計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)和制造

前言

模具制造是精密制造行業(yè)的重要組成部分。計(jì)算機(jī)、家用電器、醫(yī)療器械、汽車等消費(fèi)類產(chǎn)品零部件的70％都由模具成型制造。目前，縮短設(shè)計(jì)和制造周期、保證制品達(dá)到精確的尺寸和位置要求、實(shí)現(xiàn)全面的質(zhì)量管理及快速的設(shè)計(jì)、靈活的修改等方面已經(jīng)成為模具制造行業(yè)的發(fā)展瓶頸。為保持競爭優(yōu)勢，迫切需要使設(shè)計(jì)過程自動(dòng)化，從而縮短周期和降低制造成本。近20年的CAD／CAM技術(shù)的發(fā)展對提高模具工程效率具有十分重要的意義。其綜合的設(shè)計(jì)、分析和制造等功能，對工程實(shí)踐產(chǎn)生了巨大的影響。盡管CAD／CAM技術(shù)在工程中有著廣泛的應(yīng)用，但它在模具設(shè)計(jì)和制造中受到了相關(guān)方面的制約。現(xiàn)在，很多制造廠都試用采用三維的CAD軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)來提高生產(chǎn)力，但軟件的操作手冊令人畏懼，使得這些設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用起來既耗時(shí)又易出錯(cuò)，缺乏全自動(dòng)或者半自動(dòng)的系統(tǒng)。因此，自20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)，CADIMDS（computer-aided injection mold design sys-tems）的發(fā)展是一種必然趨勢，也成為了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。本書的寫作目的，是介紹塑料注射模和金屬壓鑄模設(shè)計(jì)和制造方面最新的研究和發(fā)展水平。希望它能促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)CADIMDS的應(yīng)用，并促進(jìn)這個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域有更大的發(fā)展。盡管大部分CAD／CAM供應(yīng)商在積極開發(fā)模具設(shè)計(jì)和制造的應(yīng)用模塊，但依然有許多技術(shù)問題需要解決。8年來，作者在新加坡國立大學(xué)，進(jìn)行關(guān)于模具智能設(shè)計(jì)技術(shù)方面的研究。在此期間的許多重要發(fā)現(xiàn)，都寫進(jìn)了本書。模具設(shè)計(jì)智能化和集成系統(tǒng)的發(fā)展及商品化，在本書各章節(jié)都有詳細(xì)的陳述。對這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的介紹及詳細(xì)的技術(shù)描述，對CADIMDS在CAD／CAM市場上的發(fā)展十分有用。第1章介紹了CAD／CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)，如工、夾具和注射模具設(shè)計(jì)等方面的歷史背景，突出了研究和發(fā)展成就的重要性及其在產(chǎn)業(yè)中的影響，對瓶頸問題和技術(shù)疑問也有詳盡的敘述。第2章介紹了塑料注射模及其模具設(shè)計(jì)的主要概念，陳述了包括型腔、型芯、流道和澆口設(shè)計(jì)，模架選擇，頂出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及冷卻系統(tǒng)布置等設(shè)計(jì)過程。關(guān)于注射件分型面和分型方向優(yōu)化，以及型腔和型芯的生成方面，也都給予了說明和示例。側(cè)向分型和內(nèi)、外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特征設(shè)計(jì)是該章的重點(diǎn)。第3章主要介紹了全自動(dòng)系統(tǒng)的模具智能設(shè)計(jì)及其集成技術(shù)。優(yōu)化注射件的成型方向和分型面的線路及成型表面的計(jì)算法則等，都通過具有代表性的例子來說明。第4章陳述了半自動(dòng)的壓鑄模具的設(shè)計(jì)方法。

內(nèi)容概要

本書所述注射模具包括塑料注射模具和金屬壓鑄模具。本書介紹了CAD／CAM／CAE最新的研究和發(fā)展成果，詳細(xì)陳述了三維的注射模具智能化設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，描述了這些常用應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)和功能，主要內(nèi)容包括塑料注射模具設(shè)計(jì)和裝配、模具智能設(shè)計(jì)和裝配、半自動(dòng)金屬壓鑄模具設(shè)計(jì)、CAE在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)輔助模具制造的工藝規(guī)程、注射模具的早期成本概算、模具設(shè)計(jì)的IMOLD和IMOLD-Works軟件介紹。    本書可作為CAXA、原UG、Pro／E和CATIA等三維應(yīng)用軟件用戶，以及注射模具設(shè)計(jì)和制造人員的參考書，也可作為模具智能設(shè)計(jì)的入門參考書。

