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1、1注：本次外文文献翻译只进行正文部分内容的翻译，文中图片等附件内容不在翻译任务之内饮料容器注塑模的模块化设计摘要：本文应用模块化设计的概念来设计饮料容器注塑模具。这项研究的目的是建立控制成本和时间的方法，关系到模具的开发，并提高产品设计。这项研究由两部分组成：功能性编码，并建立标准作业程序，专用于饮料瓶注塑模具的设计与制造。首先，该注塑模具分为几个模块，每个有一个特定的功能。每个模块又分为几个结构单元具有子功能或子程序。接下来维量和每个单元的规格标准化和兼容接口，建立连接有关单位。本工作采用杯型饮料容器实验评估的模块化性能设计方法。实验结果表明，采用模块化的设计方法来制造注射模具开发时间缩短了
2、 36%，与传统的方法比较降低了 23%的成本。同时，模块化的信息有助于设计师设计各种产品。此外，该功能代码有助于有效地管理和维护产品及模具。关键词:饮料容器 注塑模具 模块化设计 产品系列1 引言最近，随着市场的竞争和成长，不同的客户需要竞争者们提高开发新产品的速度。来满足市场需求。然而，开发模具需要考虑多方面的因素，包括产品几何尺寸、精度、产品开发时间。引入模块化产品设计的概念设计可促进产品开发，因为它增加设计的灵活性并缩短交货时间 14 。同时，高水平的产品，提高其产品质量和客户服务 5 。模块化是将一个复杂的产品细分为模块可以独立地创建并容易使用 6，7 。一般有三种领域，模块化可以实
3、现包括设计模块化（MID），使用模块化（MIU）和生产模块化（MIP） 8 。MID 涉及到基本结构单元，从而促进各种柔性装配产品 9，10 。MID 可以发现产品结构，即不同产品之间的关系。相关产品被称为产品系列，包括基本的和特异的功能。开发产品的家庭提供多用途设计效益降低生产成本 11，12 。MIU 是消费者驱动的分解,为了满足方便的产品定位,使用单独的设计方法。MIP 可以使工厂结合大量的部件模块，这些模块可以组装然后带到主生产线被纳入一系列小型和简单的任务。MID 已被广泛应用于众多领域，在降低成本，设计的多样性方面已经产生显著的影响 13，14 。然而，这只是被一部分公司研究证实，
4、运用模块化设计来设计模具 15，18 。本研究旨在利用模块化设计降低模具的开发时间和开发设计饮料容器的标准操作程序容器注塑模具，其特点是大部分利用模块化或是百分之百的模块化。2 注塑模具设计的一般过程基本上，注塑模具分两部分，凹模和凸模。熔融塑料通过浇口进入模腔中。熔融塑料从浇口的通过流道流动进入型腔形成成型零件的一部分，两侧出现与开模方向平行通常需要一定的拔模角度利于开模。草图要求脱模角的大小主要取决于模腔的深度和塑料材料的收缩率。模具通常是这样设计的，模具打开时2部件可靠地保持在凸模上。顶针或顶出板放置在模具上，构成模具的顶出机构。标准的模具冷却方法是冷却剂通过钻孔通过模具板孔一系列软管连
5、接形成一个连续的路径。冷却剂吸收来自模具的热，使模具处于最适宜的温度。为了便于维修和通风，型腔和型芯分块，称为插块。通过用可互换的插入，一个模具可以同一零件的几种变化。一般模具设计过程包含两部分 19 ：零件设计和模具设计。零件设计过程包含五个主要步骤：定义主拉伸方向，确定型芯和型腔，计算收缩率，定义拔模角度，然后确定分型线。模具的设计过程主要包括选择模具基准，成型零件的设计和定位，型芯腔，组件设计，设计冷却通道，创建返回引脚，加顶针，创造门转轮，添加定位环和浇口顺序。3 应用模块化设计的饮料容器本研究采用模块化设计，饮料容器注塑模具通过一五阶段的过程，如下：（1）产品分类和机器的规格，（2）
