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四川大学硕士学位论文 注塑模具与冲压模具设计辅助软件系统开发研究 专业材料加工工程 研究生刘利军指导教师徐俊光 向矍 注射成型和冲压成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位。据估计， 注射成型的制品约占所有模具塑料制品总产量的三分之一，注射模约占塑料成 型模具数量的二分之一以上。而冲压模具在模具工业的总产值中约占5 0 ，注 模和冲压模在模具工业中的重要性显而易见。现在，注塑模和冲压模具设计和 制造中的传统方法早已满足不了现代生产发展的需要。为了赢得竞争、占有市 场、可持续发展，模具生产必须变革传统的生产方法，引进新技术、新思维。 在计算机技术日益发达的今天，将计算机运用于注塑模具和冲压模具设计 以及制造业中己迫在眉睫。本文主要研究工作及成果如下： 1 ) 本文具体地阐述了模具c a d c a m c a e 的技术特点以及先进制造模式 在模具行业中的应用，在分析了国际、国内模具c a d c a m c a e 的研究现状和 发展趋势的基础上，提出以计算机应用技术为手段的辅助模具设计的新方法。 2 ) 主要针对注塑模，冲压模中的冲裁成型、弯曲成型、拉深成型及其他成 型等常见的成型方式进行了分析研究，以达到将注塑模和冲压模设计过程智能 化。 3 ) 在熟悉注塑模和冲压模设计基本知识的基础上，对系统进行分析并设计 出系统的总体框架，了解系统需要实现的功能，选择d e l p h i 作为程序设计语言 和网络数据库s q l s e r v e r 2 0 0 0 作为数据库建立的工具。分析论述了应用程序开 发工具d e l p h i 和s q i ，s e r v e r 2 0 0 0 的关键技术。 4 ) 通过对系统体系结构和功能模块具体分析，对系统进行了功能设计，划 分了系统功能模块。分析了设计过程中所涉及到的具体内容，建立了系统的设 计框架模型。并设计了相对应的数据库系统。 5 ) 运用d e l p h i 语言编程功能，设计实现了系统的登录模块，洼塑模设训 四川大学硕+ 学位论文 模块，包括排气系统的设计、脱模机构的设计、温度调节系统的设计、成型零 部件设计等；冲压模设计模块包括：冲裁成型模具设计、弯曲成型模具设计、 拉深成型模具设计、其他成型模具设计等。以及对其产品的相关信息管理和报 表打印功能模块进行了开发研究。 6 ) 在网络数据库s q l s e r v e r 2 0 0 0 上建立了注塑模具与冲压模具设计过程中 需查询的参数表及主要设计结构说明信息表。 7 ) 用户利用本系统进行注塑模和冲压模设计时，可以方便、准确、快速地 查询和计算出所有设计参数。在模具设计过程中还可以修改或增加新的内容来 完善参数表中的内容，使软件具有成长性，极大限度的利用已有的知识和以往 设计经验，避免重复劳动，进一步加快了对新模具进行设计。它是模具设计智 能化、快速化的重要技术手段。 关键词：注塑模冲压模d e l p h i 辅助软件s q l s e r v e r 2 0 0 0 1 1 四川大学硕士学位论文 t h e d e v e l o p m e n to f a s s i s t a n ts o f t w a r ef o ri n j e c t i o n m o u l d i n g a n ds t a m p i n gf o r m i n gd e s i g n m a j o r ：e n g i n e e r i n go f m a t e r i a lp r o c e s s i n g p 嘲咖d u a t c ：l i uu j u n t u t o r ：x n nj u n g n a n g a b s t r a c t i n j e e t i o nf o r m i n ga n ds t a m p i n gf o r m i n gp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h em a n u - f a c t u r i n gb u s i n e s s b ye s t i m a t e ，p r o d u c to fi n j e c t i o nf o r m i n ga c c o u n t sf o ra b o u to n e t h i r do ft h et o t a lo u t p u to fp l a s t i cp r o d u c e db ym o u l d i n g ，a n di n j e c t i o nm o u l da c c o u n t sf o rm o r et h a nah a l fo fp l a s t i cf o r m e dm o u l d , a n db l a n k i n gd i ea c c o u n tf o r a b o u t5 0 o ft h eg r o s sp r o d u c to ft h ed i ei n d u s t r y , t h e r e f o r e ，t h ei m p o r t a n c eo ft h e i n j e c t i o nm o u l