《《外文翻译--饮料瓶注射模具的模块化设计（中英文对照）》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《外文翻译--饮料瓶注射模具的模块化设计（中英文对照）》-公开DOC·毕业论文（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、w 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作者所在系别材料工程系作者所在专业材料成型及控制工程作者所在班级B07812作 者 姓 名 作 者 学 号20074081224指导教师姓名 指导教师职称讲师完 成 时 间2010年11月北华航天工业学院教务处制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M
2、ing-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 London Limited 2010摘要这项工作适用于模块化设计理念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具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子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
3、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日益增加，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
4、理念意味着出现了一个可以促进产品开发的关键因素，它能增加设计的灵活性，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，包括基本职能和特定职能。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
5、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。模块化理念已广泛地应用于许多领域，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，本研究的目的是通过标准模块化作业程序来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动模和定模。熔融的塑料进入流道然后通过浇口进入到模具的型腔中并将其充满从而成型为所需的零件。和模具开模
6、方向平行的的两侧有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在模具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
7、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环。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要通过如下五个阶段：（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子功能单元（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
8、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要的条件，包括足够的锁模力，充足的理论注射量，足够的拉杆行程，足够的模具厚度，并有足够锁模行程。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。在整体性原则中，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。在适用性原则中，首先被考虑的是单位能履行单一的功能。至于互换性原则，当模具被划分成产品系列后各基本单元应当在各个模具之间有良好的互换性。图
9、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说明了一个包括几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，顶出模块和导向模块。固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。图2.传统开发过程与模块化开发过程比较图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
10、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杯型和盆式容器，其余的组件模块化，以便于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可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
11、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。以下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模具型芯夹紧板注塑机。3.4标准化的结构
12、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
13、，理想的顶出机构应该是空气顶出机构。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来。然后在直线型出口的空气注射到零件的底端使零件从型腔中型分离出来。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。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来编码所有的结构单元（图6
14、A）。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）。 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6B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
15、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:图5.顶出装置设计图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，允许模具厚度范围，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，方便地开发出来 。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，所有部件的注塑模具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
