基于AutoLisp軸類(lèi)零件參數(shù)化繪圖含程序及2張CAD圖
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關(guān)于模內(nèi)裝配過(guò)程中產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)聯(lián)合間隙調(diào)查
Arvind Ananthanarayanan, Chandrasekhar Thamire 和Satyandra K. Gupta
摘要：回轉(zhuǎn)連接經(jīng)常用于鉸接結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上，這種連接是由兩部分組裝成的。作為一種替代方法，模具內(nèi)使用模內(nèi)裝配過(guò)程可以創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合。這個(gè)過(guò)程無(wú)需后成型裝配，從而大大減少了循環(huán)時(shí)間和元件數(shù)量。一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)功能的性能取決于聯(lián)合間隙。反過(guò)來(lái)，間隙取決于成型工藝對(duì)模具的部分收縮和變形。對(duì)部分聚合物只存在于第二次成型階段，由于熱傳遞和變形特性的差異使得模內(nèi)裝配過(guò)程顯著不同于傳統(tǒng)的成型過(guò)程。本文提出一個(gè)初步的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型來(lái)解釋由鋁合金模具和丙烯腈丁二烯與苯乙烯（ABS）的間隙嵌件鋁模具制作的區(qū)別。我們的數(shù)據(jù)表明，從這兩種不同類(lèi)型的模具看出兩者的間隙是有顯著差異的。我們相信，間隙的產(chǎn)生很大程度上是由于各部分的受熱問(wèn)題。
1. 引言
注射成型在塑料零件生產(chǎn)制造中大規(guī)模流行。使用這種方法，有合理的力學(xué)強(qiáng)度和表面光潔度的復(fù)雜幾何形狀可以很容易生產(chǎn)。此外，零部件生產(chǎn)不需要通常用到的二次加工。對(duì)這些部件裝配時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，他們手動(dòng)組裝去完成鉸接聯(lián)合。在裝配過(guò)程中，可能會(huì)非常耗時(shí)并且勞動(dòng)密集。
模內(nèi)裝配過(guò)程提供了一個(gè)鉸接聯(lián)合間相互代替的方法。在這個(gè)過(guò)程中，成型操作在多個(gè)部件組裝成型階段，直接在模具內(nèi)產(chǎn)生，從而消除了對(duì)后成型組裝業(yè)務(wù)的需要。預(yù)期效益包括減少周期時(shí)間，部件數(shù)量，后者取決于緊固件的消除。
圖1顯示用模內(nèi)裝配過(guò)程可以產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合。塑造這個(gè)聯(lián)合所涉及的步驟如下：
（1） 第一階段的模具的第一次成型的框架是使用高熔點(diǎn)聚合物。
（2） 接下來(lái)該框架插入到第二階段的模具。
（3） 第二階段的一部分是用一個(gè)較低熔點(diǎn)的聚合物模壓從第一階段所形成的腔模具的第二階段。
（4） 冷卻后，部分在模內(nèi)組裝的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合會(huì)從模具彈出。
圖1：使用模內(nèi)裝配過(guò)程的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合的制作
在第二階段使用的聚合物通常是一個(gè)比第一階段所用的熔點(diǎn)低的聚合物。這是為了確保第一階段的聚合物在第二階段的注射部分不溶解，這將促進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合不粘附。由于聯(lián)合的性能在很大程度上依賴(lài)于各組成部分之間的間隙，所以達(dá)到設(shè)計(jì)要求很重要。
圖2展示了在模內(nèi)裝配過(guò)程中一個(gè)聯(lián)合的間隙形成的簡(jiǎn)圖。第一幅為在第二階段的成型部分模具的嵌件，并且第二階段因?yàn)檫^(guò)程的壓力和溫度經(jīng)歷了變形。變形使有效尺寸從變成了。在凝固時(shí)，第二階段部分的收縮的發(fā)生導(dǎo)致它的最終尺寸不同于和。此外，由于注射壓力在冷卻時(shí)被移除，會(huì)更早經(jīng)歷第一階段部分可能恢復(fù)的部分機(jī)械變形和擴(kuò)張。兩部分間的最終間隙取決于第一階段和第二階段產(chǎn)生的收縮變形。
部分收縮取決于冷卻
第一階段部分為模具嵌件
第一階段的變形取決于壓力和溫度的上升速度
圖2：在模內(nèi)組裝時(shí)聯(lián)合的間隙
