基于ProE的電話機(jī)底座注塑模具設(shè)計【說明書+PROE+仿真】

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Bruck Tobias Holzschuh 機(jī)械工程部門 馬里蘭大學(xué) 4 　服從的聯(lián)接設(shè)計和制造業(yè) 4.1　 聯(lián)合類型A （1 DOF自轉(zhuǎn)） 4.1.1　設(shè)計 當(dāng)設(shè)計師根據(jù)設(shè)計指南和制造業(yè)的基本特征規(guī)定決定幾何接口時，能確定其工作狀態(tài)開通或是關(guān)閉。因為在借口上所有可能的、不可能的選擇被聚焦，都可在圖紙上描述成三個不同類型：平的、圓柱形和復(fù)合體。這些聚焦接口是重要的，軟的材料由堅硬材料不充分地填充，是方便擴(kuò)展和收縮的必要方式。在這個部分一些簡單例子來劃分設(shè)計特征和制造方法。第一個例子是一個轉(zhuǎn)動自由度（DOF）。在次設(shè)計有兩種共同的方式合并到此設(shè)計系統(tǒng)里。在第一個例子中，一個長方形橫斷面沿借口制約行動，可沿Z軸小緯度轉(zhuǎn)動，相比之下更易沿Y軸更大的轉(zhuǎn)動。在圖21中，連桿只能關(guān)于Y軸轉(zhuǎn)動。 圖21 1 DOF行動獲得與平的接口 軸A相似的方法達(dá)到預(yù)期的運動要求。圖22這個方法包含一個圓柱型接口，軟材料采取一個小圓筒的形式由硬材料包圍。重要的是在這些例子中每個平借口都可以工更復(fù)雜的借口替換，只要有相同的相鄰橫截面，圖23顯示的就是這個類型的組合接口。 4.2　聯(lián)合類型B（2 DOF自轉(zhuǎn)） 4.2.1　設(shè)計 下一個示例2個轉(zhuǎn)動自由度。在圖24中，一個平的接口與正方形橫截面可以 圖22 1 DOF行動獲得與一個圓柱形接口 圖23 1個DOF組合接口 圖24 2 DOF行動獲得與一個平的接口 圖25 2 DOF行動獲得與球狀接口 圖26 2 DOF組合接口 用于達(dá)到要求。這種幾何關(guān)系允許關(guān)于Y軸和Z軸自轉(zhuǎn)，達(dá)到限制這些軸的組合上的自轉(zhuǎn)有圖25中。一個球狀接口的交錯法為這種轉(zhuǎn)動使用。由于球形的幾何連桿現(xiàn)在是在Y軸和Z軸兩個軸的組合面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。同樣，更多復(fù)雜接口可以用DOF自轉(zhuǎn)顯示出來如圖26。 4.2.2 制造方法 滑的核心或可移動的核心制造方法，相似與在“處理概要”中顯示的方法，既與一個平借口創(chuàng)造聯(lián)接。對于一個更加復(fù)雜的接口，例如球狀接口，必須使用洞調(diào)動方法。起初必須創(chuàng)造，然后手工或機(jī)器人轉(zhuǎn)移球形到第二個模具階段。創(chuàng)造相似圖26的零件使用洞調(diào)動方法。為2 DOF連接以僅關(guān)于Y軸和Z軸（不是組合軸），滑的核心發(fā)法是達(dá)到這一運動的最宜最快揭的方法。 然而，達(dá)到自轉(zhuǎn)關(guān)于這些軸的組合，使用洞調(diào)動方法最好。 雖然這個方法要求增加手工的操作，行動的這個類型造成 另外的重音發(fā)生在接口。兩幾何學(xué) 連結(jié)并且化工接合處理裝貨的這個類型。 4.3 聯(lián)合類型C （3 DOF自轉(zhuǎn)） 4.3.1 設(shè)計 達(dá)到Y(jié)軸與Z軸組合的第四個方法是將一個平或者復(fù)雜的接口用一個圓斷面顯示在圖。