3D虚拟模具哑图

3D虚拟模具哑图

一、技术领域：

产品制造业。

二、背景技术：

众所周知模具是生产模塑零件的专用工艺装备， 即便是一些看起来很类似的模塑零件由于材质不同、结构有少许变 化、尺寸不同就需要用不同的模具来成型。因此决定了模具的开发 制作必定是单件定制生产，每一套模具都需要创建单独的工艺文件 (即模具加工所依赖的一切数据及说明文字，包括模具零件图、放 电电极图、加工方法及步骤说明、加工模具零件与放电电极的CNC 程式)，通常完成一套模具的工艺文件需要有经验的工程技术人员花 费数天甚至更长的时间，在模具完工之后整套模具的工艺文件又形 同废纸而不能重复利用。目前虽然CAD技术得到普遍应用，但许多 思维却一直沿袭手工绘图时的习惯，只是把手中铅笔换成鼠标键盘， 省去描图用打印代替晒图，而未能发挥电脑技术的最大能效。随着 对新产品上市的时间要求越来越短，模具开发在其中起着关键性的 作用，一方面要求模具工艺文件必须详尽以提高模具质量，另一方 面又要求要工艺准备时间要短以尽量缩短模具开发周期，这一对矛 盾一直困扰着模具生产企业而且日益尖锐突出。

之前本发明人曾经设计使用一种名为哑图的工艺文件，在应对 多规格小批量的简单零件加工的情况下可以大大缩短工艺准备时间 缩短。所谓哑图就是将结构相同或类似但尺寸规格不同的几种零件 用一张工程图画出轮廓形状，并将加工工艺路线一同编制在图纸上， 但在形状尺寸变化的位置留出空白然后描图晒蓝。哑图里虽然只有 轮廓形状没有显现尺寸数据，而且绘图尺寸也是假设尺寸，可是一 旦在哑图的空白处填上订货零件真实尺寸哑图立刻就成为施工蓝 图。从而省去重新设计画图、描图及晒图的人力、时间及物力耗费。

当前电脑软硬件技术都在飞速发展，CPU的运行速度在逐年飞 速提升，电脑内存的容量也在逐年增加，所有这些都为大数据量软 件的运行提供了条件。软件方面CAD/CAM/CAE已高度集成，多年前地 参数化及变参理论已经在多种应用软件中得到广泛运用，主模型理 论、单一数据库理论亦同样在多种应用软件中得到广泛运用。有了 这些条件保证当我们在更改电脑图档时，不仅快捷而且保证了相关 联部分也被正确地同步更改。

二、发明内容：

把模塑零件作为数据主模型来设计模具哑图， 使模具成型部分曲面、电极放电部分曲面、CNC程式生成刀路的参照 曲面之间建立数据关联，使主模型数据的变化能传递给模具零件、 放电电极、CNC程式等，将保留有模具设计步骤的3D工艺文件作为 哑图分类保存。设计新模具时只需用新的模塑零件交换原哑图里的 模塑零件然后再生即可完成新模设计，模具设计过程近似封装只需 要少许人工干预甚至不用人工干预其过程便可自动完成模具设计。

为了更详尽地描述加工内容使现场加工人员能更快捷更直观无 歧义地看懂加工内容，用模具零件3D形状与加工中各工序(工步) 坯件3D形状逐步进行对比的方式取代目前的工艺卡。

三、具体实施方式：

对于尚未具备哑图的情况下先创建哑图以 作备用。哑图准备过程与目前的模具3D设计及CNC编程类同，建哑 图时用参数化的具备单一数据库的CAD/CAM集成软件完成哑图模具 的详尽3D工艺文件，其目的是创建以模塑零件作为数据主模型与模 具成型部分曲面、电极放电部分曲面、CNC程式生成刀路的参照曲面 之间的数据关联，使主模型的数据变化能传递给模具零件、放电电 极、CNC程式等，确定模具的基本结构及标准模架选用。哑图中的 3D模塑零件既可以是完工的最终形状也可以尚处于开发阶段的大致 结构形状。接到新模具开发订单时首先检索哑图库将与新模具最类 似整套模具3D工艺文件调入工作区，用新开模的3D模塑零件置换 哑图里的3D模塑零件并准确定位；第二步，修改模仁料与模架的尺 寸数值及材料使之与新模具要求吻合再生新模具3D模具零件；第三 步，检查新模具3D图档如有不符要求之处再作适当增删完善；第四 步，再生CNC程式及其它3D加工步骤图完成全套模具所需工艺文件。