第二階段成型形成的聚合物使得模內(nèi)裝配過(guò)程明顯不同于一個(gè)單成型過(guò)程。對(duì)于工具鋼或鋁模具，相對(duì)于收縮值模具變形可以被認(rèn)為是微不足道的。換句話(huà)說(shuō)，在模內(nèi)裝配中，第一部分的硬度低于工具鋼和鋁，因而可能有相當(dāng)程度的變形，該變形應(yīng)被考慮在估測(cè)的間隙范圍內(nèi)。此外，不同的金屬和合金的聚合物的熱性能不同，它顯著影響著第二階段的冷卻。這反過(guò)來(lái)可能會(huì)影響收縮，因此估計(jì)間隙時(shí)需要考慮熱性能。
在這項(xiàng)研究中，第一階段要用模塑的套管和第二階段用銷(xiāo)去檢查模內(nèi)裝配過(guò)程中的注射成型回轉(zhuǎn)聯(lián)合組成一個(gè)圓柱套和銷(xiāo)形成的間隙。為了更好地理解這一過(guò)程，類(lèi)似大小的銷(xiāo)也直接在鋁模具中成型，不用聚合物套管。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了三個(gè)聯(lián)合的大小。一個(gè)初步的理論模型被用來(lái)理解一個(gè)鋁模具和有聚合物套筒的鋁模具的間隙的差異。
2. 相關(guān)工作
使用模內(nèi)裝配的鉸接裝置是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，并且很少有研究勾勒出零件及模具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。Priyadarshi[1]等提出了設(shè)計(jì)模內(nèi)裝配和成型工藝的模型，且使設(shè)計(jì)的聯(lián)合間隙和聯(lián)合間隙的變化滿(mǎn)足功能目標(biāo)。他們提出了一個(gè)系統(tǒng)化的方法來(lái)幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員確定零件尺寸和材料性能，提供了模具設(shè)計(jì)模板實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、柱狀和球狀聯(lián)合的證明。Banerjee[2]等最近發(fā)表了一份關(guān)于多材料注塑成型（MMM）過(guò)程的綜合報(bào)告。他們提出了一個(gè)可系統(tǒng)地找出潛在的制造問(wèn)題的方法，這是一種特有的進(jìn)程，并提出設(shè)計(jì)規(guī)則以避免這些問(wèn)題。他們的分析表明，該規(guī)則適用于傳統(tǒng)的單一材料成型，對(duì)多材料注塑成型有時(shí)必須壓制或修正。
有幾項(xiàng)研究已經(jīng)檢查了金屬模在模內(nèi)建模的熱塑性塑料收縮。一個(gè)簡(jiǎn)單的模型描述了壓力，體積和溫度（PVT）間從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換到環(huán)境條件并獲得最終體積的圖解，在早期的研究,Jansen[3]和Titomanlio[4,5]通過(guò)熱彈性模型研究了壓力和泊松擴(kuò)展在厚度上收縮的影響。Jansen[1]等人的研究考察了4種非晶形樹(shù)脂和2種半晶體材料的收縮加工條件的影響。介紹了一種描述擁有良好收縮的非晶態(tài)材料熱彈性模型，但預(yù)測(cè)是結(jié)晶材料。一種描述非晶態(tài)[7]和半晶態(tài)[8]的模型被Kwon[7,8]等人提出，該模型是基于冷凍功能的定位，并且彈性恢復(fù)由一個(gè)非線(xiàn)性粘彈性構(gòu)成的方程來(lái)求解。他們的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果尚符合。Delaunay[9]等人研究了模具變形是由于注射和保壓壓力改變腔的基本形狀從而影響整體收縮的可能性。Bushko和Stokes[10,11]假設(shè)熱粘彈性性能的材料，模式化部分收縮的力學(xué)和熱變形和殘余應(yīng)力和對(duì)非晶態(tài)材料在冷卻板之間的熔融層的凝固應(yīng)變。同樣，已經(jīng)報(bào)告了其他一些涉及基于工藝參數(shù)和材料變量的收縮預(yù)測(cè)模型的研究報(bào)告。為此類(lèi)研究制訂審查的讀者被稱(chēng)為[3-11]。然而從這些調(diào)查產(chǎn)生的一些重要結(jié)果，大多已發(fā)表的研究集中于在工具鋼，鋁或其他硬金屬模具的聚合物收縮。似乎沒(méi)有研究報(bào)告處理軟模具聚合物的收縮。目前的研究試圖提出在模內(nèi)裝配過(guò)程中制造剛體連接的研究。
3. 實(shí)驗(yàn)裝置
如前所述，模內(nèi)裝配通常涉及作為第二階段（圖1）模具嵌件的第一階段的模壓部分。在模內(nèi)裝配連接為了獲得檢查間隙，由于考慮到圓柱形幾何，我們利用元件的軸對(duì)稱(chēng)性。因此，為了制造模內(nèi)裝配轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合，首要在第一階段成型的是圓柱形套筒。這部分后來(lái)被用作第二階段的模具嵌件的銷(xiāo)。冷卻后，制造模內(nèi)組裝回轉(zhuǎn)連接。該研究中把銷(xiāo)放入到非唯一的孔中的成型方法使我們能夠檢查間隙在期望中運(yùn)行的情況。