作者簡介

作者：(新加坡)J.Y.H.Fuh (新加坡)Y.F.Zhang (新加坡)A.Y.C.Nee 等 譯者：徐佩弦

書籍目錄

譯者序 序言 致謝 第1章  概述   1.1  CAD／CAM技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用     1.1.1  夾具設(shè)計(jì)     1.1.2  模塑成型和模具設(shè)計(jì)   1.2  注射模具方面的CAD／CAM     1.2.1  塑料注射模具     1.2.2  金屬壓鑄模具   1.3  綜述   參考文獻(xiàn) 第2章  塑料注射模具設(shè)計(jì)和裝配   2.1 概述   2.2  塑料注射模具設(shè)計(jì)     2.2.1  注射成型及其模具     2.2.2  注射模具設(shè)計(jì)過程     2.2.3  模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)     2.2.4  模具的裝配   2.3  模具的設(shè)計(jì)方法     2.3.1  模具的開發(fā)過程     2.3.2  自上而下和自下而上的設(shè)計(jì)方法   2.4  計(jì)算機(jī)輔助注射模具設(shè)計(jì)及裝配     2.4.1  計(jì)算機(jī)輔助注射模具設(shè)計(jì)簡介     2.4.2  注射模具的裝配模型   2.5  綜述   參考文獻(xiàn) 第3章  模具智能設(shè)計(jì)和裝配   3.1  概述   3.2  基于特征和關(guān)聯(lián)的注射模具設(shè)計(jì)     3.2.1  特征建模     3.2.2  注射模具的裝配   3.3  注射模裝配的表述     3.3.1  面向?qū)ο蠼５母拍詈鸵c(diǎn)     3.3.2  模具裝配對象的引導(dǎo)   3.4  型芯和型腔的優(yōu)化設(shè)計(jì)     3.4.1  最佳分型方向     3.4.2  分型線的產(chǎn)生     3.4.3  分型表面的確定     3.4.4  型芯和型腔的自動(dòng)生成   3.5  型腔布局的自動(dòng)設(shè)計(jì)     3.5.1  型腔數(shù)目和布局     3.5.2  多型腔的自動(dòng)布局   3.6  成型特征的識別和推理     3.6.1  成型特征的分類和定義     3.6.2  成型特征的識別     3.6.3  提取成型特征的方向和范圍，     3.6.4  實(shí)體模型的圖形表述     3.6.5  認(rèn)知算法   3.7  側(cè)滑塊和內(nèi)滑桿的側(cè)型芯生成     3.7.1  側(cè)滑塊和內(nèi)滑桿機(jī)構(gòu)     3.7.2  側(cè)型芯設(shè)計(jì)     3.7.3  識別型芯和型腔的成型     3.7.4  側(cè)型芯的自動(dòng)生成   3.8  系統(tǒng)實(shí)施和個(gè)案研究     3.8.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)     3.8.2  開發(fā)平臺(tái)和編程語言     3.8.3  功能模塊和圖形的用戶界面     3.8.4  應(yīng)用實(shí)例   3.9  綜述   參考文獻(xiàn) 第4章  半自動(dòng)金屬壓鑄模具設(shè)計(jì)   4.1  概述   4.2  壓鑄模具設(shè)計(jì)原理     4.2.1  壓鑄模具設(shè)計(jì)     4.2.2  澆口和流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)     4.2.3  模架設(shè)計(jì)   4.3  計(jì)算機(jī)輔助壓鑄模具設(shè)計(jì)     4.3.1  壓鑄模具的自動(dòng)化設(shè)計(jì)     4.3.2  澆注系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)   4.4  型腔布局和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)     4.4.1  型腔數(shù)目的確定     4.4.2  型腔布局的自動(dòng)生成     4.4.3  確定澆注系統(tǒng)參數(shù)     4.4.4  澆注系統(tǒng)特征的設(shè)計(jì)     4.4.5  壓鑄件上澆口幾何體的放置     4.4.6  注射套、主流道套和推料筒設(shè)計(jì)   4.5  模架設(shè)計(jì)     4.5.1  模架     4.5.2  模架結(jié)構(gòu)和變量     4.5.3  參量化模架的裝配模型創(chuàng)建     4.5.4  模架數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建     4.5.5  模架的自動(dòng)生成   4.6  型芯和型腔的生成   4.7  模具零件的自動(dòng)裁減   4.8  系統(tǒng)的執(zhí)行和實(shí)例     4.8.1  開發(fā)平臺(tái)和語言     4.8.2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——模具向?qū)?    