دانلود رایگان ترجمه مقاله سیستم طراحی قالب تزریقی (اسپرینگر 2003)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

برای توسعه یک CAIMDS خوب، یک تحلیل از «آن ها چه دارند» و «آن ها چه می خواهند» باید انجام گیرد.
آن ها چه دارند:
– نیازهای مشتریان از محصول. این مورد شامل جزئیات نیازهای هندسی و ابعادی از محصول می شود.
– یک کتابخانه‌ی طراحی قالب موجود. این کتابخانه شامل استاندارد یا قطعات طراحی شده گذشته و طراحی مونتاژ قالب می باشد، برای مثال پایه قالب (نیمه‌ی ثابت شده و نیمه‌ی متحرک) و جیب (نیمه‌ی ثابت شده و نیمه‌ی متحرک).
– یک دانش تخصصی در طراحی قالب تزریق. دانش تخصصی از هر دو مورد طراحی های اولیه و جزئی برای قالب تزریق به طور کلی از طراحان قالب باتجربه به دست می آید. چنین دانش هایی شامل انتخاب ماده، پیشنهاد انقباض، پیشنهاد طرح حفره و سایر موارد می باشد.
آن ها چه می خواهند:
– یک محیط طراحی قالب هوشمندانه و تعاملی. طراحی قالب عموماً از یک سری راهکارهای طراحی تشکیل شده است. این روش ها نیازمند ایجاد قطعات ریخته شده خاص و مونتاژ قطعات موجود، می باشد. یک محیط طراحی قالب نباید به طور کامل خودکار باشد، به خصوص برای محصولات پیچیده با زیربرش های فراوان. یک محیط هوشمند و تعاملی گزینه ی مناسبی برای ادغام برخی الگوریتم های خودکار، دانش اکتشافی و تعامل تجربه‌ی طراحان قالب، می باشد.
– مدیریت طرح های قطعات/مونتاژهای استاندارد/گذشته (قطعات محصول-مستقل). جدای از هسته و حفره، یک قالب تزریق دارای بخش های دیگر بسیاری است که در ساختار و هندسه شکل مشابه هستند و می توان از آن‌ها در طراحی های قالب استفاده کرد. این بخش ها از محصولات قالب پلاستیکی مستقال هستند. این بخش ها اکثراً اجزای استانداردی هستند که در طرح های مختلف قالب و مجموعه قالب مجدداً مورد استفاده قرار گیرند.
– ابزارهای کاربردی (شامل طراحی جسم جامد و محاسبات تحلیلی) در طراحی هسته و حفره (قطعات محصول-مستقل). شکل های هندسی و ابعاد سیستم هسته و حفره مستقیماً محصول ریخته گری به دست می آیند. تمام اجزای این‌گونه سیستم ها وابسته به محصول هستند. همچنین این بخش ها اجزای بحرانی در طراحی قالب به حساب می آیند. نیازنتدی های هندسی آن ها ممکن است پیچیده باشد. بنابراین توسعه برخی ابزار های برای طراحی هسته و حفره بر مبنای اتوماسیون و تعامل جزئی، می تواند مفید واقع شود.
– طراحی برای مونتاژ. در سیستم های تجاری CAD/CAM، قالب ها به عنوان یک هندسه کامل و مدل جسم جامد هم رده ارائه می شوند. این مدل شامل نماها، گوشه ها و رئوس در یک فضای سه بعدی (3D) اقلیدسی می شود. چنین مواردی برای نمایش بصری و وظایف محاسبات فشرده هندسی مانند تحلیل ها وشبیه سازی‌های مهندسی، مناسب هستند. اگرچه این شکل طراحی برای وظایفی که نیاز به تصمیم گیری در اطلاعات سطح بالا از هویت های هندسی محصول و ارتباطات آن‌ها دارند، مناسب نیستند. طراحان قالب ک طراحی برای محیط مونتاژ را به جای یک محیط مدل جسم جامد ساده، ترجیح می دهند. این نظریه همچنین در کار یی و همکاران ارائه شده است [24].
– یک طراحی برای تولید. یک چرخه توسعه کامل از طراحی قالب تزریق می تواند از طرح قالب و فرایند تولید قالب تشکیل شده باشد. برای ادغام CAD/CAM به داخل طراحی قالب، ویژگی های تولید قالب باید برای ماشین های NC خاص، خلاصه و تحلیل شوند. برای اینکه طرح نهایی قالب را بتوان تولید کرد، هر دو مورد برنامه‌ی فرایند و کد NC باید به طور خودکار تولید شوند.
– یک طراحی برای نقشه مهندسی. برای بسیاری از شرکت ها، طراحی قالب باید به صورت یک نقشه مهندسی به همراه جزئیات ابعادی، ارائه شود. ابزارهای CAD/CAM که قادر به تولید خودکار اینگونه نقشه های مهندسی از طرح نهایی قالب تزریق هستند، کارآمد خواهند بود.
براساس تحلیل هایی که در بالا صورت پذیرفت، تمرکز تحقیق ما بر روی تکنیک های «آن ها چه دارند» و «آن ها چه می خواهند» می باشد.
ارائه «آن ها چه می خواهند» در واقع ارائه‌ی دانش و هدف قالب تزریق می باشد. توسعه ی «آن ها چه می خواهند» به معنی ادغام ارائه با ابزارهای هوشمند و تعاملی برای طراحی قالب تزریق در یک محیط طراحی کامل، می باشد. بنابراین یک IKB-MOULD برای طراحان قالب جهت درک دو نیاز گفته شده، پیشنهاد شده است.

