玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題,玩具,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,nx,三維,19,cad,開題 注塑模的智能制造工具 機械工程部，路易斯安那大學 摘要 本文介紹了正在在拉法路易斯安那州大學研究的旨在建立一個電腦化的智能制造過程工具。制造過程工具是一種有助于制造商解決與注塑相關(guān)問題計算機程序。這些問題包括：開始成型的時間，非優(yōu)化的周期時間和控制不良的注塑過程。制造過程中工具將有助于機器運行(不一定是專家), 優(yōu)化和控制注塑成型過程。從而獲得最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機 。 注塑模是目前世界上最常用的方法用于制造復(fù)雜的商業(yè)塑料部件并具有良好的尺寸公差。依照 C-模子設(shè)計指導,被處理的所有塑料的重量的32% 通過注入成型機器,制造塑料的注入成型是最重要的制造工藝之一。最終的成型質(zhì)量則主要取決于材料的類型, 模具設(shè)計及成型過程的設(shè)置。一旦材料和模具確定,零件質(zhì)量基本上取決于成型過程。成型過程是一個相當復(fù)雜的,涉了及許可變的工藝參數(shù),如壓力,溫度和時間設(shè)定 。為了提高零件質(zhì)量,最大限度地提高注塑機生產(chǎn)能力，這些工藝參數(shù)必須被設(shè)定。這樣一個復(fù)雜的過程要求用學歷與個人的經(jīng)驗建立和完善。這些獨立的成型工藝控制是在試驗和誤差的基礎(chǔ)上, 這通常是很耗費時間的。這些控制成型過程的方法主要依靠操作者的直覺和一些"經(jīng)驗法則"，這些“經(jīng)驗法則”是操作者在過去一段時間,用不同的材料,壓力,溫度和時間設(shè)定 得到的。 本文概要列出了目前正在拉法洲路易斯安那州大學進行的涉及基于注塑成型過程知識工程模塊(ikem) 智能化發(fā)展的研究。ikem有不同的模式,即:句法分析,模具設(shè)計,周期時間和制造模塊,這些是相互關(guān)聯(lián)的。本文主要集中在制造模塊 ，其中涉及開發(fā)一種智能調(diào)節(jié)工藝的過程工具,所謂的" 優(yōu)化器"。圖1和2顯示了不同ikem單元的數(shù)據(jù)傳遞。 圖1：基于工程塑料注射成型的智能知識庫 圖2：數(shù)據(jù)流程圖 優(yōu)化器的注塑過程從這方面的專家捕捉不確定性知識, 并且以查看表小冊子等形式使用確定性知識。優(yōu)化器是寫在VisualBasic中,將協(xié)助機器操作建立, 優(yōu)化和控制注塑成型工藝,從而最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機。如圖3所示,優(yōu)化器幫助制造商設(shè)定成型機的初步優(yōu)化工藝參數(shù)值。為得到最大效率，這些參數(shù)值可以由操作者用自己的直覺和猜測進行微調(diào)。 基于知識設(shè)計模塊 一個專門的系統(tǒng),或以知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng),定義為"模式和相關(guān)程序, 在一個特定的區(qū)域, 某種程度上的解決問題是相等于一個人類專家"，各類專家系統(tǒng)是有用的,都有各自的優(yōu)點和缺點?；谥R系統(tǒng)的"基于規(guī)則"這一項就是最常用 。它基本上由包含基于知識的含有“IF-THEN”的語句，稱作規(guī)則。 ikem該項目涉及建立一個專門系統(tǒng)包含一套if-then規(guī)則，這些規(guī)則是專家在知識工程師的幫助下建立的。最重要的兩個問題是這一基于規(guī)則專家系統(tǒng), 獲取知識和知識表達的可靠性。 知識的獲取 這是知識工程師最初從人類專家提取規(guī)則的辦法。 這一步是勞力密集型,并一直被視專家系統(tǒng)的發(fā)展過程的瓶頸。 知識的獲取,主要是靠知識工程師的技術(shù)。 其主要目的是提取策略或人類專家經(jīng)驗法則,并把它移交到知識庫。必須慎重獲取知識的過程,因為它直接影響到后面的知識表達計劃。這里有知識獲取的兩個基本類型: 1. 知識直接從人類專家獲取(不確定性知識) 2. 獲取知識是從先前的案件中的關(guān)系,查找表(確定性知識)。 智能工具制造業(yè)正在研制捕捉從這方面經(jīng)驗得到的不確定性的知識,以及更多確定性知識的小冊子形式的關(guān)系,查找表等。 拉菲特路易斯安那州大學一個學生知識工程師一直在工業(yè)灰努力工作,這主要是注塑廠。 知識工程師訪問的灰產(chǎn)業(yè)方面的人類專家。然后,他組織從邏輯上提取這個數(shù)據(jù)，這種從專家提取的知識是以的啟發(fā)形式或更精確的"經(jīng)驗法則" 規(guī)則。專家開發(fā)這些啟發(fā)形式或經(jīng)驗法則和從他在這個領(lǐng)域的經(jīng)驗。這些"通則"作為指導方針用于得到最優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量成型過程。 