4.8.3  實(shí)例   4.9  綜述   參考文獻(xiàn) 第5章  CAE在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用   5.1  概述   5.2  CAE分析的功能和過程     5.2.1  分析過程     5.2.2  CAE功能   5.3  CAE在模具發(fā)展中的地位   5.4  CAE在模具發(fā)展中的作用     5.4.1  CAE的含義     5.4.2  注射制品設(shè)計(jì)的CAE     5.4.3  模具設(shè)計(jì)的CAE     5.4.4  工藝設(shè)計(jì)的CAE     5.4.5  CAE保證制品質(zhì)量   5.5  應(yīng)用實(shí)例     5.5.1  注射模的冷卻分析     5.5.2  壓鑄過程的模擬   5.6  模具設(shè)計(jì)CAE的新挑戰(zhàn)   5.7  綜述   參考文獻(xiàn) 第6章  計(jì)算機(jī)輔助注射模具與壓鑄模具制造   6.1  概述   6.2  模具加工過程的干涉檢測     6.2.1  切削加工中的干涉     6.2.2  干涉的檢測方法   6.3  三軸立式銑刀的干涉檢測     6.3.1  局部干涉和球體干涉     6.3.2  示例說明   6.4  刀具的優(yōu)化選擇     6.4.1  前期工作     6.4.2  選擇標(biāo)準(zhǔn)     6.4.3  加工時(shí)間和區(qū)域     6.4.4  步距和加工時(shí)間的預(yù)測     6.4.5  刀具選擇算法   6.5  計(jì)算機(jī)輔助電極設(shè)計(jì)和加工     6.5.1  概述     6.5.2  EDM電極設(shè)計(jì)原理     6.5.3  電極工具的設(shè)計(jì)     6.5.4  電極夾持部的設(shè)計(jì)     6.5.5  尖角干涉的檢測     6.5.6  示例說明   6.6  模具設(shè)計(jì)修改和刀具路徑的更新     6.6.1  概述     6.6.2  基本概念和理論     6.6.3  建議算法     6.6.4  示例說明   6.7  綜述   參考文獻(xiàn) 第7章  計(jì)算機(jī)輔助模具制造的工藝規(guī)程   7.1  概述   7.2  CAPP優(yōu)化模式的探討   7.3  側(cè)向滑塊和內(nèi)滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的CAPP     7.3.1  側(cè)向滑塊和內(nèi)滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)     7.3.2  混合的CAPP處理方法     7.3.3  工藝規(guī)程問題闡述     7.3.4  工藝規(guī)程的優(yōu)化技術(shù)     7.3.5  討論   7.4  系統(tǒng)的執(zhí)行和示例     7.4.1  IMOLD-CAPP系統(tǒng)     7.4.2  示例   7.5  綜述   參考文獻(xiàn) 第8章  注射模具的早期成本概算   8.1  概述   8.2  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近似成本函數(shù)法   8.3  注射模具中與成本相關(guān)的因素   8.4  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練     8.4.1  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建     8.4.2  訓(xùn)練過程     8.4.3  訓(xùn)練和驗(yàn)證結(jié)果     8.4.4  不同成本范圍的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)   8.5  綜述   參考文獻(xiàn) 第9章  個(gè)案研究：模具設(shè)計(jì)的IMOLD和IMOLD-Works   9.1  模具智能設(shè)計(jì)和裝配系統(tǒng)     9.1.1  模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識     9.1.2  IMOLD概要     9.1.3  開發(fā)平臺(tái)     9.1.4  功能模塊   9.2  模具設(shè)計(jì)視窗和裝配系統(tǒng)     9.2.1  三維CAD視窗系統(tǒng)     9.2.2  系統(tǒng)的執(zhí)行     9.2.3  圖形的用戶界面GUI     9.2.4  壓鑄模的視窗設(shè)計(jì)系統(tǒng)     9.2.5  示例說明   9.3  綜述   參考文獻(xiàn) 模具的專用術(shù)語

