF). The fundamental reference entity used by Kramer is called a “marker”, that is a point and two orthogonal axes. Seven constraints (coincident, in-line, in-plane, parallelFz, offsetFz, offsetFx and helical) between markers are defined. For a problem involving a single object and constraints between markers on that body, and markers which have invariant attributes, action analysis 7 is used to obtain a solution. Action analysis decides the final configuration of a geometric object, step by step. At each step in solving the object configuration, degrees of freedom analysis decides what action will satisfy one of the bodys as yet unsatisfied constraints, given the available degrees of freedom. It then calculates how that action further reduces the bodys degrees of freedom. At the end of each step, one appropriate action is added to the metaphorical assembly plan. According to Shah and Rogers 8, Kramers work represents the most significant development for assembly modelling. This symbolic geometric approach can locate all solutions to constraint conditions, and is computationally attractive compared to an iterative technique, but to implement this method, a large amount of programming is required.Although many researchers have been actively involved inassembly modelling, little literature has been reported on featurebased assembly modelling for injection mould design.Kruth et al. 9 developed a design support system for aninjection mould. Their system supported the assembly designfor injection moulds through high-level functional mouldobjects (components and features). Because their system was based on AutoCAD, it could only accommodate wire-frameand simple solid models.3. Representation of Injection Mould AssembliesThe two key issues of automated assembly modelling for injection moulds are, representing a mould assembly in computers, and determining the position and orientation of a product- independent part in the assembly. In this section, we present an object-oriented and feature-based representation for assemblies of injection moulds.The representation of assemblies in a computer involves structural and spatial relationships between individual parts. Such a representation must support the construction of an assembly from all the given parts, changes in the relative positioning of parts, and manipulation of the assembly as a whole. Moreover, the representations of assemblies must meetthe following requirements from designers:1. It should be possible to have high-level objects ready to use while mould designers think on the level of realworldobjects.2. The representation of assemblies should encapsulate operational functions to automate routine processes such as pocketing and interference checks. To meet these requirements, a feature-based and object-orientedhierarchical model is proposed to represent injection moulds. An assembly may be divided into subassemblies, which in turn consists of subassemblies and/or individual components. Thus, a hierarchical model is most appropriate for representing the structural relations between components. A hierarchy implies a definite assembly sequence. In addition, a hierarchical model can provide an explicit representation of the dependency of the position of one part on another.Feature-based design 10 allows designers to work at a somewhat higher level of abstraction than that possible with the direct use of solid modellers. Geometric features are instanced, sized, and located quickly by the user by specifying a minimum set of parameters, while the feature modeller works out the details. Also, it is easy to make design changes because of the associativities between geometric entities maintained in the data structure of feature modellers. Without features, designers have to be concerned with all the details of geometric construction procedures required by solid modellers, and design changes have to be strictly specified for every entity affected by the change. Moreover, the feature-based representation will provide high-level assembly objects for designers to use. For example, while mould designers think on the level of a realworld object, e.g. a counterbore hole, a feature object of a counterbore hole will be ready in the computer for use.Object-oriented modelling 11,12 is a new way of thinking about problems using models organised around real-world concepts. The