一組典型的例子"經(jīng)驗法則" 或啟發(fā)形式的發(fā)展在計算卡式噸位是有用的: 規(guī)則1: IF部分壁厚"=0.04英寸 And物質(zhì)=結(jié)晶 THEN鉗重量=2.0噸/ 英尺2* 規(guī)則2: IF部分壁厚<0.04英寸 And物質(zhì)=結(jié)晶 THEN鉗噸位=2.6噸/ 英尺2 規(guī)則3: IF部分壁厚"=0.04英寸 And物質(zhì)=非晶 THEN鉗噸位=3. 噸/ 英尺2 規(guī)則4: IF部分壁厚"0.04英寸 And物質(zhì)=非晶， THEN鉗噸位=3.6噸/ 英尺2 ● 英尺2代表零件在模具中垂直于注塑機的噴管的總斷面面積 這個規(guī)則給我們一對另外的規(guī)則,以確定選定材料是無定形或晶體。 運用這六項規(guī)則專家系統(tǒng)可以計算所需鉗噸位。 規(guī)則5: IF模收縮,材料的線性流速**<12 THEN物質(zhì)=無定形. 規(guī)則6: IF模收縮, 材料的線性流速>=12 THEN =物質(zhì)的結(jié)晶. 知識表達 知識表達是知識工程過程的第二階段, 知識以編碼形式編入知識庫。啟發(fā)形式是由知識工程師從人類專家在知識庫用if-then規(guī)則才能作出結(jié)論的專家系統(tǒng)獲取。這些if-then規(guī)則被編在VisualBasic中。一個單獨的材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被創(chuàng)建在Microsoft Access中,并且與VisualBasic程序相關(guān)聯(lián)。如圖4所示。 圖4.訪問 VisualBasicLinkage 注塑模收縮,從材料數(shù)據(jù)庫索取線性流速 產(chǎn)出 優(yōu)化器給出了影響注塑成型工藝的各種參數(shù)的最優(yōu)化值, 這是在生產(chǎn)中必須要加以控制以確保獲得高質(zhì)量的零件最經(jīng)濟方式。優(yōu)化器的產(chǎn)出限于四種不同類別,分別是:溫度,壓力,時間和距離。 每個產(chǎn)出如圖5所示并且下文有詳細的討論。 圖5 優(yōu)化器. 溫度:現(xiàn)今生產(chǎn)的大約80%的塑料制品是由熱塑性塑料組成。 熱塑性可以界定為“加熱時發(fā)生物理變化的塑料材料?！? 不同種類的熱塑性塑料有: ?非晶材料, "基本隨著溫度升高而軟化,并且隨著吸收更多的熱量而變得越來越軟, 直到他們分解。" ?晶體材料, "這些材料并沒有軟化階段,但直至它們被加熱到某一溫度點是才開始融化，如果吸收了更多的熱量就會分解。" 考慮到非晶和晶體材料的不同性質(zhì), 我們在注塑機上設(shè)定了不同的溫度。 1. 熔體溫度:塑性材料在再注入模具之前必須已被加熱. 優(yōu)化熔體溫度效果在于控制材料的流量,材料分解,脆性和閃點。 2. 筒內(nèi)的溫度:注塑成型機料筒內(nèi)的前，中，后段設(shè)置不同的溫度。 3. 噴嘴的溫度:設(shè)定機噴嘴右前方的加熱區(qū)(筒)的塑料溫度。 4. 模具溫度: 必須設(shè)定注塑模具溫度以獲得一個高品質(zhì)塑料零件，降低成型周期時間。優(yōu)化的模具溫度有助于獲得更短的成型周期時間以及更好的零件質(zhì)量。 壓力: 這里有很多在注塑成型機上需要優(yōu)化的壓力。 1螺絲鉗壓力:壓力保持模具緊緊合在一起來抵抗注射壓力.最佳的螺絲鉗壓力是能組織模子由于比較少的螺絲鉗噸位閃現(xiàn)。它甚至能節(jié)省能源和避免模具由于高鉗噸位而倒塌。 2. 注射壓力:該項壓力顯示型腔內(nèi)初次填充物(95%)。 最佳注射壓力有助于得到高質(zhì)量,不收縮,不變形的零件, 并且這是容易取出零件。 3.保壓壓力:注射壓力的第二階段,而且通常是填補了剩下的5%的型腔。它通常是保持模具中塑料不被流回注射筒。 4. 背壓: 由塑料施加在螺絲紡錘上的壓力。優(yōu)化背壓有助于取得較好密度及少空隙的零件。 時間: ?冷卻時間: 它是塑料零件在型腔成型到安全取出所需的時間。 優(yōu)化冷卻時間有利于縮短成型周期時間。 距離: ?模具開模行程:開模距離為了使零件安全的從模具上取出。優(yōu)化模具開模行程有利于縮短成型周期時間。 結(jié)論 在本文討論的過程制造工具已在在拉法路易斯安那州大學開發(fā)。 當完成了這一工具時，它將能作出初步優(yōu)化工藝參數(shù)值, 這對于起始注塑成型過程是關(guān)鍵的。為得到個人想要的效果,經(jīng)營者可以用自己的直覺和猜測對這些參數(shù)值可以微調(diào)。 參考資料 1. 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CHAMBERS Chambers博士是一個助理教授以及拉法路易斯安那州大學機械工程系機械工程/ LEQSF教授。他的研究興趣包括優(yōu)化設(shè)計,人工智能。他是ASME 和ASEE 的成員, 并且目前擔當ASEE 海灣西南部分的副會長。Chambers是一名在得克薩斯州和路易斯安那注冊的專業(yè)工程師。 Bill Best Bill Best是在拉菲特灰產(chǎn)業(yè),LA的一個廠長經(jīng)理。他對注塑成型有經(jīng)驗超過40年,他是這方面的專家。