被測(cè)試的部分是由低密度的聚乙烯（LDPE）制成的。為了比較硬和軟之間的模具收縮，許多大小不同用鋁以及丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）制成的套筒被制作成型。這些部件被用Babyplast注塑機(jī)注塑成型。模具裝配包括了ABS套筒，模內(nèi)裝配中鋁殼內(nèi)的LDPE銷(xiāo)和單級(jí)鋁合金模中的LDPE銷(xiāo)。對(duì)后者而言，鋁模的加工和LDPE零件成型使用的模具由此產(chǎn)生。
圖3：模具裝配展示的ABS套筒
對(duì)于獲得ABS套筒過(guò)程涉及以下步驟：首先加工ABS模具嵌件的模具。然后用這些模具制造ABS套筒。接著制造鋁模殼。最后模具裝配包括的ABS模具和鋁殼被裝配（圖3）。接下來(lái)用這些模具裝配使LDPE零件成型。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中三種尺寸的銷(xiāo)被使用到，分別是標(biāo)稱(chēng)直徑為“”，“ ”和“”的銷(xiāo)。由于主要關(guān)注的是使用不同的模具材料獲得模具間隙，所以大多數(shù)其他的變量通過(guò)不斷擴(kuò)大維持不變。保持相同直徑的長(zhǎng)度來(lái)保持零件整體的比不變。注射壓力和溫度被保持在700和130不變。零件直徑被用作長(zhǎng)度和直徑的縮放比，和縮放速度來(lái)調(diào)整注射時(shí)間比。冷卻時(shí)間通過(guò)直徑平方和零件材料的熱擴(kuò)散率的比來(lái)調(diào)整。這導(dǎo)致不斷縮小的壓力和冷卻時(shí)間為各種尺寸使用。然而，ABS嵌件的縮放厚度不能保持恒定是由于加工的限制。
圖4：鋁模熱電偶的位置
圖5：ABS模熱電偶的位置
沒(méi)有ABS嵌件，塑造了五個(gè)不同尺寸的LDPE零件。陶氏聚乙烯722被用作零件的材料，Hival ABS HG6 被用來(lái)制作ABS嵌件，并且以鋁為基礎(chǔ)的鋁合金被用作鋁模件。ABS嵌件和鋁模的尺寸在成型前后都要測(cè)量。LDPE零件在成型和隨后的冷卻時(shí)被測(cè)量，以維持恒定的收縮冷卻時(shí)間。對(duì)三套尺寸為“”和“”的零件的溫度在圖4和圖5所顯示的位置被測(cè)量，是使用美國(guó)國(guó)家數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)儀，其中包括一個(gè)PCI-4221數(shù)據(jù)采集卡，SCXI1000和1002模塊和一個(gè)TC-2095熱電偶面板。四個(gè)K類(lèi)型的熱電偶被用來(lái)測(cè)量涉及ABS的溫度，其中三個(gè)被用來(lái)測(cè)量不涉及ABS的溫度。兩個(gè)被貼放到模具表面，一個(gè)在模具內(nèi)的中心點(diǎn)以測(cè)量零件的溫度變化，第四個(gè)如果適用，穿過(guò)嵌件貼在ABS嵌件的底部以評(píng)估熱傳遞。在模具中心點(diǎn)的熱電偶被用一個(gè)和熱電偶穿過(guò)相同位置的剛性銅管固定。
4. 理論
模具裝配中的裝配間隙受各種參數(shù)影響，其中包括模具和嵌件之間的間隙，材料的物理性能，溫度和壓力變化，結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。在這里提出的模型，我們假設(shè)這些裝配間隙的產(chǎn)生取決于聚合物嵌件由于壓力和溫度的升高而產(chǎn)生的變形，它所經(jīng)歷了聚合物嵌件的熱膨脹，降低加強(qiáng)結(jié)晶的熱傳遞而產(chǎn)生的體積收縮，和加壓凝固產(chǎn)生的體積膨脹。簡(jiǎn)單地說(shuō)，并不包括蠕變和松弛的影響。在圓柱結(jié)構(gòu)，在凝固后的任意時(shí)間里的直徑間隙已經(jīng)終止不變，可以表示為：
（1）
在上面的表達(dá)式中，C為直徑間隙，T是測(cè)量位置的瞬時(shí)溫度，是凝固時(shí)的壓力，P是聚合物零件的瞬時(shí)壓力，是ABS嵌件的殘余變形。LDPE涉及的其余參數(shù)：是線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)，是凝固溫度，是結(jié)晶度因數(shù)，是壓縮量。R是銷(xiāo)的半徑，和分別是角度和軸向坐標(biāo)。以上所提供的表達(dá)式相似于Jansen和Titomanlio[4]，Titomanlio和Jansen[5]和Jansen[1]等人研究出的表達(dá)式，但與他們的不同是固化時(shí)的嵌件變形的表示條件和與溫度相關(guān)的結(jié)晶。
為了計(jì)算和P，需要考察熔體的流動(dòng)特性，而為了計(jì)算和T需要考察熱傳遞。在目前的研究中，用以下的方法執(zhí)行以上的操作。首先，為了計(jì)算嵌件在凝固時(shí)產(chǎn)生的壓力，要解決非等溫流動(dòng)的問(wèn)題。然后計(jì)算熱傳遞來(lái)確定元件由于結(jié)晶產(chǎn)生的熱膨脹和收縮。對(duì)于流動(dòng)問(wèn)題，給出了方程：