d i n ga n db l a n k i n gd i ei so b v i o u st os e e n o w , t h et r a d i t i o n a lw a yo f d i ed e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r ec a nh a r d l ym e e tt h en e e do ft h em o d e mp r o d u c t i o n i no r d e rt ow i nt h ec o m p e t i t i o n ，o c c u p ym a r k e ta n df o rt h es a k eo fp e r s i s t e n td e v e l - o p m e n t ，t h ei n d u s t r i e sh a v e t oc h a n g et r a d i t i o n a lm a n u f a c t u r i n gm e a n s i n t r o d u c i n g n e wt e c h n i q u e sa n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n t ot h i sf i e l dc o r r e s p o n dw i t ht h ec u r - r e n t w i t ht h ei n c r e a s i n gd e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e rt e c h n o l o g yt o d a y , i ti sa l li n e v i t a b l et r e n dt oe m p l o yt h ec o m p u t e ri n t od i ed e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r e t h em a i n c o n t e n ta n dp r o d u c t si nt h i sp a p e ra r ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： 1 i ti sf o r m u l i z e dt h a tt h et e c h n i c a lf e a t u r eo ft h em o u l dc a d c a m c a es y s - t g r na n dt h ea p p l i c a t i o no fa d v a n c e dm a n u f a c t u r ep a t t e r ni nt h em o u l dd o m a i n ，i n t h i sp a p e r a c c o r d i n gt oi n t e r n a t i o n a l ，d o m e s t i cp r e s e n ts t u d ys t a t u sa n dd e v e l o p m e n t t r e n d an e wm e t h o do fm o u l dd e s i g n - a i d e db a s e do nc o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l - o g y i sc o m et h r o u g h 2 i no r d e rt of i n dt h ew a yt oi n t e l l i g e n t i z et h ep r o c e s so fi n j e c t i o nf o r m i n ga n d b l a n k i n gd i ed e s i g n i n g ，t h i sa r t i c l em a i n l yd i s c u s s e si n j e c t i o nf o r m i n g ，a n df o u r c o m m o nt y p e so f f o r m i n g ：b l a n k i n g ，b e n d i n g ，d e e pd r a w i n ga n do t h e rf o r m i n g ， 3 t h ep a p e ra n a l y z e st h ew h o l es y s t e ma n df i g u r e so u ti t sf r a m eo nt h eb a s i so f t h ef u n d a m e n t a lk n o w l e d g eo fb l a n k i n gd i ed e s i g n i n g ，d e l p h ii sc h o s e nt ob et h e p r o g r a m m i n gl a n g u a g ea n ds q l s e r v e r 2 0 0 0t ob et h et o o lo fb u i l d i n gt h ed a t a b a s e t h ek e yt e c