6、注塑模具为基于功能模块的划分性，（3）单个模块为多个分与子功能单元，和之间的关系每个单元和组件的设计，（4）规范结构单元，和（5）的标准结构单元编码。这些个体的过程如下。3.1 产品分类和机器规格这一步用于确定饮料容器的几何和尺寸和精选机器用于规范生产。对于注射成型机，有五项基本的对产品质量产生影响的指标，包括足够的模具夹紧力，足够的注射体积，足够的距离，足够的模具厚度，和足够的模具夹紧行程。3.2 注射功能模块这一步将模坯划分为不同功能的模块。包括通用规则，划分规则，适用规则，间改变规则。模块必须包含饮料容器注射模具的所有功能。在划分每个功3能模块时，必须包含至少一个基本功能和每个单元必须实
7、现其自身特异的功能。按照互换性的原则每个模块可以再整个产品系列里拥有良好的互换性。3.3 划分各模块中子单元的相互关系图 1 例举了饮料容器的模具结构，包括几个功能模块。函数模块是进一步扩展结构单元通过子函数或子子功能。分模块包括夹紧模块、热流道模块模、成型模块、注射模块和导向模块。夹紧功能模块为精确地定位个体单位与我们每台注射模块成型机。熔融塑料通过热流道模块加热。模流控制模块和三维几何准确度是注射成型的部份。注射模块成型零部件模腔。精密定位模组在凹凸模合模时起控制作用。3.3.1 几何结构的设计元素标准的结构元素为准备到半成品制品，实现成品制品，因此显著缩短制造模具和交货的时间。图 2 例
8、举之比较模具设计开发传统的过程。标准的结构元素能有效地提高预期形状的完成和提高最终产品的产量。图 3 显示了饮料的几何设计容器的研究。该模具插入物最好具有简单形状的几何形。例如，气缸和长方体分别代表杯型盆式容器。其余部分是模块化的为了方便有效的整合成一套完整的类似方式的堆积在注塑模具块。3.3.2 结构单元装配设计数百人参与新产品结构元素的开发，每个含有多种结论。装配这种复杂的系统经常因为小小的尺寸错误而失败。本研究定义的尺寸的结构元素的相互装配关系尺寸。这些尺寸是简化为防呆效果。装配结构的程序内容如下：（1）模块装配方向的两个线是用来单独的模具装配模块。第一线是分型线，定义凸模和凹模。第二行
9、定义边界前方和后方，热流道板。序列随凸模装配顺序，凹模具热流道板，前、后热流道板。（2）装配单元每个单元方向上属于上班述四个装配模块组装在一个序列，即确认注塑件外形尺寸，进一步确定产品的相关尺寸模芯和模腔，固定模具插入夹紧模块，识别尺寸的热流道模具的使用的凹模结构，计算夹持板的精确的尺寸，和最后选择注塑机规格。装配顺序是以下模具镶件、夹板和注塑机。3.4 结构单元的标准化作为饮料容器注射的结构单位模具，产品族的概念进一步介绍了增加通用性和互换性的各单位功能。图 4 说明了一个例子相互替代的冷却系统。此外，图 5 显示用于各种喷射系统的设计产品系列。3.4.1 冷却系统的设计冷却系统包括两部分：
10、凸模冷却装置和凹模冷却装置。凸模冷却单元包括喷泉，双螺旋，单螺旋，块板类型的递减顺序列出冷却效率。基于制造成本和冷却效果，双螺旋型的优先。至于凹模冷却装置，它包括多段，块板，U，和线性类型列在下降冷却效率的顺序。基于制造业成本和冷却效果，块板的优先。43.4.2 脱模机构设计饮料容器通常是薄壁，理想的脱模机构是一个空气喷射器，基于防止注塑件损坏的愿望。对于高收缩注塑材料，其顶出板可以选择顺利分离产品和模具。空气喷射器的设计包括两出风口周围的模具插入件，即，一个 L 型插座一线式插座。在 L 型出口空气进该模具插入物和分离的注塑周边成型零件从模具插入。在线式空气出口然后注入部分的底部排出他们从模
11、腔。推板推成型部分核心或从模腔的模具。它是连接一个核心和线性移动沿领导人。3.5 结构单元的标准编码指定结构单元尺寸后，本研究并介绍了编码系统协助管理这些元件。3.5.1 结构单元代码本研究采用三位数编码所有的结构单元（图 6A）。第一个数字是主函数的代码，这代表产品的几何形状和尺寸，和符号实现标准化的结构单元。第二位是子功能代码，它代表材料，并广泛应用于物料清单（BOM）结构单元。第三位代表各自的特点结构单元，包括产品的家庭代码和尺寸。3.5.2 产品识别复杂的代码本代码是用于在产品开发中快速搜索的结构单元相互交换。此代码将所有结构单元的相关与一个特定的容器的制造，也对模具的几何形状和尺寸信