3. IKB-MOULD
IKB-MOULD استفاده از مبحث دانش بنیان و ابزارهای شیء گرا را بوسیله ی نرم افزار تجاری مدل سازی جسم جامد برای به دست آوردن کارکرد آن، ترکیب می کند. IKB-MOULD ارائه شده در این مقاله با قطعات پلاستیکی برای ریخته‌گری شروع شده و با تولید یک سیستم قالب کامل همراه با نقشه‌ی جزئی متناسب، پایان می یابد.
شکل-1 نشان دهنده ی ساختار اصلی فرایند طراحی قالب تزریق در IKB-MOULD می باشد. IKB-MOULD از موارد زیر تشکیل شده است: یک رابط مدل محصول، یک مدول طراحی قالب، یک کتابخانه‌ی دانش بنیان و کتابخانه های دیگر.

3.1 رابط مدل محصول
مدل محصول ورودی فرایند طراحی IKB-MOULD می باشد. این مدل می تواند یک مدل یک جسم جامد، تبادل هندسی استاندارد و یا یک مدل صفحه ای یا وایر-فریم، باشد. سیستم IKB-MOULD شامل یک رابط مدل محصول جهت دریافت یک مدل جامد که در نرم افزارهای مختلفی ساخته شده اند، می شود. این رابط می تواند به طور مستقیم مدل محصولات تولید شده در نرم افزارهای طراحی جامد را بارگذاری می کند. اگر محصول در یک سیستم CAD ساخته شده باشد که متفاوت با نرم افزارهای طراحی جامد است، محصول باید به فرمت های STEP، IGES و DXF تبدیل شود.

3.2 مدول طراحی قالب
فرایند طراحی قالب تزریق از مدول طراحی قالب در IKB-MOULD فرایند پیش-قالب ، طراحی اولیه قالب و طراحی جزئی را پوشش می دهد.

3.2.1 فرایند پیش-قالب
قابلیت ریخته گری محصول، در این فرایند پیش-قالب محاسبه می شود. برخی موارد که باید مورد توجه قرار گیرند، عبارت اند از: انبساط حرارتی ماده، جهت سیلان پلاستیک و زاویه شیب محصول. این سیستم برای تعریف انقباض مدل محصول، علاوه بر استفاده از تجربیات طراحان قالب، از کتابخانه مواد نیز استفاده می کند. این کتابخانه مواد یک پایگاه داده مواد است که اطلاعاتی همچون وسیکوزیته، حساسیت دمایی و درجات مختلف انقباض مواد را در خود نگه می دارد. براساس مواد عمومی مورد استفاده، سیستم IKB-MOULD نرخ انقباض ماده را از کتابخانه مواد استخراج می کند. هنگامیکه انقباض ماده به دست آمد، مدل محصول برای اضافه کردن تأثیر انقباضی که در حین عملیات ریخته گری رخ می دهد، از نو ساخته می شود

3.2.2 طرح اولیه قالب
خصوصیات قالب بوسیله‌ی مرحله اولیه طراحی قالب تزریق انجام می پذیرد. نیازمندی های اجزای پلاستیکی، در این مرحله مشخص می شوند. تصمیمات اتخاذ شده در این مرحله شامل یک تحلیل کاربردی، تعداد حفره ها، طرح حفره‌ها و نوع پیکره‌ی قالب می شود. طرح اولیه یک نقش مهم در طراحی قالب ایفا می کند. هنگامی که مرحله طرح اولیه تکمیل شد، ساختار قالب به دست می آید. چنین طرحی معمولاً به عنوان راهنمایی برای اقتباس قالب، تنظیم شالوده قالب و طرح جزئی قالب، محسوب می شود.
– تعیین تعداد حفره ها. برای محاسبه تعداد حفره ها می توان از یک فرمول تجربی که شامل عوامل مختلفی می‌شود، استفاده کرد. این عوامل شامل مهلت تحویل، کمترین هزینه، نیازمندی های کیفی دقت محصول یا داده های فنی ماشین از جمله حداکثر ظرفیت ضربه و نیروی گیره (منگس [25]) می شوند. یی و همکاران [26] تعداد حفره ها را بر مبنای سه عامل مشخص کردند: اطلاعات فنی ماشین، کمترین هزینه و تاریخ تحویل.
معمولاً طراحان قالب، برحسب تجربه خود و محاسبات تجربی پیشنهادی با توجه به عوامل مختلف، تعداد حفره ها را مشخص می کنند.
– تعیین طرح حفره. معمولاً طرح حفره ی یک قالب تزریق شامل الگوی طرح و جهت هر حفره در قالب می شود. الگوی طرح به تعداد حفره ها بستگی دارد. یک الگوی طرح متعادل معمولاً برای چندین حفره، مثلا دو-حفره، چهار-حفره و هشت-حفره، استفاده می شود. جهت حفره ها متأثر از مکان و جهت ورودی سیستم می باشد. به بیان دیگر، جهت حفره و موقعیت ورودی باید با یکدیگر متعادل باشند.
– تعیین شالوده قالب. برای تعین کوچکترین اندازه شالوده قالب، می توان از سطح کاری حفره در طول جهت خروجی استفاده کرد. IKB-MOULD دارای یک کتابخانه شالوده قالب می باشد که بسیاری از استانداردهای شالوده قالب را ضخیره کرده است.
قوانین طراحی و دانش تخصصی در فرایند طراحی اولیه به صورت دانش اکتشافی، در IKB-MOULD ثبت شده است. پس از طرح اولیه، می توان مشخصات قالب را تولید کرد.