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        機(jī)油瓶塑料模具的逆向設(shè)計(jì)*

        2022-04-25 06:16:32呂淑艷
        關(guān)鍵詞:油瓶吹塑塑件

        呂淑艷

        (包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程系,內(nèi)蒙古 包頭 014035)

        工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中隨處可見(jiàn)大小不同、形狀各異的機(jī)油瓶,里面裝的機(jī)油可用于各類設(shè)備或交通工具的保養(yǎng)?,F(xiàn)有一款機(jī)油瓶,如圖1所示。目前只有機(jī)油瓶的成品,沒(méi)有其零件和塑料模具的三維數(shù)學(xué)模型。本文利用逆向設(shè)計(jì)方法,獲得機(jī)油瓶塑件的三維數(shù)學(xué)模型,并利用注塑模向?qū)嫦蛟O(shè)計(jì)機(jī)油瓶吹塑模具。

        圖1 機(jī)油瓶塑件

        1 機(jī)油瓶塑件成型工藝分析

        機(jī)油瓶塑件材料采用的是聚乙烯(PE)塑料粒料,如圖2所示。聚乙烯塑料材質(zhì)較軟,與同等塑料相比質(zhì)量較輕,半透明,無(wú)毒,成型溫度在200℃左右。聚乙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性,防水防濕性,可用于包裝。

        圖2 聚乙烯塑料粒料

        根據(jù)機(jī)油瓶結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn),塑件適合采用擠出吹塑成型。該零件尺寸適中,如果吹塑模具采用一模多件,生產(chǎn)效率較高,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)對(duì)擠出機(jī)的要求也較高,操作不方便。綜合以上分析,機(jī)油瓶塑件采用一模一件,成型設(shè)備選用雙工位氣動(dòng)擠出吹塑機(jī)。成型時(shí)將聚乙烯塑料粒加入擠出機(jī)料筒內(nèi)加熱熔融,使之呈粘流狀態(tài),在擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)作用下通過(guò)具有與制品截面形狀相仿的口模,成為形狀與口模相仿的粘流態(tài)熔體,管坯再經(jīng)吹塑輔機(jī)吹塑成型,經(jīng)冷卻定型,最終獲得機(jī)油瓶塑料制品。

        2 機(jī)油瓶塑件逆向設(shè)計(jì)

        機(jī)油瓶塑件逆向設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括掃描測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和逆向建模。

        2.1 掃描測(cè)量

        機(jī)油瓶塑件掃描前,首先對(duì)零件進(jìn)行表面噴粉處理,噴粉要在室外空曠的地方進(jìn)行,粉量越薄越好,對(duì)塑件表面覆蓋薄薄一層,避免過(guò)厚,噴粉過(guò)厚會(huì)影響塑件掃描精度。接下來(lái)是貼標(biāo)記點(diǎn),在貼標(biāo)記點(diǎn)之前,應(yīng)注意標(biāo)記點(diǎn)是貼在掃描零件上還是掃描零件周圍,還是兩者都需要。標(biāo)記點(diǎn)貼在零件表面的優(yōu)點(diǎn)是零件可以自由移動(dòng),缺點(diǎn)是會(huì)影響被標(biāo)記點(diǎn)覆蓋的零件表面的3D數(shù)據(jù)。貼在零件周圍雖不影響3D數(shù)據(jù),但在整個(gè)采集過(guò)程中,要保持掃描零件不能移動(dòng)。由于機(jī)油瓶塑件是扁平零件,激光掃描光束受零件遮擋的原因,不可能通過(guò)一次掃描完成對(duì)整個(gè)零件的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取,因此需要從不同的位置和角度對(duì)零件進(jìn)行掃描,然后通過(guò)三維匹配把相鄰掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接在一起。為保證采集精度,需在零件表面和周圍都粘貼標(biāo)記點(diǎn)。粘貼時(shí),標(biāo)記點(diǎn)盡量不要貼在一條直線上,可成V型分布。機(jī)油瓶塑件掃描測(cè)量圖,如圖3所示。

        圖3 機(jī)油瓶塑件掃描測(cè)量

        2.2 數(shù)據(jù)處理

        利用Geomagic Studio數(shù)據(jù)處理軟件處理掃描完成的數(shù)據(jù)。首先著色,然后用補(bǔ)孔命令進(jìn)行補(bǔ)孔,對(duì)凹凸不平的表面用去除特征命令進(jìn)行修復(fù),最后導(dǎo)出機(jī)油瓶塑件數(shù)據(jù)處理結(jié)果,如圖4所示。

        圖4 機(jī)油瓶塑件數(shù)據(jù)處理

        2.3 逆向建模

        逆向建模[1]是機(jī)油瓶塑件整個(gè)逆向過(guò)程中最關(guān)鍵的一環(huán),可以對(duì)塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)再設(shè)計(jì),對(duì)后面吹塑模具的尺寸形狀等都有直接的影響。機(jī)油瓶塑件三維數(shù)學(xué)模型,如圖5所示。

        圖5 機(jī)油瓶塑件三維數(shù)學(xué)模型

        3 機(jī)油瓶塑料模具逆向設(shè)計(jì)

        機(jī)油瓶擠出吹塑模具[2]由兩蘭凹模組成,模具設(shè)計(jì)采用的是UG軟件注塑模向?qū)K和建模模塊,以逆向設(shè)計(jì)為主,必要時(shí)輔助正向設(shè)計(jì)。首先加載機(jī)油瓶產(chǎn)品零件,定義模具坐標(biāo)系,然后模具分型,分型面的選擇盡量使兩半型腔為對(duì)稱,易于制品脫模,由于機(jī)油瓶為矩形截面容器,分型面應(yīng)通過(guò)中心線或?qū)蔷€。模板和吹氣口參照擠出吹塑和相關(guān)尺寸設(shè)計(jì),導(dǎo)柱導(dǎo)套和固定零件直接調(diào)入標(biāo)準(zhǔn)件。由于該模具為小型模具,需開(kāi)設(shè)冷卻水道,通水冷卻。利用注塑模向?qū)Ы⑺溃尤胨芙宇^和堵頭等。機(jī)油瓶吹塑模具模狀態(tài)圖如圖6所示。機(jī)油瓶吹塑模具分模狀態(tài)圖如圖7所示。

        圖6 機(jī)油瓶吹塑模具合模狀態(tài)圖

        圖7 機(jī)油瓶吹塑模具分模狀態(tài)圖

        4 結(jié)論

        逆向設(shè)計(jì)在產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中起著重要作用。本文以機(jī)油瓶塑件為例,采用逆向設(shè)計(jì)方法,從產(chǎn)品的成型工藝分析、掃描測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、逆向建模和吹塑模具逆向設(shè)計(jì)等方面,詳細(xì)闡述了塑件逆向設(shè)計(jì)和其吹塑模具逆向設(shè)計(jì)過(guò)程。為后續(xù)制造吹塑模具工作零件模擬數(shù)控加工刀路提供三維數(shù)據(jù)支撐。這種方法特別適合以實(shí)物塑件為基礎(chǔ)的塑料模具設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)周期短,經(jīng)濟(jì)效益高。

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