h n o l o g i e sw h i c hi n c l u d e db o t hd e l p h ia n ds q l s e r v e r 2 0 0 0a r ed i s c u s s e d j nd e t a i l s i i i 四川大学硕士学位论文 4 a f t e ra n a l y z i n go f t h es y s t e m sw h o l ef r a m e w o r k ，t h ef u n c t i o n sa r ed e s i g n e d a n dt h em o d u l e sa l ed i v i d e d b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ee n t i t i e sa n dr e l a t i o no f t h e mi nc o u r s eo fd e s i g no fc u p o l ac h a r g i n g ，i n f o r m a t i o nm o d e lo ft h i ss y s t e mi s e s t a b l i s h e d a c c o r d i n gt ot h em o d e l ，c o r r e s p o n d i n gd a t a b a s ef o r mi sd e s i g n e d 5 s e v e r a lm o d u l e sa l ed e s i g n e db yt h ee m p l o y m e n t o f d e l p h i ，t 1 1 e ya r el o g g i n g m o d u l e ，蛔e e t i o nm o u l d i n gd e s i g nm o d u l e ，a n db l a n k i n gd i ed e s i g nm o d u l e a n d g i v e st h ei n t r o d u c t i o no ft h ed e s i g n i n gm e t h o d sa n ds o m en o t i c e s ，m a k e sar e s e a r c h o nt h ed e s i g no ft h em a n a g e m e n to ft h ei n f o r m a t i o na n dc h e e k o ft h ep r o d u c t s a n d p a r a m e t e rr e p o r tf o r m s p r i n t i n g 6 w i t ht h ep a r a m e t e rt a b l ea n dt h ei n t r o d u c i n gp a r to f m a i nd e s i g nf l a m e w o f k ， w h i c hi sn e c e s s a r yi nt h ed e s i g n i n gp r o c e s sa n dc a nb ef o u n di nt h ed a t a b a s eo f n e t w o r ks q l s e r v e r 2 0 0 0 7 d i i r i n gt h ep r o c e s so fd e s i g n i n g ，i t sv e r yc o n v e n i e n tf o rt h eu s e i st oa m p l i f y o ra d ds o m ec o n t e n tt op r o m o t et h ep a r a m e t e rf o r m ，w h i c hi nt u r nm a k e st h e s o f t w a r ee v e nm o r ec o m p l e t e ，a d e q u a t e l yu t i l i z e st h ek n o w l e d g ea n de x p e r i e n c et o d e s i g n i ti sav e r yi m p o r t a n ta p p r o a c hf o ra d v a n c i n gt h ei n t e l l i g e n c ea n ds p e e d i n g t h ep e r i o do f e n g i n e e r i n gd e s i g n k e yw o r d i s ：i n j e c t i o nm o u l d i n g ；b l a n k i n gd i ed e s i g n i n g ；d e l p h i ；a s s i s t a n ts o m v a l e ； s q l s e r v e r 2 0 0 0 ；d a t a b a s et e c h n o l o g y i v 四川大学硕士学位论文 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归四川大学所有，特此声明。 