专利名称：模具设计系统及方法
技术领域：
本发明是关于一种模具设计的系统及方法，特别是一种对模具进行参数化设计的系统及方法。
背景技术：
产品开发过程包括有产品设计、模具设计、模具加工等不同阶段，其中，为保证产品的质量，模具设计起着至关重要的作用。一般产品都由多个零件组成，模具设计过程即针对每个零件设计出一套模具，并绘制出相应的图形。传统的模具设计大多由设计人员人工设计、手工绘制完成，不但难于发现其中的错误及模具各零件之间配合是否合理，而且最主要的缺陷是手工绘制的图纸难于修改，在出现设计错误、加工错误、模具移转时都要对模具设计图纸进行修改，这给模具设计带来极大的不便。
目前，在机械设计领域，随着计算机技术的发展，传统的手工制图已逐渐被取代为计算机制图，由Autodesk公司开发的AutoCAD软件为模具设计提供了有力的工具，该辅助绘图的工具虽然避免了手工绘图修改困难、错误率高的缺点，但由于每个零件的模具一般都由上模、冲子、上模座、夹板、下模、下模座、退料板等多部分组成，每设计一个零件的模具都需对模具各部分重新设计，又鉴于某些零件之间存在很多相似处，若仅依AutoCAD工具对每一新产品每个零件的每个部分一一设计，将会作许多重复性动作，影响了模具设计的效率。
中国国家知识产权局于2003年8月20日公开的第CN 1436648A号专利申请案，其名称为“模具部件设计辅助方法及其系统”，其揭示了一种模具设计标准化的模具设计系统及方法，其将供给模具本体和模具附属部件等的专业厂商的标准部件数据内置在本模具设计系统中，作为具有基于专业厂商的加工标准的各种属性的形状符号，模具厂商设计者根据产品设计数据进行模壳—模核设计，在设计各阶段激活本系统，从CAD中间文件供给数据，在本系统的显示画面上，选择可使用的模具本体，接着选择模部件，即可进行加工。
虽然上述申请案也对模具设计的零部件进行了标准化设计，但其所提供之标准模具却仅限于基于专业厂商的加工标准，不可随时对其进行更改，在开发新模具时，若有新规格的模具，需重新开发标准模具，使其效率还得不到显著的提高。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种模具设计的系统，其通过将常用的模具进行标准化设计，生成标准模具并将其储存于数据库中，在模具设计过程中调用数据库中的标准模具并对相应的参数作修改，即进行参数化模具设计。
本发明的另一目的在于提供一种模具设计的方法，其通过将常用的模具进行标准化设计生成标准模具并将其储存于数据库中，在模具设计过程中调用数据库中的标准模具并对相应的参数作修改，即进行参数化模具设计。
为达到上述目的本发明提供一种模具设计系统。该系统包括一显示器、一主机、一数据库及一输入装置如键盘(或鼠标)，其中显示器为用户提供一模具设计界面，用户可通过该界面进行模具设计的相关操作，并显示生成的相关设计图档；主机用来处理设计的相关操作过程，协调各硬件之间的信息传递；数据库存储系统定义的标准模具及其相关资料，待使用时可直接从数据库中调取；输入装置键盘(或鼠标)可用来操作模具设计的具体过程，如选取物体、输入参数等。其中，主机包括以下功能模块标准模具生成模块、加工形状分类模块、模具设计模块、模具图档生成模块。标准模具生成模块用来将各种常用的模具制作为标准模具储存于数据库中；加工形状分类模块用于对各标准模具进行分类，以方便设计过程中对标准模具的调用；模具设计模块用来根据所设计模具的具体特征进行相关参数的设置修改；模具图档生成模块用来调用数据库中建立的标准模具，并根据上述设置之参数对其作相应的修改后自动生成该模具的相关图档。
为达到上述目的本发明提供一种模具设计方法。该方法包括以下步骤(a)对常用的模具进行标准化设计；(b)对上述标准化设计的模具进行分类；(c)从数据库中调出客户提供的产品图形；(d)对客户所提供的产品图形进行编辑修正；(e)选择需要设计模具部分，确定其刀具工位；(f)设置相关参数，如机器类型、刀具类型、刀具名称、模胚、材质、料厚、圆角处理；(g)根据上述输入的参数系统自动进行间隙及冲压力的计算；(h)根据上述参数生成该模具的相关图形及模具装配图档。
采用本发明的系统及方法，通过将常用的模具进行标准化设计，只需要简单的参数输入，即可自动生成模具图形，可极大提高设计效率，使模具的制造成本降低，且可根据已知参数的输入，自动实现模具设计中复杂的计算，实现了模具设计的简单化、精确化。
图1为本发明模具设计系统及方法的硬件架构2为本发明模具设计系统及方法主机的功能模块图。
图3为本发明模具设计系统及方法的设计主界面图。
图4为本发明模具设计系统及方法的操作流程图。
