（机械电子工程专业论文）基于网络的塑料模具标准件库的研究.pdf

聃8 7 4 2 1 基于网络的塑料模具标准件库的研究 摘要 通过对我国模具行业发展现状及趋势，包括工厂、职工人数、产 值的分析，再比较国内外塑料模具研究现状，可知模具零件和模架标 准化势在必行。当前，经济全球化、跨国化己在进行，国内塑料模具 生产厂家面对经济全球化、跨国化的严峻形势，如何降低生产成本， 缩短产品的交货时间，扩大生产规模，提高塑料模具的生产质量，塑 料模具标准化显得非常必要。经济全球化、跨国化的一个显著标志时 信息化。结合这种情况，本文提出了基于网络的塑料模具标准件库的 研究。 文章分析了网络方面的当前比较流行的j s p 、j a v as e r v l e t 等相 关技术和p r o e 软件及其二次开发功能和各功能模块，通过模具的标 准零件的分析、分类，对模架结构组成和参数的分析，确定构成一副 模架的主要参数，同时在型号的分类研究的基础上，提出了基于装配 模板的模块化模架装配模型，模架的系列化将通过对基本模块的替换 来实现，模架型号的大小变化则通过参数化的设计手段得以实现，遵 循这一思路，也即本文的应用创新之处是，结合p r o e 的二次开发功 能和各相关功能模块，在v c + + 6 0 的基础上开发了塑料模具标准件库 的软件。 关键词：塑料模具，标准件库，模架，网络，p r o e ，装配模型 来经作者、导肺同慧 勿全文公布 浙江t 业大学硕f ：学位论文 r e s e a r c ho ns t a n d a r d i z a t i o n w o r k p i e c eb a n k0 fp l a s t i cm o l d b a s e do nn e t w o r k a b s t r a c t b ya n a l y z i n g o u r c o u n t r y m o l d i n d u s t r y s i t u a t i o na n dt r e n d i n c l u d i n gf a c t o r ya n dt h en u m b e ro fe m p l o y e ea n dt h ep r o d u c t i o ng r o s s v a l u e da n dc o m p a r i n gt h ed o m e s t i cw i t ht h e f o r e i g n o nt h er e s e a r c h s i t u a t i o no f p l a s t i cm o l d ，y o um a y k n o wt h es t a n d a r d i z a t i o no fm o l d p a r t a n dm o l d b a s em u s tb et a k e na c t i o n a tp r e s e n t ，w h e nt h ee c o n o m y g l o b a l a n dm u l t i n a t i o n a li sg o i n go na n dt h ed o m e s t i cp l a s t i cm o l d m a n u f a c t o r y a r ef a c i n gt h i sr i g o r o u ss i t u a t i o n ，t h es t a n d a r d i z a t i o no f p l a s t i cm o l ds e e m t ob ei m p o r t a n tv e r ym u c ho nt h ew a yt oh o wt os l o w e rt h ep r o d u c t i o n c o s ta n ds h o r t e rp r o d u c t i o nd e l i v e r yt i m ea n de n l a r g ep r o d u c t i o ns c a l e a n di m p r o v ep l a s t i cm o l dq u a l i t y i n f o r m a t i o ni sa no u t s t a n d i n gs y m b o l o fe c o n o m yg l o b a la n dm u l t i n a t i o n a l a c c o r d i n gt ot h i st h i n gt h ep a p e r b r i n g su p o nt h er e s e a r c ho ns t a n d a r d i z a t i o nw o r k p i e c eb a n ko fp l a s t i c m o l db a s e do nn e t w o r k b ya n a l y z i n g t h ep r e s e n tr a t h e rs t y l i s hr e l a t i v et e c h n o l o g y o f j s p a n d 浙江t 业大学硕十学位论文 j a v as e r v l e ta n dj 2 e ea n dt h es e c o n d d e v e l o p m e n t t o o la