毕业生： 指导教师 锄夕t 7 弘 稗嘘 1 绪论 1 绪论 随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。人们已经越来 越清楚认识到产品质量、成本和新产品开发能力的重要性，而模具制造 ( c a d c j 址吖c a e ) 是整个链条中最基础的要素之一。模具制造技术现已成为 衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定了企业的生存 空间【1 1 。模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中 发挥越来越重要的作用【2 】。现在，模具制造行业追求的目标是提高产品质量及 生产效率、缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度提高模具制造业的 应变能力，满足用户需求。 本文课题注塑模具与冲压模具设计辅助软件系统的开发研究，正是为达到 上述目的而提出的。 1 1 模具技术发展趋势 1 1 1 国内模具制造概况 我国模具设计和制造水平在最近几年中已经有了很大提高，模具生产技术 也有了很大进步。在冲压模具方面，目前已能生产步距精度和成形精度达到2 1 t m 左右的多工位级进模；在大型塑料注射模具方面，已能生产汽车保险杠和整 体仪表板模具，6 5 ”背投电视塑壳模具，模具最大重量已达5 0 t ；在精密塑料模 具方面，已能生产手机和照相机塑料模具，精度达5 1 tm 的多型腔小模数齿轮 模具及2 5 6 0 腔塑封模具等1 3 1 。模具c a d c a m c a e 技术，热流道和气辅技术， 快速成型技术，高速切削技术等方面也有了很大进步1 4 】。 虽然我国模具工业的水平有了一定的提高，但与国际先进水平相比，我国 的模具制造业在发展中也存在着很多的问题。主要表现在如下几个方面： ( 1 ) 设计效率低 由于我国模具制造技术起步较晚，专业人员水平较低，既懂专业又熟悉 c a d c a m c a e 应用软件技术的人才十分缺乏，因而开发模具能力较差，自主 开发的c a d 软件质量不高，设计效率低1 5 j 。 ( 2 ) 标准化程度低 四川大学硕士学位论文 由于各行业有各行业的标准，各企业有各企业的标准。各模具生产厂家之 间没有形成一定的设计，制造规范，专业化分工不细，因而造成现有模具 c a - d ，c 址c a e 系统的集成化程度和智能化程度都比较低。模具专业化生产水 平低，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占4 0 左右，其余 为自产自用【卯。 ( 3 ) 相关管理落后 模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被 忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化企业 管理的还不多。由此造成的知识和经验的流失，技术上的停滞和断代，影响了 模具工业的可持续发展。 ( 4 ) 模具材料及模具相关技术落后。 模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产 模具钢与国外进口模具钢性能相比有较大差距。塑料、板材、设备等性能差， 也直接影响模具水平的提高【6 】。 1 1 2 国外模具技术的现状及发展趋势 国际上模具工业为了适应产品和制件的轻、薄、短、小化和高精度、大型 化发展的需要，以及用户的低成本、短周期的要求，必须从技术开发应用到管 理、经营上来强化模具工业的本身，开展高技术的开发和应用，总的发展趋势 有： 1 设计、制造一体化，采用c a d c 舢洲c a e 和先进n c ，c n c 加工机床， 走向c 蹦s ，以缩短模具交货期，保证高质量和改善国际市场竞争优势。 c a d c a m c a e 技术是模具生产自动化的中枢神经，是影响模具生产力和质量 的重要技术，9 0 年代后随着软、硬件价格不断下降，专家系统和智能化系统的 不断提高，c a d c a m d c a e 技术更广泛使用，并走向全面利用c i m s 技术。 2 开发应用各种复合的加工方式和复合加工机床。机、电复合加工机及机、 电、化的复合加工方法，使模具加工过程取得更佳的经济效益。 3 扩大应用高效、高性能、多功能的各类模具，使单位时间内完成更多的 零件、组件，不断开发能达到上百万次的铝合金压铸模，上千万次的注塑模， 上亿次的级进模等长寿命模具。 2 1 绪论 4 发展适应多品种少批量生产，产品开发所需的低成本、短交货期的模具 及其制造技术。 5 不断完善钢材性能及表面处理处理工艺，开发针对性强和适应性好的高 性能模具钢材，除了常用性能外还包括良好的导热性，低、微或不变形性以及 抗震、低噪音性能，使钢材各种性能达到最佳匹配。 6 经营、管理不断完善、合理，在专业化基础上兼营别样，提高适应市场 竞争的能力。包括不断调整、扩展经营内容，充分发挥模具的设计制造技术上 的优势，建立和健全从模具设计、制造到试模、修模、试产等多种服务项目。 有条件的还建立从产品或制品开发、设计模具设计、制造试模生产一 体的经营体系。甚至机床( 注射机、压铸机) 与模具配套的生产体系。1 7 1 2 计算机技术在模具制造( c a d c 舢w c a e ) 中的应用 传统模具的设计、生产方法已不能适应市场经济和社会进步的要求，为了 赢得竞争、占有市场、可持续发展，模具生产必须变革传统的生产方式，引进 新技术、新思维【8 1 。