28 這種方法可能也用于獲得第3個DOF自轉(zhuǎn) X軸是對扭轉(zhuǎn)或者扭轉(zhuǎn)力行動的用途而被創(chuàng)造的X軸。這連接由一個圓柱型接口達(dá)到類似于第一個例子但安置了不同的環(huán)節(jié)。圓接口是沿X軸對幾何限制行動最少的，另外它不介紹關(guān)于Y和Z軸的限制性自轉(zhuǎn)。有一個一般規(guī)則的服從機(jī)制。越大相當(dāng)數(shù)量軟材料被介入系統(tǒng)，零件越容易彎曲變形，所以更長的服從部分更傾向于彎曲和轉(zhuǎn)彎更容易的較短的部分。平的接口在圖28可以被一個復(fù)雜接口替換顯示圖29。 圖28　3 DOF行動獲得與一個圓短剖面和平的接口 圖29　復(fù)雜組合的個例子協(xié)調(diào)與圓短剖面和延長的長度 4.3.2 制造方法 在圖30中 ，滑的核心方法用于以一個圓橫截面創(chuàng)造平的接口，必須用調(diào)動方法創(chuàng)造復(fù)雜的3DOF接口。這個方法的模具設(shè)計與用一個DOF組合接口的那些是相同的。 圖30 創(chuàng)造3 DOF平的接口的鑄造的方法以圓橫斷面。一個核心位置為初級。 b鑄造了部分初級和核心位置為第二階段。c發(fā)生的零件 3 DOF連接在所有特定時刻將承受多個力量，它一定能承受扭力，同時裝載所造成的張力和彎力。出于對這個聯(lián)合類型的本質(zhì)和可能的用途，建議它配置聯(lián)合幾何學(xué)和化工，這個方法與用一個DOF組合的方法是相同的。并且與化工結(jié)合，所以推薦為創(chuàng)造連接這個類型的方法是洞調(diào)動法，使用復(fù)雜幾何為接口。 4.4 服從連接的一般設(shè)計指南 在服從連接中有沿自轉(zhuǎn)所有軸的極限轉(zhuǎn)動。顯示的例子，假設(shè)沒有造成超出零件材料的原由彈性要求的碰撞，在沿Y和Z軸的自轉(zhuǎn)被限制，為扭轉(zhuǎn)限制在沿X軸自轉(zhuǎn)的材料強(qiáng)度范圍內(nèi)。然而，在旋轉(zhuǎn)連接中，一個小極限的自轉(zhuǎn)總視為一個小運動。通過轉(zhuǎn)動獲得的運動直接與力臂長度相關(guān)，顯示在圖31所以，小量的旋轉(zhuǎn)在結(jié)構(gòu)中可視為許多運動。這意味這旋轉(zhuǎn)的服從連接比平移的服從連接對設(shè)計更有用處。 圖31 配置的例子，大距離可以得到以少量轉(zhuǎn)動 使用造型方法主要影響每個階段的重要時間特征創(chuàng)造部分。最小的操作，例如可移動和滑的核心方法需要較少的初級硬化時刻。較少硬化的時間使第二階段在兩材料接口處更快創(chuàng)造交互連接。在另一方面要求很多操作在階段之間，例如洞調(diào)方法的操作，要求更長的硬化造型階段并且使較少的物質(zhì)黏附在接口處。這個特征帶領(lǐng)我們總指導(dǎo)路線：如果在造型階段一個巨大的手工操作需要在接口處設(shè)計接口合并幾何學(xué)連接。在決定使用哪個方法之前，它對實驗中特定材料確定交易參量是一個重要的因素。這些交易包括（a）在中期階段接口的尺寸恒定，（b）零件的整體尺寸恒定和（c）接口的力量在每個階段結(jié)束。在中間階段接口的尺寸恒定性提到多展性和靈活的初級部分，它將被操作入第二個階段，且第二階段是跳動的。如果零件此時展性太強(qiáng)在第二材料上將因操作和壓力產(chǎn)生表面缺點。要測量這個參量，你必須在鑄造初級的不同間隔時間內(nèi)測量初級的幾何變形。圖32顯示在不同的間隔時間的變形例子。整體尺寸恒定性需要相當(dāng)數(shù)量幾何學(xué)集成接口。