n de a c h f u n c t i o nm o d u l ea n do nt h eb a s i so fa n a l y z i n ga n dc l a s s i f y i n gs t a n d a r d p a r t o fm o l da n ds t r u c t u r ea n dt y p eo fm o l d b a s ea n dm a i np a r a m e t e r s w h i c hc o n s i s to fam o l d b a s e ，t h ea s s e m b l em o l d b a s em o d e lb a s e do n m o l db o r d e ri sp u tf o r w a r d s e r i e so fm o l d b a s ew i l lb er e a l i z i n gb yt h e r e p l a c eb a s i cm o d u l e ；t h es i z ec h a n g e o fm o l d b a s et y p ew i l lb er e a l i z i n g b yt h ew a yo fp a r a m e t e r a c c o r d i n gt o t h i sa n dc o m b i n i n gt h es e c o n d d e v e l o p m e n tt o o l a n dm o d u l eo ff u n c t i o n ，t h es o f to fs t a n d a r d i z a t i o n w o r k p i e c eo fp l a s t i cm o l d i sd e v e l o p e d ，w h i c hi so n eo fm y a p p l i c a t i o n i n n o v a t i o n k e yw o r d ：p l a s t i cm o l d ，s t a n d a r d i z a t i o nw o r k p i e c eb a n k ，m o l d b a s e ， n e t w o r k ，p r o e ，a s s e m b l em o d e l 浙江工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 我国模具行业的发展现状及其趋势 1 11 我国模具行业的发展现状 模具工业是现代工业的基础，被称为“工业之母”。中国入世后，随着世界 经济一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已成为大趋势。 我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在 国家产业政策和与之配套的系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业 发展迅速。据统计，我国( 未包括香港、台湾、澳门) 现有模具生产厂近2 万家， 从业人员约5 0 万人，“九五”期间的年增长率为1 3 ，2 0 0 0 年总产值为2 7 0 亿 元，占世界总量的5 。中国的模具市场目前主要集中在华南和华东，华南和华 东大约占了全国模具制造业产值和销售额的四分之三，华南模具市场主要集中在 广东省。近1 0 年间，广东省新的模具企业不断建立，先进模具制造设备不断引 进，年轻有为的模具技术人才从全国各地不断涌入。我国香港和台湾的许多模具 企业也先后进入广东省，广东省的私营模具也得到蓬勃发展，深圳东莞番禺顺德 等模具企业也相对集中。广东省模具生产企业总数目前已有6 0 0 0 家以上，产值 已超过1 0 0 亿元。华东模具市场主要集中在浙江、江苏，其中宁波和台州市最为 集中，浙江江苏加上上海，模具产值也达到了1 0 0 亿元人民币左右【”。我国模具 生产厂家的情况主要表现在以下几个方面： 1 生产组织结构 改革开放以来。随着计划经济向市场经济的过渡，我国模具工业的生产组 织结构也发生了较大变化。打破了由国家定点的模具专业厂、主机厂的模具车间 ( 或分厂) 一统天下的局面，形成了由模具专业厂、主机厂的模具车间( 或分厂) ， 军转民企业、独资、合资企业、乡镇企业和个体生产者并存的生产格局。 从总体上看，产品厂的工模具车间( 或分厂) 是我国模具工业生产的主力 军。国内生产所需的模具7 0 以上是由他们提供的。通过技术改造一些大型骨 干企业的工模具车间( 或分厂) 不但技术力量比较强，而且工艺装备水平也比较 高。他们加工制造的精密多工位级进冲模、精冲模具、精密中小型塑料模具，具 有很高的水平。近年来，他们打破封闭的、自产自销的格局，积极探索如何利用 自身的优势为社会服务。 模具专业厂有一定的技术优势和装备优势，仍是我国模具工业的首个重要 的组成部分。特别是一些重点模具专业厂，通过一些技术改造，生产面貌有了很 大改观。改变过去只能承接一般模具而无力承接大型、精密、复杂、长寿命模具 的局面。模具制造精度、模具的复杂度和模具的使用寿命等产品技术水平接近或 达到国外同类模具的先进水平。 军转民企业，随着军工生成任务的不足，一些素质较好、管理水平较高、 工艺装备精良的军转民企业也进入到模具行业，成为我国模具生产的一支生力 军。 