（2）
（3）
（4）
在此，是剪切應(yīng)變率，是凝固率，是比熱容量，是熱導(dǎo)率，是聚合物的放熱量，是動(dòng)力黏度，是密度，是速度向量，是質(zhì)量力矢量。由于的性能和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很接近，故其是根據(jù)Kamal和Ryan[12]提出的一個(gè)模型來(lái)計(jì)算出的。，和的值來(lái)自從文獻(xiàn)[13-15]。被假定為以下形式[16]：
（5）
“”在上面的方程表示牛頓粘度，而“”表示與牛頓流體的偏差，它小于大多數(shù)的聚合物熔體[14]。
調(diào)整的方程在軸對(duì)稱(chēng)的假設(shè)下得以求解。物體力被忽視和完全流動(dòng)的假設(shè)是以流動(dòng)為前提。邊界條件的假定是在嵌件和零件間沿軸對(duì)稱(chēng)無(wú)表面滑移的情況下，大氣壓力是在流動(dòng)的前提下[15]，和恒定流量為的條件下，從而確定實(shí)驗(yàn)情況。對(duì)鋁模外的溫度場(chǎng)和模具方面，假定了對(duì)流邊界條件，而直到關(guān)嚴(yán)門(mén)時(shí)才假定加工溫度。
在能量方程中，由于能量的損耗，最初猜測(cè)速度分布和壓力并計(jì)算溫度場(chǎng)。然后用新的壓力分布計(jì)算一個(gè)新的速度分布。為了計(jì)算新的速度分布，接下來(lái)解決線(xiàn)性動(dòng)量方程。牛頓迭代法[17]應(yīng)用于為了計(jì)算溫度值而產(chǎn)生的壓力和速度分布收斂。速度場(chǎng)用新的值，并再次計(jì)算溫度場(chǎng)，重復(fù)進(jìn)行該程序，直到符合溫度和速度場(chǎng)的收斂。用上面提到的方法解決方向的問(wèn)題，直到達(dá)到最后的型腔。在稍后的階段計(jì)算間隙計(jì)算中用到的填充時(shí)間和壓力分布。
為了獲得熱變化，接下來(lái)解決能量方程。在適用時(shí)，對(duì)ABS套筒周?chē)木酆衔锢鋮s和鋁模進(jìn)行審議。在圓柱坐標(biāo)，這一步方程式可以寫(xiě)為：
（6）
在上面的方程，是材料的最大可能的結(jié)晶，是每單位質(zhì)量結(jié)晶的放熱量，是相對(duì)結(jié)晶度。ABS套筒和鋁模的調(diào)整方程與式（6）相似，由于結(jié)晶的變化產(chǎn)生熱量的時(shí)間被假定為不存在例外。除了噴嘴位置，在各種尺寸的模具中采用了自然對(duì)流邊界條件，在合適的壓力控制下在表面有一個(gè)完美的熱接觸，并且軸對(duì)稱(chēng)。接觸熱導(dǎo)率被在適合的對(duì)流條件下在圓輪中的自然對(duì)流系數(shù)代替。這包括所占電導(dǎo)差開(kāi)始產(chǎn)生收縮的比例。在注射后，零件表面和ABS嵌件的內(nèi)直徑采用了對(duì)流邊界條件。在后來(lái)的研究中，與-相關(guān)的被留在方程中，以研究非均勻熱接觸在使用的接觸部位中的影響。
調(diào)整方程用受邊界和初始條件限制的直接交替隱式（ADI）的方法[18]數(shù)字一體化。最初，零結(jié)晶被假設(shè)，并且根據(jù)初步估計(jì)的性質(zhì)計(jì)算溫度。在每個(gè)時(shí)間步后，對(duì)性能進(jìn)行了調(diào)整以配合溫度分布的計(jì)算。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到達(dá)到穩(wěn)態(tài)。當(dāng)在本地的值最大變化和在每個(gè)整體能源率在外表面變得小于時(shí)，穩(wěn)態(tài)解決方案被認(rèn)為是收斂的。當(dāng)上述的規(guī)定不滿(mǎn)足時(shí)，完善網(wǎng)格的大小。獨(dú)立網(wǎng)格被用來(lái)檢查實(shí)驗(yàn)中用到的三種尺寸。在方向上的空間分辨率從21到101都不同，在方向上從21到81都不同，而在方向上從17到97都不同。獨(dú)立網(wǎng)格以細(xì)于為好。由于考慮到間隙，這里使用了尺寸為的網(wǎng)格。
在注射零件中心的溫度變化的計(jì)算值被用來(lái)與實(shí)測(cè)值比較。通過(guò)反復(fù)的過(guò)程，對(duì)固化動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整以試圖符合溫度分布。一旦這個(gè)過(guò)程穩(wěn)定，適合的值被調(diào)整去解釋式（6）中的結(jié)晶度變化，且結(jié)晶度和屬性值都被反復(fù)調(diào)整直至計(jì)算值在測(cè)量值的內(nèi)。
最后，在接下來(lái)的計(jì)算中算出壓力變化，并且保壓應(yīng)用被用來(lái)計(jì)算受材料環(huán)境影響的塑性變形。一個(gè)空心圓柱軸對(duì)稱(chēng)平面被假設(shè)，并且結(jié)果假設(shè)受到限制。破壞準(zhǔn)則被假定為是有效的。在彈性區(qū)，位移應(yīng)變和線(xiàn)性動(dòng)量方程被給出：