将计算机技术引入模具领域正是这一趋势的迫切要求。具 体表现为以下几个方面： ( 1 ) 计算机集成化技术 现代模具设计、制造系统不仅要强调信息的集成，更应强调技术、人和管 理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集 成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。 ( 2 ) 计算机智能化技术、专家系统 应用计算机人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，实现生产 过程各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及 人的智能在系统中的充分发挥。 专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 是近几十年来人工智能领域研究开发的计算机系 统，它是人类长期以来对智能科学的探索成果和实际问题求解需要相结合的必然 产物。它是一个( 或一组) 能在某些特定领域内，以人类专家的水平去解决该领 域中困难问题的计算机程序【9 】【1 0j ，是一种基于知识的智能系统，以求解那些人 类专家才能解决的高难度问题为特征j 。 四川大学硕士学位论文 ( 3 ) 计算机辅助设计、有限元分析与制造 常规的模具设计通常以产品的已有设计信息为依据。这些设计信息通过工 程图或一些模型来表达，然后制定加工工艺规划，最终通过工装模具和设备制 造出产品。但在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，而是起源于另外一 些产品或实物。在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模 具的设计和制造。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的c a d 几何模型的重新构建。建立了c a d 几何模型后，就可以依据这种数字化的几何 模型用于后续的许多操作，如实物c a d 模型的修改、零件的重新设计，用有限 元软件分析零件的结构强度以及结构应力，模具的设计和模具开合的运动仿真， 及时修改设计的不合理处，减少修模时间，最后进行数控加工制造等【1 2 1 。数值 模拟技术的出现，使注射成型与板料冲压成型技术彻底摆脱了“经验”和“定性” 的水平，进入了“科学”和“定量”的发展阶段。 ( 4 ) 网络技术的应用 网络技术包括硬件与软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议， 信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目 前早己出现了通过h t e r i l e t 实现跨国界模具设计的成功例子。网络技术的应用为 我国模具企业实现敏捷制造和动态联盟奠定了技术基础。 随着计算机应用的迅速发展，采用计算机技术和先进的信息管理技术是企 业进行技术更新、改造、提高产品竞争力的必由之路。 1 3 论文课题背景、意义与主要内容 1t 3 1 选题背景及意义 现代制造企业将是以信息技术为主线的多学科先进技术综合应用。设计制 造数据数字化、知识经验程序化、产品信息网络化( 电子商务化) 、制造资源社 会化和信息标准化为驱动的信息源建设与实施，与网络技术、工程数据库、p d m 、 e r p 等构成实施先进制造模式的核心支持环境，并推动信息化制造工程的发展。 改革开放以来，通过技术引进和合资经营，我国的注塑模具和冲压模具技 术有了长足的进步，少数单位在该模具技术领域采用了c a d 、c a m 、c a e 技 术和先进制造技术，显著地缩短了模具设计和制造周期。提高了模具质量，实 4 1 绪论 现了模具工作零件的互换，但是大多数企业仍然沿用传统的模具设计和制造方 法，有些模具仍然依靠进口，这严重地影响了我国机电产品自主开发的能力和 改型更新的速度。 模具设计是一项复杂的工作，它涉及到大量的表和结构图，要设计出符合 要求的模具，除了要对模具知识有较深的掌握之外，还必须具备机械设计、材 料、零件加工等多方面知识和技术。为了减少模具设计对设计人员经验和专业 知识的依赖性，提高设计效率和可靠性，笔者将d e l p h i 程序设计语言知识和数 据库技术用于该模具设计领域，设计并开发了注塑模具和模具冲压模设计辅助 软件。 利用该软件，设计人员在设计过程中可以方便、快速地查阅到各种参数和 经验数值，甚至可以参考到富有经验的模具设计工作人员的相关设计意见。根 据用户输入的基本参数，该设计辅助软件中所提供的计算公式和算法，可以快 速准确的计算得出模具设计所需的各个关键参数值。软件中所查阅的各种表都 是利用网络数据库s q ls e r v e r 2 0 0 0 建立的，用户可以在设计中方便地不断完善、 丰富各个参数表中的内容，使系统具有一定的成长性，方便以后的设计。另外， 软件还包括了产品的信息管理，报表输出打印功能，实现了对设计产品的数据 信息和图纸信息的保存和读取，方便将来对设计信息的调用。这些特点相对于 其他一般的设计手册具有很大的优越性，也是该软件系统设计的重要目标。 