独资、合资企业，近年来国外生产厂商也纷纷来到国内调研、考查，看到 中国发展模具生产的巨大潜在市场，开始了在模具生产领域的合作。 浙江工业大学硕士学位论文 乡镇企业利用他们较灵活的生产经营管理机制，以价格底、交货快的优势， 迅速在我国模具行业崛起。 2 模具的产品水平 衡量模具的产品水平，主要有这样几个指标。即模具的加工制造精度、模 具的复杂程度和模具的使用寿命等。 ( 1 ) 模具的加工制造精度，随着加工设备的精度化，数控化，我国各类模 具的加工精度已有很大提高。冲压模、塑料模、压铸模、锻压模四大类模具的加 工精度虽然近年来引进了高精尖设备，但跟国外相比还有很大的差距。 ( 2 ) 模具的复杂程度，在模具结构方面，虽然大多数生产厂家冲压模仍以 单工序模、复合模为主，塑料模仍以单型腔模为主，但随着模具技术的引进和翻 版消化国外先进模具，国内在生产大型、精密、复杂、长寿命模具方面己上了一 个台阶。 ( 3 ) 模具的使用寿命，是一个综合考核指标。与模具设计结构，模具加工 装备精度，使用模具钢材的品质等因素有很大的关系。近年来由于模具相关工业 ( 如冶金工业、机床工业) 的进步，我国模具使用寿命也有了很大提高。 3 工艺装备水平 现在我国的机床行业已可提供比较成套的高精模具加工设备，虽然与国外 著名生产厂家的产品还有一定的差距，但基本上可以满足一般精密模具的加工要 求。 4 模具标准化水平 我国模具标准化水平工作虽起步较早，但步子不大。 但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1 3 左右，国内模具 生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目 前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的2 0 左右，其中，中高档模 具进口比例达4 0 。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、 长寿命模具上，并取得了可喜的成绩模具进口量下降，模具技术和水平也有长 足的进步。主要表现在以下几方面： ( 1 ) 、研究丌发几十种模具新钢种及硬质合金等新材料，并采用了热处理 新工艺，使模具使用寿命得到延长； ( 2 ) 、发展了多工位级进模和硬质合金等新产品，并根据国内生产需要研 制了一批精密塑料注射模： ( 3 ) 、研究开发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具 表面抛光、表面皮纹加工以及皮纹辊压制造技术、模具钢的超塑性成型技术和各 种快速模具制造技术等： ( 4 ) 、模具加工设备已得到较大发展国内已能批量生产精密坐标磨床、 c n c 仿形铣床和加工中心、c n c 电火花线切割机床以及高精度电火花成形机床 等。 ( 5 ) 、模具c a d c a m 技术已得到较广泛的应用，模具计算机仿真技术也 应用于模具设计制造中。各院校、研究机构正在开展模具智能制造、并行工程、 虚拟制造、敏捷制造和快速制造等先进制造技术的研究； ( 6 ) 、各大专院校和研究所培养了一批高级模具技术人刁，现代模具制造 技术中的高科技含量逐渐增加。 虽然我国模具工业已得到较大的发展，但仍然不能满足国内经济高速发展 的需要。“十五”期间，我国模具市场在汽车( 含摩托车) 、家用电器、电子及通 浙江工业大学硕十学位论文 信产品、建材、玩具、仪器仪表等行业将会有更大的需求。据预测，到2 0 0 5 年 模具产值将达到4 6 0 亿元，年均增长率为1 2 ，模具自给率从目前的7 0 提高 到接近8 0 ，模具及模具标准件出口将从现在的9 0 0 0 万美元增长到2 0 0 5 年的2 亿美元。模具先进制造技术的发展，要求机床行业提供高精高效高速铣削、数控 电加工、虚拟轴数控加工、复合加工和低速线切割机床等j 。 从国际模具市场来看，未来五年将缓慢增加，五年以后预计可能突破7 0 0 亿美元。我国模具市场”十五”期间将有较大发展，预计年均发展速度将超过 1 0 ，可望达到12 左右。至20 05 年，我国模具市场总需求量将达50 0 亿600 亿元。下面对几个主要模具市场作个简介： 汽车、农用车、摩托车行业：据预测，我国”十五”期间每年将推出1 5 l8 个当量汽车车型( 新车型和改型) 。 与此相对应平均每年约需汽车车身模具40 亿元左右与之配套。农用车 和摩托车对模具的需求也会越来越大。 为了进行正常维修，配件市场也需要大量的模具与之相适应。另外，汽车 零部件生产所需模具，”十五”期间平均每年将突破10 亿元。在这一市场中， 目前产需矛盾最大的是大中型汽车覆盖件模具和汽车内外饰件塑料模。 电器行业：空调器、电冰箱、洗衣机、微波炉、吸尘器、电饭锅、电风扇 等家用电器和断路器、接触器等工业电器对模具需求量都很大，预计对模具的需 求量在”十五”期间平均年增速将超过l0 。 电子及信息产业行业：”十五”期间，彩电、vcd 和d v d 影碟机、微 机、笔记本电脑、网络机顶盒、通讯设备及集成电路等都对模具有较大的需求， 例如彩电，每年产量将超过40 o0 万台，每年约需模具30 亿元。这一行业中 的有些产品可能会有超常规发展，对模具的质和量都会有更高的要求。 仪器仪表和办公机械行业：这两个行业”十五”期间平均每年增速都是1 0 。预计在这一市场上模具需求年均增速也将超过10 。