（7）
和
（8）
為了確定塑性區(qū)可能的彎曲度，最大主應(yīng)力的破壞準(zhǔn)則在最初代入線(xiàn)性動(dòng)量平衡方程和集成。在內(nèi)半徑的平均內(nèi)應(yīng)力的邊界條件是用于確定在塑性區(qū)的徑向應(yīng)力分布的。再次使用破壞準(zhǔn)則，接下來(lái)確定塑性區(qū)的環(huán)向應(yīng)力分布。為了確定彈性區(qū)和塑性區(qū)的邊界，彈性應(yīng)力應(yīng)等于塑性應(yīng)力，且解決邊界上的半徑。利用應(yīng)變位移關(guān)系，最終獲得內(nèi)表面的徑向位移。然后，所有間隙計(jì)算中涉及的各組成部分被加入到式（1）中使用，并與實(shí)測(cè)值比較。
結(jié)果與討論
在表1中列出了平均相對(duì)間隙的測(cè)量值和計(jì)算值。在這里，相對(duì)間隙被認(rèn)為是銷(xiāo)的直徑測(cè)量值的物理縮放間隙，以百分比表示。相對(duì)間隙被用2種方式的方差分析程序[19]分析。結(jié)果表明，相對(duì)間隙測(cè)量值明顯不同于上面兩種情況（）。使用杜克-克萊默程序[19]多重比較,在每種材料的尺寸上沒(méi)有顯示明顯的不同，這可能是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中加入了縮放。這兩種模具的最初尺寸的比較方式表明所有三種尺寸的測(cè)量相對(duì)間隙明顯不同。
圖6和圖7顯示了尺寸為“0.375”的兩種銷(xiāo)沿軸向的溫度變化測(cè)量樣本。在鋁模（圖6）中直接用LDPE制成的樣本散熱相對(duì)較快。在鋁模中制成的銷(xiāo)的熱傳遞計(jì)算，預(yù)示著溫度變化，而不需要多次迭代結(jié)晶變化。相比之下，圖7顯示ABS嵌件比LDPE銷(xiāo)的冷卻速率慢得多。這里的散熱率低于以前的情況是因?yàn)锳BS的熱性能較差，而當(dāng)時(shí)表明，LDPE零件可能會(huì)出現(xiàn)致密化和更高的收縮。這反過(guò)來(lái)又影響了冷卻速率，而LDPE的熱性能是由結(jié)晶差異決定的。因此，計(jì)算值不符合測(cè)量值，除非包含了結(jié)晶度變化的合適的熱變化。
表1 絕對(duì)間隙和相對(duì)間隙的平均值
一旦具體量的變化被運(yùn)用到方程（1）中的代換和合并變化，包括那里提到的間隙的其他組成部分，尺寸為“0.375”和“0.5”零件的間隙計(jì)算值被用來(lái)和測(cè)量值比較。尺寸為“0.375”的計(jì)算值非常接近測(cè)量值，分別用實(shí)測(cè)平均為（鋁模）和（ABS模）與計(jì)算平均值為和的相比較。然而，尺寸為“0.5”的間隙計(jì)算值和測(cè)量值出現(xiàn)較大偏差。
間隙計(jì)算值出現(xiàn)和測(cè)量值相同的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)著用ABS嵌件的裝配會(huì)出現(xiàn)更高的間隙值。然而這種方式的預(yù)測(cè)間隙值使用高達(dá)（鋁模約為），它有望成為一個(gè)實(shí)用的工具，一旦進(jìn)行更多的參數(shù)研究以計(jì)算最后相關(guān)函數(shù)的形式，從而提高其預(yù)測(cè)能力。ABS嵌件的塑性變形并不是一個(gè)主要因素，占不到間隙觀(guān)察總額的。由于模具不取用外經(jīng)的干預(yù)，故這個(gè)結(jié)果未必適用于所有的情況，這需要進(jìn)一步研究。對(duì)嵌件的幾何外徑進(jìn)行了限制，這導(dǎo)致界面壓力會(huì)作為嵌件的外部壓力，并在模具中作為一個(gè)內(nèi)部壓力，且在計(jì)算中不得不考慮進(jìn)去。
從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，在研究中的實(shí)驗(yàn)獲得的間隙很有吸引力，因?yàn)樗麄兪窃谶m合的范圍內(nèi)運(yùn)行的。例如，ANSI B 4.2 [20]提供了間隙極限或適合運(yùn)行的“0.375”的標(biāo)稱(chēng)尺寸為。在ABS/LDPE裝配中“0.013”的平均間隙測(cè)量值與“0.375”的相比，顯而易見(jiàn)的是，在模內(nèi)裝配過(guò)程似乎是有可能產(chǎn)生符合的運(yùn)行配合。盡管模具的預(yù)測(cè)值似乎是實(shí)驗(yàn)觀(guān)察的比較有利，但還是有許多改進(jìn)的可能。在該模具中，流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶，彈性恢復(fù)和更易實(shí)現(xiàn)的熱接觸電導(dǎo)率值需要被納入。軸對(duì)稱(chēng)和平面應(yīng)變假設(shè)為了更準(zhǔn)確的間隙預(yù)測(cè)需要有松弛。建立在連接間隙的熱接觸電阻需要更準(zhǔn)確地計(jì)算，通過(guò)測(cè)量多個(gè)位置的溫度和說(shuō)明非均勻接觸。這可能是一個(gè)重要的參數(shù)，如Sridhar等人[21]在研究中指出的。因此需要進(jìn)一步驗(yàn)證該模具的更多實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