具体实施方式如图1所示为本发明模具设计系统及方法的硬件架构图。包括一显示器10、一主机11、一数据库12及一输入装置如键盘(或鼠标)13，其中显示器10为用户提供一操作界面，用户可通过该界面进行模具设计的相关操作，并显示生成的相关设计图档；主机11用来处理设计的相关操作过程，协调各硬件之间的信息传递；数据库12存储系统定义的标准模具及其相关资料，待使用时可直接从数据库中调取，上述标准模具是指针对每种零件的具体特征以固定的规格对其所设计的模具；输入装置键盘(或鼠标)13可用来操作模具设计的具体过程，如选取物体、输入参数等。
如图2所示为本发明模具设计系统及方法主机的功能模块图。主机11包括如下功能模块，标准模具生成模块20、加工形状分类模块21、模具设计模块22、模具图档生成模块23。其中，标准模具生成模块20用来将各种常用的模具制作为标准模具储存于数据库12中；加工形状分类模块21用于对各标准模具进行分类，以方便设计过程中对标准模具的调用；模具设计模块22用来根据所设计模具的具体特征进行相关参数的设置修改；模具图档生成模块23用来调用数据库12中的标准模具，并根据上述设置的参数对其作相应的修改后自动生成该模具的相关图档。
如图3所示为本发明模具设计系统及方法的设计主界面图。该界面由两部分组成，图形显示及操作区1、模具设计控制面板2，图形显示及操作区1用于显示产品图形及所生成的模具的相关图档，用户可在此区域内对产品图形或模具图档做相应的选择，修改等动作，其中产品图形101是客户提供的需要制作模具的产品零件，选择该零件后点击模具设计控制面板2中的选择按钮214，则会在以该产品的中心为中心显示五个不同大小的同心圆，这些同心圆为本实施例中设置的五类刀具工位，因在产品生产时，根据产品大小不同，制作模具的机器需要不同的孔位来装载模具，故需对其按大小进行分类，在本实施例中将其划分为五类，分别为刀具工位A102、刀具工位B103、刀具工位C104、刀具工位D105、刀具工位E106，其范围依次为Φ(直径)12mm～127mm、Φ128mm～317mm、Φ318mm～507mm、Φ508mm～889mm、Φ890mm～1140mm，根据产品图形101所在区域范围即可判定其刀具工位，如在本实施例中产品图形101在刀具工位B103区域范围内，则系统获取该信息并在相应的模具设计控制面板2中之刀具工位204字段内显示其所对应之刀具工位；模具设计控制面板2用于接收模具的相关参数并根据所接收的参数生成最终的模具图形，其中，机器类型201表示设计的模具所适用的机器类型，刀具类型202表示该模具所属的类型；本系统根据所制作模具的形状及用途将其分为三类，分别为规则模具、异型模具、成型模具，其中，规则模具即具有规则形状的模具如圆刀、方刀、矩形刀等，异型模具即所定义规则形状之外的模具如多孔刀、异孔刀等，成型模具即在制作模具的外部形状时所使用的刀具，如盲孔刀、凸包刀等；刀具名称203为产品101所对应的标准模具名称，如此，系统可根据用户所选择的刀具类型及名称从数据库12中调用产品101所对应的标准模具；刀具工位204显示该模具所属刀具工位范围；模胚205表示适合于该模具的模胚大小，系统提供了不同的模胚大小值，用户可根据实际产品之大小选择大于产品实际大小值并与其最接近的值作为该模胚的大小，在具体制造模具的过程中再根据产品的实际尺寸对其进行加工；材质206表示制作该模具所使用的材料；料厚207表示制作该模具所使用材料的厚度；间隙208表示上模和下模之间的距离，该值将根据上述输入材质206及料厚207由系统自动计算，计算公式为间隙＝系数(K)*料厚(T)/1000，其中，系数(K)取决于制作模具所使用的材质；冲压力209表示在冲模过程中所需要的最大冲压力，如在制作一零件孔的模具过程中，所需冲压力即为将该材质穿透所需要的冲压力为多少，该值由系统自动计算，其计算公式为冲压力P(T)＝冲孔的周长(L)*料厚(T)*剪切应力(S)/1000，其中，规则零件孔的周长由周长计算公式计算，不规则零件孔的周长使用Atuocad指令中的List指令显示其周长，剪切应力为一固定系数，不同材质所对应之值亦不同，成型模具的冲压力由经验值获得；圆角处理210表示制作模具时某些地方需要做圆角处理，如方形模具的棱角处，则可在此输入处理该圆角的半径，系统根据输入的圆角值对模具相关图形做圆角处理；刀具中心215表示该模具的中心所在，此值由系统根据零件的具体形状及其所处界面的具体位置获得；生成物料表212表示根据上述输入的参数输出该模具的相关信息如模具名称、模具类型、模具所使用的材质、模具规格等零部件组成，相关人员可从此获得该模具的相关信息；点击生成组立图按钮213则系统根据上述输入的参数从数据库中获取该模具所对应的模型，并作相应的修改之后，显示该模具的相关图形，如上模、冲子、上模座、夹板、下模、退料板的图档，及模具装配图。
如图4所示为本发明模具设计系统及方法的操作流程图。首先从数据库12中调出客户提供的产品图形(步骤S401)；客户所提供的产品图形若有不完整的地方对其进行编辑修正(步骤S402)；选择需要设计模具部分，确定其刀具工位(步骤S403)；设置相关参数(图3)，如机器类型、刀具类型、刀具名称、模胚、材质、料厚等(步骤S404)；根据上述输入的参数进行间隙及冲压力的计算(步骤S405)；根据接收的参数刀具类型及刀具名称从数据库12中调用上述标准模具并根据上述接收参数对标准模具做相应的修改后，生成该模具的相关图形、模具装配图文件及物料表(步骤S406)。