另外，在”十五” 期间新型建材等行业的发展速度也将进一步加快，模具必须与之相适应。 1 1 2 我国模具工业的发展趋势 随着工业生产和高科技的不断发展，模具总的需求量在一定时期内仍将供 不应求，特别是中高档模具产需矛盾更大。因此，模具市场竞争主要表现在中、 低档模具市场上。我国加入wto 后，中高档模具也会遇到来自海外企业的竞争。 由于模具主要是针对专门用户而设计、生产，因此模具市场竞争有别于其他大批 量生产的定型产品。模具市场竞争主要是从缩短交货期、提高质量、降低价格和 改善服务几方面来赢得用户。所以，作为模具企业，应该根据不同用户的需求。 采取各不相同的措施来争取更多的用户。 模具是用于特定产品生产而被特殊制作的工艺装备，随着工业产品向多样 化发展，模具生产从形状、尺寸、数量、材料、结构、精度、使用条件及寿命等 方厦。向着多样化发展的倾向也日趋明显。模具基本上是按订货合同单件生产， 因此，模具产品的多样性及单件生产的技术特点十分突出。所以，工厂的设计、 工艺、工艺装备和管理等，都要适应这个技术特点。大部分精密复杂模具都需要 高精度机床加工，检测设备要求精密度更高。模具加工技术集中了机械、电子乃 至化学和光学等工业技术的精华。同时，模具对熟练技工的依赖程度远比其他加 工业要大。因此，技术的先进性及对熟练技巧的依靠性也是模具产品的技术特点。 随着技术的快速发展，特别是信息技术等高新技术在模具设计制造上的应用日渐 浙江工业大学硕士学位论文 广泛和高新技术对模具提出的要求越来越高，模具的高新技术特点将日益明显， 而对熟练技巧的依靠性将逐步淡化 为了适应用户对模具制造的”短交货期”、”高精度”、”低成本”的迫 切要求，今后模具业的发展必然会出现如下发展趋势：模具日趋大型化；模具的 精度越来越高；多功能复合模具进一步发展：热流道模具在塑料模具中的比重逐 步提高；气辅模具及适应高压注射成形等工艺及模具快速发展；模具标准件的应 用日渐广泛；快速经济模具的前景广阔；模具商品化程度越来越高；塑料模和压 铸模的比例不断提高；模具技术含量增加，中高档模具比例不断增大。联系国际 先进水平，中国模具工业协会协助政府制定了我国模具行业”十五”发展规划， 确定模具工业重点发展领域有三方面：一是对整个模具行业发展有重要影响的主 要模具标准件：二是技术含量高，反映模具制造水平和发展方向的模具：三是目 前大量进口的中高档模具。 重点发展的模具产品主要有：模架，包括冷冲模架、塑料模架和压铸模架 等；模具导向件，包括导柱、导套、导扳及无油润滑导向件等；推杆、推管，包 括塑料模用及压铸模用的异型推杆等：热流道元件，包括内热式、外热式、阀式 和管式等；弹性元件，包括矩形弹簧、聚氨酯弹性体和氮气缸等；小型标准件， 包括标准凸凹模、浇口套、定位圈和拉钩等：汽车覆盖件模具，特别是轿车所需 的覆盖件模；精密冲压模，包括多工位级进模、厚板精冲模和硬质合金多功能复 合模等：大型塑料模，包括汽车饰件模和家电塑壳模等：精密塑料模，包括塑封 模和多层多腔、多材质、多色精密塑料模；大型薄壁精密复杂压铸模，包括用于 铝、镁、锌、铜及其合金压铸的模具：大型、精密锻模：子午线轮胎橡胶模：长 寿命玻璃、陶瓷模；快速经济模具：多工位冷镦模及挤压模；塑料型材及塑料管 路模具4 1 。 随着科学技术、特别是信息技术的飞速发展，推动了世界经济体化和全 球制造的发展趋势、产品更新周期不断加快，用户需求趋于多样化和个性化，市 场竞争在某种程度上就是时间的竞争，谁的产品上市快，质量好，精度高，价格 廉，谁的产品就能赢得客户，占有市场。同样，模具设计只有结合c a d 、c a e 和c a m ，才能满足当今客户的需求，赢得竞争。 当前，从国际上看，实施制造业信息化工程，是应对经济全球化，提高我 国制造业国际竞争力的迫切需要。全球化和信息化是当今世界经济发展的两个显 著特点。随着第三轮经济全球化的加快，包括资金、技术、人才在内的各种生产 要素流动和配置的范围越来越大，传统国界的作用日益软化。制造业也不例外， 全球化制造己成为制造业发展的一个趋势，制造业信息化因此也成为当今世界制 造业发展的另一个大趋势。从国内看，实施制造业信息化工程，是以信息化带动 工业化，促进传统制造业结构调整和优化升级的需要。大力推进以制造业信息化 为代表的国民经济信息化，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，从而实 现全社会生产力的跨越式发展。信息化带动工业化，塑料模具设计也须融入信息 化浪潮，才能在中国成为世界制造工厂之契机上有新的发展【引。 1 2 国内外塑料模具研究现状和发展动态 1 2 1 塑料模的现状 模具行业当中，占大部分是塑料注射成型模具，塑料注射成型是塑料工业 9 浙江工业大学硕士学位论文 中最主要的加工方法之一，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具，随 着新塑料的研发，以塑代钢的推广，塑料模具具有更加广阔的前景。随着塑料制 品复杂程度和精度要求的提高，以及生产周期的缩短，主要依靠经验的传统模具 设计方法已不能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方向我国不得 不消耗巨资进口国外的塑料模具。为改变我国在该领域的落后的面貌，从2 0 世 纪9 0 年代起我国模具行业的一些先行者开始采用塑料成型过程的仿真软件。