時(shí)間（S）
溫度（C）
圖6：鋁模中“0.375”尺寸的LDPE直接成型樣本的溫度變化
時(shí)間（S）
溫度（C）
圖7：放置在鋁模中ABS嵌件的“0.375”尺寸的LDPE成型樣本的溫度變化測(cè)量
結(jié)論
要達(dá)到模內(nèi)裝配中預(yù)期的間隙，無(wú)論從設(shè)計(jì)和制造的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，由聚合物組成的部分都是一個(gè)挑戰(zhàn)。在目前的研究中，對(duì)三種不同尺寸的聚合物裝配件產(chǎn)生的間隙進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行使用了縮放過(guò)程參數(shù)，發(fā)現(xiàn)模具中聚合物部件產(chǎn)生的裝配間隙與那些在純金屬模中產(chǎn)生的聚合物嵌件相比，存在顯著的差異性。因此，我們需要新的模具來(lái)估算模具和聚合物嵌件產(chǎn)生的間隙。導(dǎo)致這些差異的可能機(jī)制被用熱力學(xué)和有限查分法進(jìn)行了研究。雖然研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是有限的，間隙的產(chǎn)生似乎更依賴(lài)于零件的熱變化。因此，我們認(rèn)為，配件的材料熱性能能夠強(qiáng)烈地影響聚合物裝配中的裝配間隙。我們正計(jì)劃進(jìn)行更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)驗(yàn)證我們的模型。
致謝
這項(xiàng)研究由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撥款10457058馬克支持和陸軍研究辦公室通過(guò)穆里微型飛行器計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)：陸軍W91NF0410176）。本文表達(dá)的意見(jiàn)是作者的觀(guān)點(diǎn)，并不一定反映贊助商的意見(jiàn)。
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一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容
采用Autolisp 語(yǔ)言編程對(duì)AutoCAD 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)不同軸徑、槽寬和槽深的軸剖面圖的自動(dòng)繪制及尺寸標(biāo)注，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪制軸類(lèi)零件。最終實(shí)現(xiàn)提高了軸類(lèi)零件的繪圖效率。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)
1、熟悉軸類(lèi)零件的參數(shù)化；
2、熟悉autolisp語(yǔ)言的編程方法；
3、進(jìn)行AutoCAD 的二次開(kāi)發(fā)；
4、實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪制軸類(lèi)零件。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作
1、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）一份，內(nèi)容包括軸類(lèi)零件的參數(shù)化方法和AutoCAD 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)方法等部分，字?jǐn)?shù)2萬(wàn)左右，并附300－500個(gè)單詞的英文摘要；
2、繪制零部件圖，折合A0圖紙1張，其中包括用計(jì)算機(jī)繪制的至少兩張A3圖紙；
3、設(shè)計(jì)一個(gè)減速器傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)的軟件。
4、獨(dú)立完成與課題相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）。
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
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五、試驗(yàn)、測(cè)試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件
