注塑模三维结构设计 CAD 中图形库技术的运用.pdf

收稿日期 2000 01 08 基金项目 国家自然科学基金资助项目 59975032 作者简介 文劲松 1968 男 博士研究生 文章编号 1001 4934 2001 03 0005 04 注塑模三维结构设计CAD中图形库技术的运用 文劲松 崔树标 徐金榜 李德群 华中科技大学 模具技术国家重点实验室 湖北 武汉 430074 摘 要 在新一代注塑模结构设计CAD软件中 采用数据库与图形库相结合的方法 实现了 标准模架与标准零件的数据管理 并提供了添加厂标模架与典型结构的建库工具 其数据可添 加 删除 修改 关键词 注塑模 CAD 图形库 数据库 中图分类号 TG241 文献标识码 A Abstract In the new CAD system of injection mold the datum management of standard mold2 carried and standard parts is implemented through the way of combination of database and graphic library What is more to provide some tool to make uses can add their own mold2carried and typ2 ical mold structure Uses can also add new datum delete useless datum and modify datum Key words injection mold CAD graphics library database 0 引言 在注塑模具的设计制造过程中 选用标准模 架简化了模具的设计和制造 缩短了模具的生产 周期 维修方便 而且模架的精度和动作可靠性容 易得到保证 因而使模具的整体价格下降 所以标 准模架已被模具行业普遍采用 GB T12556 12 90 塑料注射模中小型模架 规定 模架结构型式 为品种型号 即基本型 分为A1 A2 A3 A4四个 品种 派生型分为P12P9九个品种 还规定 以定 模 动模座板有肩 无肩划分 又增加13个品种 共26个模架品种 全部采用GB416911211284 塑 料注射模零件 组合而成 以模板的每一宽度尺寸 为系列主参数 各配以一组尺寸要素 组成62个 尺寸系列 按照同品种 同系列所选用的模板厚度 A B和垫块高度C划分为每一系列中的规格 供 设计时任意组合使用 由此可知 标准模架数据庞 大 同时 企业根据本单位的实际生产也制定了厂 标模架 在模具的设计制造中还要用到许多典型 结构与零件 如浇口套 斜导柱侧抽芯机构等 所 以在本文中运用数据库与图形库相结合的方法管 理这些零件与模架 在设计过程中 设计人员根 据具体的设计要求 选择合适的某一组设计数据 生成零件的图形 如图1所示 图1 图形参数化处理 零件初始图形描述了图形的拓扑结构 对于 不同的设计要求 图形的大小将会发生改变 但其 拓扑结构并不变动 零件数据库提供了图形的初 始数据 当确定了图形结构和尺寸数据后 经过 参数化处理即可得到希望的图形 采用这种方 法 具有如下优点 1 数据与图形相互独立 又相互依赖 独 立性是指数据存放在数据库中 可由多个程序同 时共享 依赖性是指如果数据发生变化 则零件的 最终图形也会发生变化 但零件的初始图形并不 会因此而受到影响 如果零件初始图形的拓扑结 构发生变化 则数据库的结构也会有相应的变化 5模 具 技 术20011No 3 2 数据便于扩充 每一个零件都对应着数 据库中的一个或多个表 一旦对应关系建立后 用 户只需简单的对数据库中的记录进行编辑 添加 删除或修改 即可生成新的零件图形 1 图形库的建立 111 图形库的结构 图形库包括零件库和模架库 模架库中存放 标准模架 厂标模架和各种典型结构 它们是通过 装配零件库中的零件而得到的 图形库的层次结 构如图2所示 图2 图库层次图 图1中 模架库中模架的零件可能分属不同 的零件库 由于装配模型的建立采用了实例化的 思想 零件库中的零件可以多次重复使用 在模架 库的建立过程中 可以把国标模架放在一个模架 库中 用户自定义的模架放在另外的库中 对于国 际模架 只需要定义定模座板 定模板 动模板 导 柱 导套 推件板 支承板 垫块 复位杆 顶出固定 板 顶出板 动模座板和六角螺钉等十三个零件 再由这些零件可以组成四种基本型 九种派生型 标准模架 从而大大地简化了数据库 112 图形库的建立 要建立零件库 必须首先绘制零件的初始图 形 零件图形不仅描述了拓扑结构 还包含了尺 寸变量信息 这些尺寸变量是连接零件图形与数 据库之间的桥梁 定模板原始图形如图3所示 为了清楚显示 该图仅标出了外形尺寸 原始图形 的尺寸值不必非常精确 但所有需要的尺寸必须 全部标出 数据库的结构如图4所示 其中的每一 个字段与图形中的一个尺寸变量对应 从图4可 以得知 该零件对应了两个数据表 图4中上面的 表为主数据表 下面的表为多值参数 这两个表 共同描述了零件的形状和大小信息 主数据表的 