由 于仿真结果能直接指导工艺参数的制定，优化模具浇注和冷却系统，缩短试模和 修模时间，显著地提高塑料制品的质量【们。具体地说，我国塑料模具的现状主要 体现在特别体现在下面几个方面v j ： 1 c a d c a m c a e 技术应用水平上了一个新台阶。模具厂家大部分都 采用了c a d c a m 技术。产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数 控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模设计生产的主要手段。天滓通信广 播公司模具厂等企业，还实现了无图化加工。青岛海尔模具有限公司等企业通过 c a e 技术对注塑过程进行流动模拟分析，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺 参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了设计和制造周 期； 2 应用电子信息工程技术，提高了塑料模的设计制造水平。天津电讯模具 厂等厂家已经实现了通过客户提供的产品三维信息盘片和网上产品电子信息来 进行预算、报价、设计审定、设计更改等，这不仅缩短了生产前的准备周期，而 且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信 息，大大缩短了c a d c a m 的技术准备时间，也相应缩短了模具的设计和制造 周期： 3 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。青岛海信模具有限公司、天津 通信广播公司模具厂等厂家成功地在2 9 3 4 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件 的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了c m o l d 气辅软件，取得较好的效 果。另外，如上海新普雷斯等公司也能为用户提供气辅成型设备及技术： 4 热流道技术的应用更加广泛。在塑料模中，热流道模具的比例明显增加。 一般内热式、外热式元件咀及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍，具有先 进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。还有上海、绍兴 等地生产的商品化热流道系统元件； 5 精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高。天津津荣天和机电有 限公司和烟台北极星i k 模具有限公司制造的多腔v c d 和d v d 齿轮模具，所生 产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水 平而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达 到了标准渐丌线齿形要求。陕西彩虹零件厂生产的4 0 e m c d t 显示管隔离器注塑 模塑件形状复杂尺寸精度高，模具零件要求互换，由于采用了c a d 三维设 计、计算机模拟注塑成形，使模具达到了国外同类模具水平。青岛海信公司的 2 9 英寸纯平彩电前壳注望模，不仅采用了气辅技术，两且采用了镶件互换结构， 可实现生产二种机型的前壳。关键成型部位采用了镀铜材料，保证冷却平衡。抽 芯脱模机构的创新设计，较好地解决了复杂塑件成型与脱模的困难。青岛海尔模 具有限公司的洗衣机滚筒注塑模采用机械和液压相结合的多向抽芯，解决了内外 形复杂的脱模问题。黄岩东方模具厂的由5 0 顺水三通注塑模采用双关节连杆旋 转油缸推动，成功地完成直型芯和圆弧芯的自动脱模。大型模具的制造能力也显 著增强，最大塑料模的重量已超过二十吨； o 浙江工业大学硕一b 学位论文 6 模具结构设计更加重视提高注射成型的生产效率和适应快速成型的需要。 不少模具在自动脱模( 脱流道) 方面精心设计。同时更加重视冷却系统的设计。 一些看来结构一般的模具，由于采用高效率的冷却系统，注塑生产效率平均提高 一倍； 7 高寿命模具比较突出。产品的大批量生产，要求模具的寿命达到一百万 次或更高。为了适应上述要求，除模具工作零件选择一些优质材料外( 例如r 本 n a k 8 0 、p x 8 8 、瑞典7 1 8 、德国2 7 3 8 和国产h 1 3 等) ，还要求工作零件通过热 处理来提高硬度和耐磨性，因此，很多优质模具采用了标准模架中间再镶入淬火 工具钢件的结构： 我国塑料模的发展极为迅速。3 0 年己走过了国外9 0 年的历程，现已有相当 的规模。塑料模的设计技术、制造技术、c a d 技术。c a p p 技术，已有相应的 开发应用或涉猎。我国在塑料模设计技术和制造技术上与发达国家和地区的差别 参见表1 1 和表1 2 。国内外塑料模具行业发展特点参见表1 3 。 