该模具设计辅助软件充分利用了计算机技术、数据库技术，使一般的模具 设计人员能方便、快速、有效的设计出符合实际要求、性能稳定的模具成为可 能。同时，模具工业是国民经济的基础行业，应用计算机辅助设计的先进技术， 是实现模具设计自动化的重要方法和手段，对提高国家工业水平和产品开发能 力都有现实的意义。 1 3 2 课题研究的主要内容 在开展本课题的研究过程中，本文主要探讨并研究了注塑模具与冲压模具 辅助设计系统实现的辅助设计，以及相应的产品管理功能，并研究了实现这些 功能的实现原理和计算机技术，如功能模块的划分、设计流程的设定、数据库 的管理技术等。研究工作主要包括： 1 详细讨论了注塑模和冲压模的结构和设计过程。 四川大学硕士学位论文 2 选择了合理的开发软件和硬件，建立了系统运行的硬件环境和软件环境， 并配置了该系统的运行环境。 3 从多方面论述了使用计算机辅助设计研究的意义，阐明了该辅助软件系 统具有的特色和优点；分析了系统的总体功能模型和结构模型，并在此基础上 提出了整个系统设计方案，划分了功能模块。 4 本文对系统开发涉及到的关键技术、理论方法进行了阐述。这些技术包 括d e l p h i 技术，数据库访问技术、数据库管理技术。并介绍了这些技术的实现 原理。 5 详细讨论了注塑模具与冲压模具辅助设计系统的实现流程和实现方法。 在该系统开发过程中，运用d e l p h i 进行用户界面开发；使用数据库技术实现了 对注塑零件和冲压零件产品相关数据和设计图纸的储存以及管理维护，同时也 实现了对应的注塑模具和冲压模具的设计数据和图纸管理存储，实现了对设计 者设计知识和经验进行备份和系统化管理。 6 总结了研究成果，得出了结论，并且提出了下一步的研究发展方向。 1 4 注塑模具与冲压模具概述 1 4 1 注塑模具概述 塑料作为高分子化学和材料学发展的重要成果，早已成为人类不可缺少的 重要生产资料。塑料制品制件在工业生产和日常生活中得到了越来越广泛的应 用。现在，塑料产品一般采用模具成型方法生产，因而塑料模具作为一种重要 的工艺装备，在工业生产中显示出越来越重要的作用。塑料模具设计和制造的 传统方法早己满足不了现代生产发展的需要，对计算机在设计中的应用提出了 迫切的要求【1 3 】。由此产生了与注塑制品设计相关的专家系统，对注塑模具设计 进行前期分析【m ，大幅度提高了设计质量和效率。 塑料成型就是将各种形态的塑料原料( 粉料、粒料、溶液或分散体) 制成 所需形状的制品或坯件的过程。塑料成型的方法很多，如注射、吹塑、挤出等 等。而塑料注射成型以其成型高尺寸精度、高复杂性的制品和高效率在塑料成 型中占有重要一席。 注射成型在整个塑料制品的生产中占有十分重要的地位。除少数几种塑料 6 1 绪论 外，几乎所有的塑料都可以采用注射成型的方法来生产制品。据估计，注射成 型的制品约占所有模具塑料制品总产量的三分之一，注射模约占塑料成型模具 数量的二分之一以上【1 5 】。 1 4 1 1 注塑模具分类 注塑模的分类方法很多。例如，可按安装方式、型腔数目和结构特征等进 行分类，但是从模具设计的角度上看，按注塑模的总体结构特征分类最为方便。 一般可将注塑模具分为以下几类。 ( 1 ) 单分型面注射模具 单分型面注射模具又称为两板式模具，它是注射模具中最简单而又最常用 的一类。据统计，两板式模具约占全部注射模具的7 0 。单分型面注射模具， 型腔的一部分( 型芯) 在动模板上，另一部分( 凹模) 在定模板上。主流道设 在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于动模上拉料杆的拉料作用以及 塑件因收缩包紧在型芯上，制品连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模上 设置有推出机构，用以推出制品和流道内的凝料。单分型面注射模具结构简单、 操作方便，除采用直接浇口外，型腔的浇口位置一般选择在制品的侧面。 ( 2 ) 双分型面注射模具 双分型面注射模具以两个不同的分型面分别取出流道凝料和塑件，与两板 式的单分型砸注射模具相比，双分型面注射模具在动模板与定模板之间增加了 一块可以移动的中间板( 又名浇口板) ，故又称三板式模具。在定模板与中间 板之间设置流道，在中间板与动模板之间设置型腔，中间板适用于采用点浇口 进料的单型腔或多型腔模具。图( 1 - 1 ) 所示为典型的双分型面注射模简图。从 图中可见，在开模时由于定距拉板1 的限制，中间板1 3 与定模板1 4 ，做定距离 的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，在中间板与动模板分开后，利 用推件板5 将包紧在型芯上的塑件脱出。双分型面注射模具能在塑件的中心部 位设置点浇日，但制造成本较高、结构复杂，需要较大的开模行程。 四川大学硕士学位论文 图1 - 1 双分型面注射模具o ” 1 一定距拉板；2 _ 弹簧；3 一限位销； 4 一导柱；5 一推件板；6 一动模板； 7 动模垫板；瞅底座；9 推板； l o 推出固定板；1 1 一推杆；1 2 一导柱； 1 3 一中闻板；1 4 一定模板；1 5 主流道衬套 图1 - 2 带活动镶件注射模具o ” 1 一定模板；2 一导柱；3 一活动镶件； 4 _ 型芯；5 一动模板；模垫板； 7 一模底座：一弹簧；9 推杆； l o 推出固定板；1 1 一推板 ( 3 ) 带有活动镶件的注射模具 由于塑件的外形结构复杂，无法通过简单的分型从模具内取出塑件，这时 可在模具中设置活动镶件和活动的侧向型芯或半块( 哈夫块) f 切，如图( 1 - 2 ) 所示。