計(jì)算機(jī)1臺(tái)；AtuoCAD軟件一份
任務(wù)下達(dá)時(shí)間：
2010年 1 月12日
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始與完成時(shí)間：
2010年3月1日至 2010年 6 月 20 日
組織實(shí)施單位：
教研室主任意見(jiàn)：
簽字： 2010 年1 月 8 日
院領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)：
簽字： 2010 年 1 月 11 日
基于AutoLisp軸類(lèi)零件參數(shù)化繪圖
摘 要
AutoCAD是當(dāng)今世界上使用最多的通用繪圖軟件之一，但其在某些具體的功能方面仍有其自身的不足。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)繪圖中，一些常用圖形需要經(jīng)常繪制，若我們逐一繪制，顯然費(fèi)時(shí)費(fèi)力，事倍功半，系統(tǒng)自帶的圖快復(fù)制粘貼插入等編輯功能操作又有著難以避免的局限性。隨著標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的陸續(xù)推出，確實(shí)解決了很大一部分問(wèn)題，但我個(gè)人認(rèn)為這無(wú)法滿(mǎn)足我們對(duì)實(shí)際的要求。因此，為了提高繪圖速度，我們可以利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行參數(shù)化繪圖。AutoLisp語(yǔ)言?xún)?nèi)嵌于AutoCAD，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算與繪圖的統(tǒng)一，我們有必要在AutoCAD平臺(tái)上，利用語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立常用圖形庫(kù)，在繪制時(shí)調(diào)出，避免重復(fù)性勞動(dòng)及繪圖不規(guī)范等問(wèn)題。
本論文的主要目的就是在對(duì)軸類(lèi)零件結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，選擇一種有代表性的圖形結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用AutoLisp語(yǔ)言編程對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)不同軸徑、槽寬和槽深的軸剖面圖的自動(dòng)繪制及尺寸標(biāo)注，提高了軸類(lèi)零件的繪圖效率。
關(guān)鍵詞：軸類(lèi)零件；參數(shù)化設(shè)計(jì)；二次開(kāi)發(fā)；AutoLisp語(yǔ)言
Abstract
AutoCAD is the world’s most common use of graphics software,but its specific functions in certain still its own shortcomings.Drawing in the design of mechanical parts,some common graphic needs often draw,if we draw one by one,obviosly laborious and time consuming duplication of efforts,the system map that comes with fast copy and paste into other editing operations it has inevitable limitations.With the continuous introdution of standard parts library,a large part of the problem is indeed solved,but personally think that we can not meet the actual requirements.Therefore,in order to improve drawing speed,we can use computer software to conduct parametric drawing.AutoLisp language embedded in AutoCAD, calculation and drawing to achieve a unified,we need the AutoCAD platform,use the second language development,the establishment of common graphics library,in the draw when called up,to avoid repetitive work and the problem of drawing is not standardized,etc.