表l 一1 塑料模设计技术应用状况 技术名称发达国家 中国 美国日本德国香港台湾大陆 c a d 应用7 5 7 5 7 0 5 0 4 0 3 0 c a e 应用 5 0 5 0 5 0 4 0 3 0 1 5 f l o w 软件普及普及普及 7 0 5 0 2 0 c 0 0 1 软件普及普及普及7 0 5 0 2 0 表1 2 塑料模加工技术状况 技术名称发达国家中国大陆 c a m 及n c p 4 轴及5 轴加工周期缩短6 0 已在部分工厂开展研究 联动n c p 软件模具成本降低3 0 或列入“九五”技改项目 生产效率提高6 0 模具标准件己普及，并实现了系列化已有国家标准，但系列化 和商品化和规模化尚待规模化 热流道技术和热管技术大量使用，已形成了系列7 0 年代开始研究，迄今尚 化和标准无标准 专用模具钢材( h 1 3 p 2 0 )视塑料模的不同类型专列入国家“八五”计划， 用模具钢系列化已有部分成果 表1 3 塑料模具行业发展特点 发达国家及地区中国大陆 1 向小而专的方向发展独立的模具工厂难以生存 ( 1 ) 本1 1 6 5 6 家工厂( 3 0 人者占9 5 6 ) ( 2 ) 韩国1 5 7 0 家工厂( 5 0 人者占9 1 0 浙江工业大学硕：卜学位论文 ) ( 3 ) 新加坡4 6 0 家工厂( 5 0 人者占9 7 0 ) ( 4 ) 香港6 5 0 家工厂( 5 0 人者占9 9 5 ) 2 向技术密集方向发展多属劳动密集型企业 3 高技术与高技艺相结合有忽视高技艺的倾向 4 生产规模以专、小见长大而全居多 5 专业化与柔性化相结合尚无此规划 1 2 2 塑料模发展趋势 随着人类社会的进步和高新技术的不断发展，世界各国不惜投入重金研究 开发塑料模设计与制造新技术。塑料模技术包括设计技术、材料选择、加工技术、 管理与维修技术等多种领域。随着塑料模应用领域的不断扩大，地位的不断提高， 国家已非常重视并制定出明确的奋斗目标。 1 2 2 1 注塑模c a d 实用化和c a d c a e c a m 集成化 m o l d f l o w 或c n o w 及m o l d c o o l 等软件已经商品化。美国a c t 公司推出 了1 9 9 8 年最新版本c - - m o l d 系统软件，注塑模c a d 实用化进入了新的里程碑。 我国政府对注塑模c a d 实用化进程亦非常重视，“八五”期间投巨资开发出了 注塑模c a d c a m c a e 集成系统软件。该系统由8 个部分组成：l 、复杂曲面几 何造型图像软件；2 、多轴数控加工编程软件：3 、注塑级塑料物性数据库软件： 4 、流动仿真模拟分析软件；5 、模温分析模拟软件；6 、模具应力应变计算分析 软件；7 、c a d c a m c a e 集成系统软件；8 、注塑模设计专家系统软件。 目前，美国p s p 公司的i m e s 专家系统，能帮助模具设计人员用专家知识 解决注塑模的设计质量问题。德国i k v 研究所的c a d m o u l d 系统，可用与注 塑模的流动、冷却分析和力翘曲分析和应力分析功能。c a d 软件的主要功能是 几何造型技术，它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上，完成制件设计的绘图 工作对制品或模具进行力学分析。而过程软件( c a e 软件) 中流动软件可模 拟熔体在模内的流动过程。冷却分析软件可模拟熔体的凝固过程和在模内温度的 变化，预测可能出现的问题，如制品缺陷、翘曲、变形、内应力等，使设计结果 优化。计算机能大量储存和方便地查找各种设计数据( 数据库) 和标准件地图( 图 形库) ，并能绘出模具的零件和装配图，使设计质量提高，设计速度加快许多倍 1 2 2 2 塑料模标准化 模具标准化程度及其标准零件的制造规模与范围，常可标志一个国家地区 工业化程度。使用标准模架及其标准件，可节省金属材料3 0 ，降低成本2 5 ， 而且可以大大地缩短模具设计和制造周期，大大减轻设计者的劳动强度，提高设 计效率。对于模具工业地发展具有十分重要的战略意义。 目前发达国家模具标准化程度达到3 0 以上，并有完善的标准系列，包括 零件标准和模架标准，国际标准化组织己制定了国际模具系列标准，标准件品种 多，规格全，质量高，而且全部均已商品化。 近年来我国模具标准化工作有了很大的进展，基本上配齐了主要模具类别 零件标准。在塑料模具方面有塑料注塑零件标准、塑料注塑模零件技术条件、塑 料注塑模模架标准、塑料注塑模技术条件等，其中零件标准包括模板、垫块、推 2 浙江工业大学硕士学位论文 杆、导柱、导套等十余种零件，现已有不少专业厂成套生产标准模架，成批生产 各种模具零件，作为商品出售。模具标准件在行业中得到广泛应用，在压缩模具 制造周期、提高质量和降低成本等方面，作用显著。模具标准件生产，近年来又 有了较大进展。模具标准件生产和销售企业达4 4 家( 其中国外及三资企业7 家) 。 品种繁多，国产标准件质量明显提高。 天津天贵模具制造公司按国外先进企业标准生产的优质注塑模架，达到国际 水平，远销美国。上海龙记金属制品公司的大型注塑模架，以其品种、规格、外 观和质量，显示出该公司的实力和水平。广东增城市塑料模具标准件厂生产的推 杆及导向标准件，符合国标和日本双叶标准，质量良好，曾多次获奖。天津市振 华模具标准件厂的超细薄壁小型推管，孔径巾0 8 至1 5 m m ，在生产中解决了超 细小孔的加工关键问题，质量良好，已为日本模具企业所采用。天津市九高新技 术公司的高速钢双梯系列推秆，直径仅o 3 0 5 m m ，系为塑封模配套的高精度 标准件。注塑模热流道元件，以往主要依靠进口，上海克朗宁技术设备公司和绍 兴春晖自动化仪表公司，为国内进一步推广应用热流道技术创造了较好的条件。 