开模时这些活动部件不能简单地沿开模方向与制件分离，而是在脱模时 必须将它们连同制品一起移出模外，然后用手工或简单工具将它们与塑件分开。 当将这些活动镶件嵌入模具时还应可靠地定位，因此这类模具的生产效率不高， 常用于小批量或试生产。 ( 4 ) 带侧向分型抽芯的注射模具 当塑件上有侧孔或侧凹时，在模具内可设置出由斜销或斜滑块等组成的侧 向分型抽芯机构，它能使侧型芯作横向移动。图( 1 - 3 ) 所示为一斜导柱带动 抽芯的注射模具。在开模时，斜销利用开模力带动侧型芯横向移动，使侧型芯 与制件分离，然后推杆就能顺利地将制品从型芯上推出。除斜销、斜滑块等机 构利用开模力作侧向抽芯外，还可以在模具中装设液压缸或气压缸带动侧型芯 1 绪论 做侧向分型抽芯动作。这类模具广泛地应用在有侧孔或侧凹的塑料制件的大批 量生产中。 图1 - 3 带侧向分型抽芯注射模具 l 一楔紧块；2 斜销；3 斜滑块；4 一型芯；5 一固定板；6 一动模垫板；7 一垫块 8 一动模座板；9 推板；1 0 一推出固定板；11 一推杆；1 2 一拉料杆；1 3 一导柱； l 卜动模板；1 5 一主流道衬套；1 6 一定模板；1 7 一定位圈 此外，常见的塑料注射模还包括：自动卸螺纹的注射模，热流道注射模， 定模设推出机构的注射模等“8 1 ，这里就不一一详细介绍。 1 4 2 冲压模具概述 把金属或非金属板料放入模具内，通过压力机传给模具上模的压力，对板 料加压最终使板料在模具上、下模作用下发生分离或形变而制成所需要形状 的零件，这类模具统称为冲压模具。我国的冲压技术，近几年来取得了很大的 发展，但与发达国家相比依然存在很大的差距，我们应当根据我国自身的特点， 借鉴发达国家的发展经验和技术，围绕专业化和产业化项目，以高校和科研单位 作为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术和企业联合体 实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。 二十一世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出 “精，省，净”的需求。冲压成形技术将更加科学化，数字化，可控化。科学 化主要体现在对成形过程，产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过 9 瞪川大学硕士学位论文 程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大的进展，并与数字化制造系统很好 的集成。人工智能技术。智能化控制将从简单形状零件成型发展到覆盖件等复 杂形状零件成型，从而真正进入实用阶段f 1 9 1 。 1 4 2 1 冲压模县分类 冲模的种类很多，按其工作特点及结构分类，其常见的分类方法有： ( 1 ) 按工艺性质分类 按其工艺性质分，冷冲模可分为冲裁模、成形模、冷挤压模等。 ( 2 ) 按工序组合方式分类 按工序组合方式分，冷冲模有单工序冲模续模、复合模等。 1 4 ，2 2 冲压模具组成 冲压模具主要由以下几部分组成，如图( 1 - 4 ) 所示。 1 2 1 l m 喜 图卜4 冷冲模结构组成跚1 l 一模柄 2 一上模板3 一垫板4 一固定板 5 一橡皮6 一卸料板7 一凹模8 一下模板 9 一定位销1 0 一凸模1 1 一导柱1 2 一导套 ( 1 ) 工作零件 工作零件用以直接与板料接触，对板料作用一定压力以完成板料冲压过程， 包括凸模、凹模、凸凹模等，如图( 1 4 所示的凸模1 0 及凹模7 。 1 0 l 绪论 ( 2 ) 定位零件 定位零件的作用是确定坯料或坯件相对于冲模的正确位置，以保证冲件质 量。主要包括挡料销、定距侧刃、导正销、定位板、定位销、导料板和导向槽 等。如图( 1 - 4 ) 所示的定位销9 。 ( 3 ) 卸料装置零件 卸料零件主要用来卸除套在凸模上的零件或废料。主要包括卸料板、卸料 杆、废料刀等，如图( 1 - 4 ) 所示的卸料板6 。 ( 4 ) 压料装置及零件 用来压住坯料或坯件以保证在冲压时变形。它主要包括压料板、压边圈等。 ( 5 ) 导向零件 导向零件主要用以保证凸模与凹模之间具有准确位置。主要包括导套、导 柱、导板等如图( 1 - 4 ) 所示的导柱1 1 、导套1 2 等。 ( 6 ) 推件装置及零件 推件零件主要用来将冲压工艺完成的零件制品及废料，从凹模或凸凹模里 推出：包括推杆、推板及各类推件器等。 ( 7 ) 支承及支持零件 支承及支持零件主要用来连接及固定工作零件，使之成为完整的模具结构。 主要包括上、下模板，模柄，凸、凹模固定板，垫板，限位器等，如图( 1 _ 4 ) 所示的模柄l ，上模板2 ，垫板3 ，固定板4 ，下模板8 。 ( 8 ) 紧固零件 紧固零件主要用来紧固、连接各类冲模零件的，如螺钉、销钉等其中模 具中的圆柱销还起稳固定位作用。 ( 9 ) 缓冲零件 缓冲零件主要包括弹簧、压簧、缓冲橡皮等。模具中的缓冲零件主要利用 其弹力，对其起卸退料作用。如图( 1 - 4 ) 所示的橡皮5 。 通常情况下，模具的工作零件，定位零件，卸、推料件为模具的工艺零件， 而导向零件、支承及支持零件、紧固零件、缓冲零件称为冲模的辅助零件。 