权利要求
1.一种模具设计系统，是通过建立常用模具的标准模具，在模具设计过程中对其相应的参数作修改即可进行模具设计的系统，其特征在于，包括有一显示器为用户提供一模具设计界面，用户可藉此界面进行模具设计的相关操作，并显示产品图形及生成的相关模具设计图档；一主机用来处理模具设计的相关操作过程，协调各硬件之间的信息传递；一数据库存储系统定义的标准模具及其相关资料，待使用时可直接从数据库中调取；一输入装置键盘(或鼠标)可用来操作模具设计的具体过程，如选取物体、输入参数；其中，主机包括以下模块一标准模具生成模块用来将各种常用的模具设计为标准模具储存于数据库中；一加工形状分类模块用于对上述设计的标准模具进行分类；一模具设计模块用来根据所需设计模具的产品的具体特征进行相关参数的设置；一模具图档生成模块用来调用数据库中的上述标准模具，并根据上述设置的参数对其作相应的修改后自动生成该模具的相关图档。
2.如权利要求1所述的模具设计系统，其特征在于，其中，加工形状分类模块可根据标准模具之形状及用途对其进行分类。
3.如权利要求1所述的模具设计系统，其特征在于，其中，模具设计模块可自动根据产品大小确定其所适用之机器孔位范围。
4.如权利要求1所述的模具设计系统，其特征在于，其中，模具设计模块可自动计算间隙及冲压力，其计算公式分别为间隙＝系数(K)*料厚(T)/1000，冲压力P(T)＝冲孔的周长(L)*料厚(T)*剪切应力(S)/1000。
5.如权利要求1所述之模具设计系统，其特征在于，其中，模具图档生成模块在生成模具相关图档的同时还可生成该模具的物料表。
6.一种模具设计方法，是通过在系统中建立常用模具的标准模具，在模具设计过程中对其相应的参数作修改即可进行模具设计的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤；对常用的模具进行标准化设计；对上述标准化设计的模具进行分类；选择需要设计模具部分，确定其刀具工位；设置相关参数，如机器类型、刀具类型、刀具名称、模胚、材质、料厚、圆角处理；根据上述输入的参数系统自动进行间隙及冲压力的计算；根据上述参数生成该模具的相关图形及模具装配图档。
7.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括将所设计的标准模具储存于数据库中的步骤。
8.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括从数据库中调出客户提供的产品图形的步骤。
9.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括对客户所提供的图形进行编辑修正的步骤。
10.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，间隙及冲压力的计算公式分别为间隙＝系数(K)*料厚(T)/1000，冲压力P(T)＝冲孔的周长(L)*料厚(T)*剪切应力(S)/1000。
11.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括根据设置的模具类型及刀具名称调用标准模具的步骤。
12.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括根据输入的参数圆角处理之圆角值对模具的相关图档进行圆角处理的步骤。
13.如权利要求6所述的模具设计方法，其特征在于，其中，包括在生成模具的相关图档时生成该模具物料表的步骤。
全文摘要
本发明提供一种模具设计系统及方法。主要是对模具设计过程进行参数化设计，即对所设计模具相对应标准模具的相应参数作修改即可进行模具设计。主要包括如下步骤对常用之模具进行标准化设计；对上述标准化设计的模具进行分类；选择需要设计模具部分，确定其刀具工位；设置相关参数，如机器类型、刀具类型、刀具名称、模胚、材质、料厚，圆角处理；根据上述输入的参数系统自动进行间隙及冲压力的计算；根据上述参数生成该模具的相关图形及模具装配图文件。本发明可有效提高设计效率，并可使模具设计过程简单化、精确化。
文档编号G06F17/50GK1766888SQ200410052069
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月30日 优先权日2004年10月30日
发明者黄国荣, 蔡丰平, 郑重山, 张云峰, 王之辉 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司