但总体来说，我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大， 在一定程度上制约着我国模具工业的发展，应引起各方面的关注。 模具标准化位塑料模具设计和制造都带来了极大的方便，由于标准件可直 接购买，因此设计制造者只需精心设计和加工型腔，这使得塑料模具的设计和制 造周期大为缩短，成本降低，质量保证。当前我国模具标准化程度还不高，尚需 大力推广、充实完善、扩大模具标准件新系列捧 。只有这样才能提高设计能力和 加快设计速度。 1 3 国内外开发研究塑料模具标准件库的现状 1 3 1 国内开发研究塑料模具标准件库的现状 迄今为止，国内已有不少高等院校、科研院所及企业对注射模标准模架系 统进行了开发和研究，取得了丰硕成果。比如华南理工大学的和用u g 的二次开 发工具u gg r i p 等开发了注射模架系统【9 1 ；西北轻工业学院的结合c o m 技术提 出一种基于s o l i d e d g e 环境建立三维参数化标准件库的新方法。设计者可以从标 准件库中获得满足设计要求的标准件，大大减少了重复劳动，提高设计效率而且 零件库的建立基于尺寸驱动i lo j ；洛阳工学院以青岛海尔模具有限公司与上海交 通大学模具技术研究所联合开发的注塑模k b e 设计系统项目为依托，对注塑模 具并行设计指导下的模架c a d 系统相关技术进行的研究探讨1 ；天津轻工业学 院的在a u t o c a d 2 0 0 0 开发平台的基础之上，采用v c + + 6 0 编译系统，用o b j e c t a r x 3 0 为工具设计和开发的模架设计及模架零部件图形自动生成系统 ( m b c a d ) 1 1 2 1 ：北京航空航天大学以智能c a d 模块技术为整个系统的技术核。 针对图形生成器的实现，分图形数据库的设计与图纸的自动生成两部分进行了系 统的研究i l 川：北京理工大学的提出了基于w e b 的注塑模模架数据库及塑料选择 专家系统，它主要实现了三个基本功能：( 一) 、塑件成型尺寸的优化；( 二) 、推 荐标准模架：( 三) 、塑料选择专家系统i l ”。 1 3 2 国外开发研究塑料模具标准件库的现状 国外塑料模具标准件库的开发比较成熟，很多世界著名的模具大厂都有自 己的标准件库，而且都可以外挂在某些著名c a d 软件上面，比如p r o e 的 浙江工业大学硕士学位论义 e m x 3 0 ，就外挂了d m e 、h a s c o 、f u t a b a 、p r o g r e s s i v e 及d m s 五大厂 牌的模架库。 1 4 研究的目的和内容 本课题的研究目的是根据目前零件的相关我国国家和企业的模具零件和模 架标准，充分利用网络技术，对构建切实可行的基于网络的塑料模标准件库的体 系结构进行研究，并在此基础上设计并初步开发用户维护和使用零件库系统的 软件一零件库管理系统，建立塑料模具企业间统一的零件库，实现零件库资源的 共享，尽可能多地利用各企业和供应商的资源( 现有的成熟标准件及其设计制造 技术) ，合理组织企业的产品设计和生产，以最快的速度、最低的成本、最好的 质量设计出用户最满意的产品。 基于这种目的，本人在了解企业设计模式并参阅了大量的文献资料后，着 重研究了塑料模具标准件库的网络技术和结构，并提出了库的网络结构流程，研 究了参数化技术的建库的方法，标准件库的概念和模型、标准件库的设计、基于 v c 的p m e 的二次丌发、p r o t o o l k i t 的开发过程，利用p r o e 的高级功能f a m i l y t a b l e 、p r o g r a m ( 程序) 和l a y o u t ( 布局) 建立零件库和模架库的过程和方法， 具体分析了模架的构成和参数分析等等，重点研究了参数化建库设计方法，面向 子装配过程的建模方法和装配建模技术的模架建库方法。 1 5 小结 在这一章中较详细地介绍了本课题的研究背景、现状及现实意义。在大量 阅读文献的基础上，对国内外与本文相关的研究工作进行了综述，阐述了建立基 于网络的塑料模具标准件库的必要性和实用性，并叙述了本课题研究的主要内容 及目的。 4 浙江工业大学硕士学位论文 第二章塑料模具标准件库的网络技术和结构 2 1 网络中的j s p 技术 2 1 1 j s p 技术的介绍”“ j s p 技术是由s u n 公司于1 9 9 9 年6 月推出的新技术，由s u e 公司倡导、许 多公司参与一起建立的一种动态网页技术标准【l ”，是基于j a v as e r v l e t s 以及整 个j a v a 体系的网络开发技术，是s e r v l e t s 2 1a p i 的扩展。 简单地说，s p 技术的具体实现就是在传统的网页h t m l 文件( + h t m * h t m l ) 中加入j a v a 程序片断( s c f i p t l e t s ) 和j s p 标记( t a g ) ，就构成了j s p 网页( + j s p ) 。 网络服务器在遇到访问j s p 网页的请求时，首先执行其中的程序片断，然后将执 行结果以h t m l 格式返回给客户。程序片断可以操作数据库。重新定向网页、发 送e m a i l 等等，这就是建立动态网站所需要的功能。所有程序操作都在服务器端 执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏览器的要求最低，可以 实现n op l u g - i n 、n oa c t i v e 和r i oi a v aa p p l e t ，甚至n of r a m e 。 