要測量尺寸恒定性必須從化工結(jié)合任意鑄造零件。 當(dāng)確定哪個模具調(diào)動方法到用途時考慮三維因素也是重要的（a）軟、硬物質(zhì)部分的形狀（b）接口的形狀（c）每個零件的大小。例如重心方法要求小量的軟材料并且有一個相對簡單的接口零件?；暮诵姆椒?，當(dāng)零件要求相等的軟、硬材料并且有相對簡單的接口時使用。對于第一個方法，一般手工操作為更加復(fù)雜的接口。表1造型方法的類型可以根據(jù)聯(lián)合接口類型使用。在以下研究中使用了重心方法和洞傳遞成型方法。 5 專題研究1：夾子 5.1 設(shè)計 第一個專題研究，夾子，展示怎么對服從的用途減少零件和裝配作業(yè)的數(shù)量。首先描述是設(shè)計零件和連接的必要環(huán)節(jié)。這部分被塑造在一個同類的三部分夾子，如圖33。第一部設(shè)計速寫完成品的幾何，然后確定力量的大小和期間的種類和他們產(chǎn)品的運動。在這個設(shè)計完成品的幾何仿造原始的設(shè)計幾何。這保證維護(hù)幾何影響的所有功能參量。這部分運動是為了夾子反復(fù)移動提供了回復(fù)力，以便穩(wěn)定位置設(shè)為關(guān)閉位置。 要做這部分，1 旋轉(zhuǎn)自由度的連接在圓桶的形狀中被合并到零件的最基本的結(jié)構(gòu)里。為了連接這個類型材料被安置在一個臨界面需要相對運動。零件沿組合的X和Y平面，由于在Z軸上旋轉(zhuǎn)的軟材料有自身的彈性強(qiáng)度，但被壓制聚合。在這個設(shè)計中夾子獲得的壓縮力直接地與軟材料彈性有關(guān)。使用接口的這個類型，通過軟材料選擇控制相當(dāng)數(shù)量的夾緊力是非常容易服從原始的設(shè)計，當(dāng)通過簡化在被重新設(shè)計的整流器裝配使用降低2/3。 圖32 不同程度接口的尺寸恒定性級間， （a）高度 被變形到（c）沒有畸變 圖33 傳統(tǒng)被鑄造的夾子的例子 5.2 制造業(yè) 當(dāng)設(shè)計引線連接，一個可移動的核心和下落核心被選擇了，因為有時這部分需要少量的軟材料，并且需要的接口是非常簡單的。如圖35這部分要求兩個模具片段和一個可移動的核心。首先模具片段與核心結(jié)合并插入適當(dāng)?shù)奈恢?。然后IE-72DC被鑄入模具。核心去除1.5H以后并且IE-60A被鑄入剩余的模腔。在10個多小時之后造型如圖36.和最后被鑄造的部分顯示在圖37去除金屬彈簧。 5.3 分析 一旦零件被創(chuàng)造了測量機(jī)制的裝載位移將反應(yīng)設(shè)計的可行性和必要性。在每個設(shè)計中一個被裝配的夾子通過相同測試進(jìn)行核實相似性、開模反應(yīng)。通過鑄模和開模兩個階段得到夾子如圖38。要求開模力量大于服從設(shè)計約為250%，表明被裝配的鉗位有更加巨大的夾緊力。這可以歸因于兩個夾子大小上的區(qū)別，為服從的夾子選擇軟材料以區(qū)別剩下的部分。服從夾子反應(yīng)比被裝配的夾子滯后很多，這大概因為缺乏鉸鏈和金屬的限制。這些結(jié)果表明精確的控制服從夾子的機(jī)械反應(yīng)在中間裝載中將更加容易。 6 專題研究2：電動子系統(tǒng) 6.1 設(shè)計 在第二個專題研究，電動子系統(tǒng)設(shè)計了以能仿造自由程度如圖39所有顯示了一個式樣直升機(jī)電動子系統(tǒng)和服從的行動范圍，電動子系統(tǒng)在運動學(xué)上被認(rèn)為等值對模型系統(tǒng)。沒有做企圖匹配電動子的動力學(xué)特征。如圖40電動子系統(tǒng)驅(qū)動點、中心轉(zhuǎn)動軸和伺服板材全部在服從和模型系統(tǒng)之間保持一致。