四川大学硕士学位论文 第一篇系统设计方案确定 2 注塑模具与冲压模具设计辅助系统总方案与关键技术分析 2 1 注塑模具与冲压模具设计辅助系统总体方案 2 1 1 系统的功能目标 1 支持网络化设计：可以实现数据在异构分布环境下的交换与共享，满足 数据积累与快速复用的要求；通过数据资源的共享，为用户提供某一产品模具 的设计参数值、统一的数据库服务，从而实现注塑模具和冲压模具多人多任务 并行访问数据库的功能。 2 用户权限管理、基本数据的录入、删除和修改功能，管理用户通过人机 界面可以对数据库进行操作，添加、删除用户和修改密码。 3 产品设计与产品管理数字一体化：产品设计时的相关数据在设计过程中 存入数据库。产品的管理、查询功能，将图纸和相应数据结合对应录入保存， 并且增设了利用该设计数据加工得出模具的使用情况反馈信息录入功能，实现 图纸和信息管理的无纸化。实现产品的分类查询功能，如：按零件编号、设计 者等查询方式，以便提高数据的查询效率。设计相同或类似产品时，可直接调 用相关设计数据信息，在提高设计效率的同时，也保证了设计的稳定性。这是 一般设计手册所不及的。 4 成长性：系统各设计模块都具有参数、设计意见等录入功能。数据库数 据记录及相应的图片库内容也均可不断扩充。系统可根据需要添加其它功能， 系统设计数据能在不断使用中充实、丰富，使用户设计产品时更加得心应手， 这也是相对于其他设计手册的又一个优点。 5 数据维护与数据安全：本系统利用s q ls e v e r 2 0 0 0 作为后端数据库，具 有强大的数据维护、数据安全与数据存储功能。便于用户对所需注塑模具和冲 压模具设计的参数查询、录入、数据备份等操作。 6 报表输出和打印功能：用户使用本系统对特定注塑模具和冲压模的设计 过程中得到的所有参数，系统会保存存档。当用户结束设计( 包括校核) 时， 可以通过系统打印输出该模具的所有设计参数，供后续的绘图使用。存档参数 2 注塑模具与冲压模具设计辅助系统总方案与关键技术分析 可用于以后的类似模具设计参考或直接调用。 2 1 2 软件开发总体方案设计 在进行任何软件开发时，我们都有必要首先进行需求分析和系统分析，然 后按照软件工程的方法和理论进行软件设计，从而确定系统开发的方法。随后 我们就可以进行功能设计和程序编码。软件功能设计和编码成功后还需要进行 软件测试，之后进入试运行期。以后根据试运行期测试用户的反馈意见进行修 改和完善，直到完全满足用户的需要。 由于注塑模具和冲压类模具种类繁多，而各种模具的设计方法也不同，所 以对于模具设计辅助软件的开发，首先要考虑是针对哪种模具设计开发的，然 后要熟悉该种模具设计的步骤和要点，设计出软件系统开发总体框架图。在开 发前期，我们已经熟悉注塑与冲压模具的结构和设计步骤，并决定注塑模具和 冲压模具设计辅助软件开发系统采用模块化设计和编制程序，使开发人员在编 写程序时条理清晰，以提高编程速度和编程质量。 根据对软件系统的分析，决定将以六个主要方面来进行设计，分别是：系 统登录模块，系统维护模块，注塑模具产品设计模块，注塑模具产品管理模块， 冲压模具产品设计模块，冲压模具产品管理模块等，其中模具产品管理模块包 括模具产品信息录入和信息查询两部分。设计出了如下图( 2 - 2 ) 所示的软件系 统开发总体框架图。 该模具设计辅助软件系统总体分为两大板块注塑模具设计部分和冲压 模具设计部分。 四川大学硕士学位论文 图2 - 2 软件系统开发总体设计框架图 根据注塑模具和冲压模具设计的需求，每个具体的设计辅助软件模块都采 用下图( 2 3 ) 所示的设计流程，各个设计中的重要环节都与数据库系统相关联， 详实记录各个设计模块的设计内容和设计意见，使软件在使用过程中各个模块 积累的数据信息越来越充实可靠，更加具有设计参考性，从而逐渐提高软件的 设计质量和效率。 该设计辅助软件系统的模具设计功能模块流程图如图( 2 3 ) 所示： 1 4 2 注塑模具与冲压模具设计辅助系统总方案与关键技术分析 图2 - 3 辅助软件的模具设计功能流程图 日本素来有模具制造王国之称。在这样一个模具制造业中的传统强国，其 对于模具设计的经验积累备份这一环节非常重视。把它当成模具设计的一个知 识宝库，每当遇到新的高难度的设计工作，都会去找原始信息数据：在模具设 计图纸保管库中寻求以往的设计经验，即使失败的设计经验信息也将其作为有 价值的参考。据估计，日本一个中小型模具企业的设计储存，其数量就达一万 多种。记录了模具设计历经反复失败和尝试的庞大信息。他们视为这是模具行 业中，中国现在无法轻易赶超的宝贵财富。他们认为虽然以后的设计发生了种 种变化，但几十年来前辈们构造的东西仍在设计经验和设计心得。这些东 西传承下来至今，他们拥有了其他国家不具有的东西，这样一点点积累经验， 在以后的各种模具设计工作中就能找到最短距离的解决方法。也正是在这点点 滴滴的积累中，日本成为了世界模具制造业中的佼佼者。在我国这方面的知识 积累和持续的经验知识传扬做得都还不够系统化，还远落后于这些制造业发达 的国家。 因此，将注塑模具和冲压模具的产品管理模块，作为了该设计辅助软件相 四川大学硕士学位论文 对于设计计算流程模块的另一重要功能。也是该辅助软件的一个优点。注塑模 具和冲压模具产品在经过该软件设计计算后，所有得出的数据和相关记录都写 入相对应数据库表中储存。产品管理模块进一步完善了该设计辅助软件的功能， 通过产品管理中的信息录入模块，可以将后期设计完成的相关零件模块图纸录 入，使数据库中产品设计数据更加完善；也可同时将加