由于j s p 技术不但能够实现跨平台和兼容各种网络服务器产品，而且还把 强大的服务器端的j a v a 技术有机地融合n th t m l 网页的构造上去。因此，利j s p 技术可以建立先进、安全和跨平台的动态的网站。 j s p 技术的典型内容包括： 静态h t m l x m l 组件技术： 特有的j s p 标签技术； 可以兼容j a v a 语法格式、编写j s p 应用程序的“s c r i p t l e t s ”技术； 2 1 2j s p 的优点 1 w r i t eo n c er u n a n y w h e r e j s p 技术继承了j a v a 与生俱来的先进概念一“w r i t eo n c ei u na n y w h e r e ”。这 种概念正越来越深远地影响着互联网业的交互式网络页面的设计理念。j s e 页面 可以非常容易地跨平台、跨服务器软件来设计和开发源代码。 2 支持多种动态网页格式 目前对使用j s p 技术设计出来的网页应该采取什么样的格式还没有一个明 确的标准。一般来说，j s p 技术目前既可以支持h t m l d h t m l 的传统浏览器文件格 式，又可以支持应用于无线通讯如移动电话。p d a 等设备进行网页浏览的v r m l 文件格式。还可以支持其他一些b 2 b 应用的x m l 格式。 3 ，j s p 标签可扩充性 尽管a s p 和j s p 都使用标签与脚本技术来制作动态网页，j s p 技术能够使 开发者扩展j s p 标签得以应用，j s p 开发者能定制标签库所以网页制作者充分 利用与x m l 兼容的标签技术的强大的功能，大大减少对脚本语言的依赖。由于定 制标签技术，使网页制作者降低了制作网页和向多个网页扩充关键功能的复杂程 度。 4 ，j s p 跨平台的可重用性 j s p 的开发人员在开发过程中一直关注可重用性。j s p 组件( 企业j a v a b e a n s 、 j a v a b e a n s 或定制的j s p 标签) 都是跨平台可重用性的。企业j a v a b e a n s 组件可 以访问传统的数据库，并能以分布式系统模式工作与u n i x 和w i n d o w s 平台。j s p 浙江工业大学硕士学位论文 技术的标签的可扩充功能为开发人员提供简便的、与x m l 兼容的接口即共享网页 的大包功能，并使其完全的工业标准化。 这种基于组件的模式能有效提高应用程序的开发效率，因为这种模式能够 使开发人员利用快捷的子组件快速创建模板应用程序，然后再整合一些附加功能 以后便可以使用。象这样有效的方法在j s p 中无处不在，并可以将其打包成一个 j a v a b e a n s 或一个工业标准化的j a v a b e a n s 组件。 5 易于维护性 基于j s p 技术的应用程序比基于a s p 的应用程序易于维护和管理。脚本语 言都能很好服务于小的应用程序但不能适应大型的、复杂的应用程序。因为j a v a 使结构化的，它比较容易创建和维护庞大的、组件化的应用程序。 j s p 突出的组件技术使修改内容而不影响逻辑或修改逻辑而不影响内容变 得很容易实现。企业级的j a v a b e a n s 结构整合了企业逻辑，例如数据库的访问、 安全、事务完整性及独立性。 因为j s p 技术是一种开放的、跨平台的结构，因此，网络服务器、平台及 其他的组件能很容易升级或切换，且不会影响j s p 基本的应用程序。这一特点使 j s p 能适用现实世界的各种网络应用程序不断的变化和发展。 2 1 ，3j s p 的结构 j s p 的推出其实是源于解决如何使用一些更通用、更富有表现力的工具和方 法来发展s e r v l e t s 技术，而j s p 的标准本身是定义在j a v a 的应用程序接口s e r v l e t a p i 基础上的扩展。因此，j s p 和i a v a 的应用程序接口s e r v l e t a p i 的一些相似性 就不足为奇了。 一般来说，i s p 程序的运行有两个阶段：编译阶段和请求过程阶段。如果 j s p 页面没有变化，编译阶段将只运行一次。如果页面中没有任何语法错误，j s p 页面的编译阶段完成后将变成一个c l a s s 文件，实现s e r v l e t 接口界面的功能。 编译阶段的工作一般由j s p 引擎自己来实现，当j s p 引擎第一次接受到来 自j s p 网页的请求时，j s p 引擎将自动启动实现编译。 2 1 4j s p 的接入模型 早期的j s p 技术规范推荐了两种j s p 接入模型技术，为j s p 技术的应用提 供了建议：j s p 结构模型i ( 图2 1 ) 和j s p 结构模型i i ( 图2 2 ) 。这些方法主要是 对大量请求处理的地点不同。它们为建立使用j s p 技术的应用程序提供了有用的 范例。 在j s p 结构模型i 中，来自网络浏览器( b r o w s e r ) 的请求( r e q u e s t ) 被直 接送到j s p 页面，j s p 页面将负责处理网络浏览器的请求并将处理结果返回到客 户端。这种模型中仍然分离了h t m l 页面的显示部分功能和s e r v l e t 各种应用功能， 这种模式下所有的数据访问都是通