被重新設(shè)計的服從系統(tǒng)的目標(biāo)將是當(dāng)仍然維護(hù)聯(lián)合動力學(xué)時減少零件的重量和裝配作業(yè)。如圖41是原始設(shè)計的一張分解圖 新的設(shè)計在形狀和相對大小仿造原始的設(shè)計基礎(chǔ)上保存功能。兩個垂直部分替換在原始模型上的二連接并控制飛行壓力角度。彎曲的服從連接替換二連接的引線連接并且控制旋翼轂角度（圖42）服從設(shè)計通過使用a在相鄰?fù)惒糠治⒂^接口與一圓橫截復(fù)合體積減少零件的數(shù)量。原始的設(shè)計包括14個被裝配的部分，新的設(shè)計包括2份：電動子第一部分和電動子第二部分。這些零件用一短期適合的連接。完全電動子系統(tǒng)連接（通過連接）到伺服板材。圖44和45說明設(shè)計中獲得的相對聯(lián)合運動與原始的設(shè)計要求比較。 圖34 服從的夾子CAD圖畫 圖35 模具為服從的夾子 圖36 鑄造的序列為服從的夾子： 2模具容量和1個可移動的核心是聯(lián)合的（a）， IE-72DC被射擊入模具導(dǎo)致部分（b）， 2模具容量被再結(jié)合沒有可移動的核心（c），IE-90A被射擊入模具導(dǎo)致部分（d） 圖37鑄造了服從的夾子 圖38 力量的圖表對位移為被鑄造的服從的夾子和被裝配的夾子 圖39 短笛微電RC直升機(jī) 6.2 制造業(yè) 服從的電動子提供需要獨特的造型挑戰(zhàn)。由于這個模具的復(fù)雜，洞調(diào)動方法是使用最容易的可能造型方法。第一步到解決這個復(fù)雜模具將插入必要的所有必須的核心消滅咬邊。所有咬邊去除之后在模具下我們可以開始打破聯(lián)合類型。這部分，有三服從的片段。如圖46.模具可以打破下面兩個簡單的洞調(diào)動問題。第一個連接類型如圖46a與壓力模具是非常相似的用途如圖29，洞調(diào)動方法看如圖3.這個連接是用于連接電動子第一部分兩個地方到伺服板材。因為它有復(fù)雜的形狀。第二連接類型，如圖46b是一個以更加 圖40 原始的直升機(jī)旋翼轂的CAD版本 圖41 原始的設(shè)計的分解圖 圖42 重新設(shè)計了服從的系統(tǒng) 形象化作為簡單的壓力連接。然而，這個聯(lián)合類型可能導(dǎo)致改變和洞調(diào)動一樣有復(fù)雜形狀組成。如圖3.二核心被插入模具去除咬邊部分，以一起連接的圓橫斷面為兩種復(fù)雜的聯(lián)合配置劃分。要減少調(diào)用操作的數(shù)量是我們設(shè)計中在堅硬材料埋置中的唯一連接。既 圖43 再設(shè)計分解圖 然我們有使用造型方法，當(dāng)您集成復(fù)雜形狀和多個核心時我們將演示出現(xiàn)的困難。當(dāng)設(shè)計一個模具為復(fù)雜結(jié)構(gòu)時例如看時的旋翼轂例子，部分2.它是重要排列聯(lián)接，在這種情況下他們是更容易地。例如，如果有沿模具的主要分開飛機(jī)設(shè)計零件被排列連接它將是容易的。第一步在這個對準(zhǔn)線過程中將確定模具的主要分開飛機(jī)。要完成此，考慮到最 圖44 飛行連桿自轉(zhuǎn)比較， flybar角度15°，服從的系統(tǒng)（被留下），原始的模型（正確） 圖45 旋翼轂自轉(zhuǎn)比較，服從的系統(tǒng)（被留下），原始的模型（正確） 終產(chǎn)品的模具容量是必要的。各種各樣的分開飛機(jī)可能手工然后用CAD實驗而不是手工創(chuàng)造分開飛機(jī)使用一個自動化的模具設(shè)計過程。例如多片斷模具設(shè)計師（MPMD）將是容易，導(dǎo)致品種可能的模具配置[16] 在主要分開飛機(jī)被選擇之后在所有可能的情況下應(yīng)該沿那架飛機(jī)排列聯(lián)接.