The main purpose of this paper is to analyze three dimensional structure based on the graphic to select a representative structure,through the use of AutoLisp language programming on the secondary of AutoCAD,you can achieve different shaft diameter,groove width and groove depth of the axial profiles of automatic drawing and dimensioning,improve the efficiency of shaft parts of the drawing.
Keywords:shaft parts;parameterization design;secondary development;AutoLisp language
目 錄
引言 1
1 AutoCAD及其二次開(kāi)發(fā)技術(shù) 2
1.1 第一代開(kāi)發(fā)工具——AutoLISP 2
1.2 第二代開(kāi)發(fā)工具——ADS 2
1.3 第三代開(kāi)發(fā)工具——Visual LISP，ARS及基于ActiveX Automation技術(shù)的VBA等 3
1.3.1 Visual LISP(VLISP) 3
1.3.2 ARX 3
1.3.3 基于ActiveX Automation技術(shù)的VBA等開(kāi)發(fā)工具 4
1.4 總結(jié) 5
2 利用AutoLisp進(jìn)行參數(shù)化繪圖的方案 6
2.1 鼠標(biāo)拖動(dòng) 6
2.2 尺寸驅(qū)動(dòng) 6
2.3 總結(jié) 7
3 對(duì)話(huà)框的設(shè)計(jì) 8
3.1 DCL語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī) 8
3.2 對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)中用到的控件和屬性 8
3.3 對(duì)話(huà)框的程序編譯 9
4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
4.1 軸設(shè)計(jì)的總體方案 14
4.2 主程序的設(shè)計(jì) 14
4.2.1 對(duì)話(huà)框PDB函數(shù) 14
4.2.2 主程序的編譯 16
4.3 程序的運(yùn)行 25
5 結(jié)論 29
謝 辭 30
參考文獻(xiàn) 31
引言
AutoLisp是集成在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD和MDT中，為擴(kuò)展它們的功能和編寫(xiě)應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的一種編程語(yǔ)言，它的起源可以追溯到20世紀(jì)50年代末的LISP語(yǔ)言。LISP最初是為了編寫(xiě)人工智能（AI）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在仍是很多人工智能程序的基礎(chǔ)。LISP之所以被選為AutoCAD最初的應(yīng)用程序編輯接口，是因?yàn)橹挥兴胚m合于工程中的非結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。美國(guó)Autodesk公司在AutoCAD內(nèi)部嵌入AutoLisp語(yǔ)言的目的是使用戶(hù)充分利用AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)直接增加和修改AutoCAD命令，隨意擴(kuò)大圖形編輯功能，建立圖形庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)并對(duì)當(dāng)前圖形進(jìn)行直接訪(fǎng)問(wèn)和修改，開(kāi)發(fā)CAD軟件包等。AutoLisp語(yǔ)言最典型的應(yīng)用之一就是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪圖程序設(shè)計(jì)，包括尺寸驅(qū)動(dòng)程序和鼠標(biāo)拖動(dòng)程序等。尺寸驅(qū)動(dòng)是指通過(guò)改變實(shí)體標(biāo)注的尺寸值來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形的自動(dòng)修改，鼠標(biāo)拖動(dòng)即利用AutoLisp語(yǔ)言提供的（GRREAD[
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