章節(jié)摘錄

插圖：2.1概述塑料注射模具由型芯和型腔凹模組成，用來模塑成型注射件。型芯成型注射件的內(nèi)部表面，型腔凹模成型塑料制件的外部表面。在模具的組成中，型芯和凹模是最重要的工作零部件。注射件在型芯和凹模之間的型腔內(nèi)成型，并在型芯和凹模分開后脫出。沿著型芯和凹模反向分開方向被稱為開模方向。對于給定的制件，一組表面是由型芯和它的嵌件來成型的，另一組表面是由凹模及它的嵌件來成型的。因此，分型面是由型芯、凹模及它們的嵌件在成型表面之間的交界面組成。分型面是型芯和型腔凹模之間的配合表面。在模塑制件里，凸起和凹下部分都被認(rèn)作成型加工特征，又稱切削加工特征、成形特征或加工特征。如果這個(gè)成型加工特征不能被型芯和凹模及它們的嵌件成型，則在模具構(gòu)造中可能需要側(cè)型芯、側(cè)型腔凹模、成型桿或分離式型芯等結(jié)構(gòu)。這些側(cè)型芯、側(cè)型腔、成型桿或分離式型芯等被稱為局部成型零部件。它們在成型過程中被用來成型注射件局部的形體特征。這些局部成型零部件在注射成型時(shí)要單獨(dú)安置機(jī)械機(jī)構(gòu)。側(cè)型芯和側(cè)凹模等由滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。注射模具主要的部件是模板、凹模、型芯、澆口套、定位圈、脫模零部件、側(cè)型芯、側(cè)凹模及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（滑塊、脫模頂出機(jī)構(gòu)）等。輔助機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)套、導(dǎo)柱、限位銷及緊固件（螺釘、螺栓和螺母）等。冷卻管路和供水系統(tǒng)是注射模具機(jī)構(gòu)中的重要部分。注射模具的主要任務(wù)是接受注射部件傳輸?shù)娜廴谒芰?，并將這些熔融的塑料模塑成塑料制件最終的形狀。這個(gè)任務(wù)是由型芯、凹模和嵌件組成的成型零部件組成的機(jī)構(gòu)完成的。除了壓力傳輸和固化成型塑料制件的任務(wù)外，一個(gè)注射模具還必須完成一些其他任務(wù)，如分配熔融物料、冷卻熔料、頂出塑料制件、動(dòng)作傳遞、位置引導(dǎo)、上下模的定位對準(zhǔn)等。不同的注射模具中滿足這些功能的零部件，在結(jié)構(gòu)和幾何形狀方面通常是相似的。所以說，注射模具是由許多功能零部件組成，能滿足多種功能的復(fù)雜機(jī)械裝配體。它接受來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體，并將它冷卻成期望的形狀。圖2-1表示了塑料成型注射模具一些子系統(tǒng)的組成。本章將仔細(xì)研究一副模具的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并討論模具行業(yè)的主要設(shè)計(jì)方法。

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《計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)和制造》主要介紹了塑料注射模和金屬壓鑄模計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的最新研究成果，并結(jié)合許多工業(yè)實(shí)例，著重介紹了自動(dòng)或半自動(dòng)的計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)一  CADIMDS，不僅闡述了該系統(tǒng)的整套方法，而且介紹了其算法、執(zhí)行程序和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。書中還深入分析了模具智能化設(shè)計(jì)和裝配，介IMOLD的主要功能和商業(yè)化情況，以及以UNIX和Windows兩者為基礎(chǔ)的模具智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究狀況；探索了各種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，分析了確定影響和強(qiáng)化CADIMDS系統(tǒng)軟件的因素；介紹了測算有效成本的各種策略，闡述了在計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)（CAPP）中，對模具零部件制造工藝的專門處理要素?！队?jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)和制造》是作者們經(jīng)過多年的研究，對模具智能化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)方面的發(fā)展與創(chuàng)新的總結(jié)。對從事精密機(jī)械工程的開拓者和設(shè)計(jì)師們來說，《計(jì)算機(jī)輔助注射模設(shè)計(jì)和制造》是一本具有很高參考價(jià)值的參考資料。國際視野，科技前沿。

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