12、息和产品特性，如下所示。4.发展集装箱产品的程序5基于上述模块化设计方法，可以产生设计饮料标准操作程序容器注塑模具。因此，仅仅以下的程序可以很容易地为新的模具设计产品识别可互换的结构单元，可以有效地管理和维护产品模具。图 7 显示了标准操作程序饮料容器的注塑模具设计。过程一般包括九个步骤，如下。步骤 1。产品规格确认：为了准确的描述的几何形状，尺寸精度等和产品的质量特性，这步定义产品的几何特性，如宽度，高度，投影区域和重量。步骤 2。制造设施的分析：基于从步骤 1 的信息，最合适的注射成型机是由检查规格如锁模力，注射量，模具的厚度范围。步骤 3。注塑模具模块化设计：通过模具的功能分成几个功能区
13、划分模块，一个特定的包含注塑模具可以迅速和容易的进行模块开发堆叠。模块的设计包括凸模和凹模模块，热流道模块及其他。步骤 4。产品和单位编码：每个结构单元指定组件的代码，然后与产品特性的综合收益率产品复杂的识别码。保守的因此，相互交换单元是可用的在产品开发阶段。此外，代码系统简化了模具维修和产品管理。步骤 5。模块化对象列表：根据 3 步的结构规格，所有组件一种注塑模具的部分中列出的清单。对于例如一个杯状注塑 BOM 模具为例，如图 8 所示。这步骤便于处理在缓解随后的报价和生产调度过程。步骤 6。. 组件图：由于尺寸结构结构单元是半成品，BOM 在步骤 5 中列出的信息仅仅是初始的模具设计阶段
14、。因此，所有的结构单元一种注塑模具的设计为客户要求和规范，可以得出在对工程的工程图格式工程的目的。步骤 7。结构单元制造：继信息的 BOM 和零件图的绘制产生在步骤 5 和 6，分别，这一步可以使工厂进一步加工注塑模具。步骤 8。模具的装配和检验：这一步考察在步骤 7 中以确保模具制造的每一单元质量。根据模具装配图，相关模块的位置和结构单元准确地组装。例如，图 9 提出了一个咖啡杯，装配图注塑模具，这是用来确认各部分的关系。步骤 9。试模和批量生产后完成在上述八个步骤，这最后一步进行测试的注射模具成型机并实现批量生产。5 验证和讨论本研究采用杯状饮料容器实验评估的模块化性能设计方法。由于结构单
15、元的规格在模具开发中使预处理的初始单元形状只需要局部预处理获得精确的尺寸，模具开发时间总将大大减少。表 1 列出了模具开发用于杯状容器和揭示的模具采用模块化设计的开发时间了 36%，小于传统工艺。而组件规范使批量标准化这些都结合有效的材料采购制造和设计，可以降低总的制造成本。表 2 列出了模具开发一杯容器和显示，模具制造成本时采用模块化设计与传统工艺相比，由 19 减少 23%。此外，采用模块化设计，具有其他优点如：以客户为导向的模块化设计的多样性增加饮料容器的注塑模具设计，将模具分成五个主要的功能模块、14 个子功能结构单元。一个单位之间相互兼容的接口了通过规范化和标准化的个人结构单元。此外
16、，各种产品系列功能结构中包含不同类型的冷6却，在模具镶件的冷却单元和不同类型的影响定义喷射效果在注射单元。每个单元类型是可替代的，便于产品的装配拆卸，提高设计的灵活性，增加生产能力以适应市场的变化，和满足各类客户的需求。信息提供方便快速的产品开发发展：对标准编码系统的使用功能模块和结构单元使一个标准的产品开发流程建设冷酷的。此过程使设计人员迅速遵循正确的设计步骤和进一步完善详细的注塑模具设计。产品的维护管理和模具：开发的编码系统能够快速响应于通过提供可修复查询可更换的组件之间的相互库存单位。此外，一个结构单元产品特性产品和信息使用一个专门的个人识别码以促进新产品开发数量。6 结论本研究采用模块化设计的思想和原则进行饮料容器的注塑模具开发。证明了在模具设计中发展标准操作程序、标准件的的相互替代的可行性。这项工作提出了一个杯形容器注塑模具为研究模块化设计的实例，表明在节约时间和降低制造成本上产生了作用。基于标准的结构单元构建的数据库饮料容器，计算机应用设计和计算机辅助制造