如圖47. 直升機(jī)電動子聯(lián)接和核心用這樣方式排列需要二架分開飛機(jī)。在核心被插入入電動子第2部分之后，這個聯(lián)合類型能看作為一個圓橫斷面復(fù)雜組合接口。因為這聯(lián)接是獨特的彎曲使分開平面創(chuàng)作聯(lián)接服從的部分更加困難。如圖48. 它被看見為電動子第二部分的功能使它難限制分開飛機(jī)的數(shù)量所需要的幾何配置。為了幫助使模具片斷減到一架線性分開飛機(jī)使用所需最小的數(shù)量。如圖49.模具數(shù)量從六個減少到四個。 為新的服從電動子系統(tǒng)，在模具階段可以制造每個電動子零件，進(jìn)去最初的模具階段為電動子第一部分和第二部分，服從材料IE90A，（參見圖50）.軟材料留給硬化，直到它達(dá)到能夠足夠第二次鑄入聚合。從模具被去除5H以后為初級IE-72DC用于第二個模具階段。為這個階段軟材料被插入安全模具。模具被裝配并且第二階段是鑄入（圖47 48）。在5個小時以后伺服板材和模具階段可以同時被制造。服從的電動子系統(tǒng)可以裝配與一短冷期適合的連接。電動子第二部分短冷期的軸承在電動子第一部分。完全服從的電動子系統(tǒng)用伺服板材連接（圖51） 圖46 服從的聯(lián)接的模具 6.3 分析 這個例子是相當(dāng)復(fù)雜的，并且對位移要求習(xí)慣測試裝置創(chuàng)新性。我們使用有限基于Pro/Mechanica軟件分析機(jī)制。 圖47 模具為第二階段電動子第1部分。 一張分解圖。b擴(kuò)展視野 圖48 模具為電動子第2部分，分解圖第二階段 圖49 一個原始的模子設(shè)計為電動子第2部分。 b新的模子設(shè)計用非線性分開飛機(jī) 為了更好的了解服從機(jī)制的大小和形狀之間的關(guān)系，它對應(yīng)的共同財產(chǎn)----被評估的系列模型。七個模型創(chuàng)造以維度和新的創(chuàng)造價值為每個模型，在Pro/Mechanica和一條指定的線位移的條件下測量不同的裝載力 。圖52用于模型的參量顯示和價值如表2。 在每個模型上分析動力學(xué)以后旋轉(zhuǎn)桿偏移，自轉(zhuǎn)角度可以是堅定的變形以各種各樣的連接。圖54顯示自轉(zhuǎn)角度怎么改變作為長度直徑和新的模數(shù)的作用。我們通過手工應(yīng)用力進(jìn)行測試。 憑上述測試我們相信如果你想優(yōu)選彎曲的情況，要求最小的應(yīng)用力和大偏折應(yīng)該最大化長度，并且應(yīng)該減到最小直徑和新的模數(shù)與射線的彎曲理論是一致的。如果要求它是較不敏感的生效連接，將需要一個短的服從部分與一個大直徑高彈性模量。這幾何也將對在接口處軸向載荷有好處。 圖50 a， b首先鑄造階段為電動子第1部分。 c首先鑄造階段對電動子第2部分 圖51完成的部分 圖3 洞傳遞成型方法。 一個模子為初級。b從初級去除部分和插入物入第二階c傾吐第二材料入剩余的洞。 d發(fā)生的零件 圖52 期望應(yīng)用的裝載概要和對應(yīng)的飛行連桿 圖54 飛行連桿測試結(jié)果力量對反映角度： 長度變化了（a），直徑變化的（b），彈性模數(shù)變化的（c） 表1 接口類型對造型方法 表2 變化了用于聯(lián)合分析的參量 參考文獻(xiàn) 1.AnanthasureshGK,KotaS（1995）Designingcompliantmecha-nisms. 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