第一个字段是数据的系列编号 其余字段对应了 图3中的尺寸变量 多值参数表的第一个字段也 是数据的系列编号 第二个字段是多值参数名 第 图3 定模板图 三个字段为对应的数据 采用多值参数表的意义 在于 使用较少的数据表示更多的系列 在注塑 模具中 特别是板类零件 对于不同的系列 有时 仅仅是板厚不同 其余的尺寸完全相同 例如 在 该零件中 Ph为多值参数 表示零件的厚度 使 用这种多值参数的表示方式就可以极大地减少数 据的冗余度 例如该零件的125 125系列 具有 6个多值参数 如果不采用多值参数的表示方式 则在主数据表中125 125系列就需要6条记录 才能表示 而现在只需一条记录加6条多值参数 即可完整表示一个系列 标准模架库的建立是在已建立的标准零件库 中 逐一提取零件 并参数化 运用系统提供的装 配功能组装成标准模架 在零件参数化的过程中 可以使用同一品种的任一系列的任一规格 但对 6Die and Mould Technology No 3 2001 同一模架的所有零件都应使用同一规格 用户模架与典型结构的建立同样如此 图4 零件数据库表 113 数据库的建立与管理 标准模架的数据库文件已预先创建 用户自 定义的数据库文件可以通过Microsoft Access创 建 它是一个自包含的数据库 包含查询定义 安 全信息 索引 关系和实际的数据表 数据的管理 由Visual C 提供的DAO类实现 DAO使用 OLE 对象连接与嵌入 来实现 使用OLE对象比 ODBC在结构上更有利 DAO在很大的程度上是 ODBC的超集 它除了包含ODBC类的大部分功 能外 还有自己的很多独特功能 特别适合编制 Microsoft的 mdb数据库的应用程序 并且DAO 类还提供了一个功能更强的方法集 可以用来处 理数据库 使用其提供的成员函数 无需编写繁琐 的C 代码或SQL语句 就能够完成数据库的 处理任务 2 图形的调用 从零件库中提取零件 既可以接受数据库中 的数据 也可以修改 需要使用标准模架时 只需打开相应的模架 库选择基本型 然后选择系列 最后指定规格 系 统自动查询零件数据库 对模架中的每个零件实 现参数化 然后自动求解模架装配模型的几何约 束 得到新尺寸的模架三维装配体 实现模架的变 量装配设计 在数据查询过程中 所有有多值参数 的零件 既可以采用数据库的数值 也可以由用户 重新定义 设计流程图如图5所示 图5 模架设计流程 典型结构的调用与标准模架相同 只是不需要选 择系列 规格 并且对数据库中的数据可以完全修 改 7模 具 技 术20011No 3 3 系统实例 利用以上原理 已在InteSolid三维特征参数 化造型软件 华中理工大学华中软件公司开发 上 实现了注塑模图形库管理的原型系统 图6是系 统的用户界面 图6中 左边是图形库的树状管理区 中间是 图形区 右边是数据库 为了数据的安全 数据库 的修改只能在Access软件中编辑 但是在调用的 过程中 用户可以修改尺寸 图7是从模架库中 提取的一幅模架 图6 系统用户界面 图7 标准模架图 下转第12页 8Die and Mould Technology No 3 2001 两种挤压工艺都能成功成形带枝叉零件 但二者 图8 剪2挤和镦2挤成形的枝叉锻件照片 a 剪2挤成形 b 镦2挤成形 所需的挤压力有悬殊差别 图9所示为两种挤压 工艺的力2行程曲线图 由图中曲线比较可以看 出 镦2挤成形虽然所需的行程较短 成形质量也 很好 但所需挤压力比剪2挤成形所需挤压力高出 三倍多 因此 若采用镦2挤成形工艺成形大尺寸 枝叉类零件 需要在万吨级的多向锻造设备上进 行 而剪2挤工艺所需的挤压力就很小 如图所示 也就需要120kN左右 对于实际尺寸的20号钢 的剪2挤成形 所需挤压力大约在5 400kN左 右 5 所以可以在一般的千吨级锻压设备上锻造 图9 剪2挤和镦2挤成形挤压力对比 成形 采用剪 挤成形的另一个优点是比镦 挤 工艺节省材料 4 结论 通过枝叉管形件剪2挤成形变形规律的模拟 实验研究 验证了剪2挤成形是以剪切变形为主的 变形方式 并得出剪2挤成形过程的金属流动及变 形规律是和杯2杆复合挤压 横向挤压及侧向挤压 等其他挤压方式不同的一种金属挤压成形工艺 通过带枝叉管形零件剪2挤和镦2挤成形的挤压力 对比试验 验证了剪2挤成形枝叉零件节能省力的 特点 从而降低了大型枝叉管形件锻造成形对模 具及锻压设备吨位的要求 参考文献 1 林法禹 1 特种锻压工艺 M 1 北京 机械工业出版社 19911 2 朱 峰 汪大年 1 多向挤压变形规律的实验研究 J 1 热加工工艺 1989 6 18 211 3 夏巨湛 丁永祥 1 横向挤压过程的模拟及应用 J 1 机 械工程学报 1992 28 6 20 241 4 Chen Jun Peng Yinghong Radial extrusion process by three2dimensional rigid2plastic FEM simulation J Trans Nonferrous Met Soc China in English 1997 7 4 47 511 5 杨红亮 1 大型阀体剪2挤工艺的研究 D 1 黑龙