四、新技术与当前技术之比较：目前模具开发设计较为完善的 典型流程是：模塑零件成型工艺分析并确定工艺方案→确定模具 结构方案→模具详图设计→编写CNC程式。其中模具详图设计占 用整个模具开发设计的绝大部分时间，每一套模具不论它是简单还 是复杂其设计开发都要从头到尾遍历同样的过程，设计完工的模具 工艺文件有不能被再次利用弃之若废物。因此模具开发设计工程人 员每日都为简单而繁重的绘图、编程工作所累，甚至很难有时间在 模具未投入制作前去进一步验证设计方案提高模具设计质量，如对 模塑制品进行详细的模流分析。这种现状正是导致目前普遍存在的 新模具试模及改模次数多的根本原因，模具经多次修改不仅增加人 力物力耗费，而且使模具质量下降并且延误交期。目前模具开发设 计虽然普遍采用电脑作业，但思维模式仍沿袭手工绘图的习惯，生 产组织也仍然是等待模塑产品开发完工之后模具设计才可以开始进 行，是典型的顺序作业模式。特别是当模塑产品开发设计人员与模 具开发设计人员处在不同的地域不同的企业使用不同的电脑软件 时，要想实现模具开发设计与模塑产品开发设计同步进行，如果用 目前的设计方法是不可能达成的。当前加工现场普遍采用的加工工 艺卡是用二维示意图加专业术语的形式描述加工内容。由于不直观 需要作业人员在大脑里将二维信息转换成三维信息，时常发生因误 解加工内容而造成加工零件报废。

若采用3D哑图的新方法进行模具开发设计，其流程便简化为：模塑 产品工艺分析、检索类似3D哑图→替换3D哑图中的模塑零件、再生模 具工艺文件。较当前设计方法而言首先新方法减少了若干电脑操作步骤从 而飞速提升模具工艺文件创建速度，若开发专用软件其效率必将会更高。 随着模具设计效率的飞速提升，工程技术人员就可以把主要精力放在如何 提高模具质量方面，比如在模具设计中引入CAE工程。用新方法进行模具 开发设计不仅有效率高的优点，而且对作业人员的技术水平也很低，实现 了低薪的人员可以高效地干出高质量的活。新方法设计是一种类比设计， 新模具的设计质量等同于哑图模具的质量，几乎与再生新模的作业员技术 水平无关。最初使用此技术的企业可能会出现欲开模的模塑产品没有类似 哑图的情况，此时整套模具需要进行全新设计。在新的方法设计中哑图的 创建时间虽然与当前的设计方法时间相同，但模具设计开始时间却可以提 前到与模塑产品设计同时开始，因为哑图中所用的模塑产品只需要与正在 设计的模塑产品相似即可，待模塑产品设计完工之后用它替代哑图中的模 塑产品然后再生即完成模具设计，模具设计的完成时间几乎接近模塑产品 设计的完成时间。由于3D模具哑图可以无限制次数地作为母图再生新模 工艺文件，3D模具哑图不仅可以在企业创建也可以从外部获取，从而可 以实现社会资源共享。随着3D模具哑图图库的不断完善，新模的设计过 程就变成哑图激活再生的简单操作。

本专利3D模具哑图中的3D加工步骤图对当前加工工艺文件而言是一 次突破性的变革，用电脑3D图来准确地定义每一加工步骤的零件坯料形 状，通过零件坯料形状与模具零件图的对从而照杜绝了加工作业人员漏加 工、错加工的可能性。由于电脑3D图的准确清晰与直观，省去了加工作 业人员目前需要在大脑里将二维信息转换成三维信息的过程，加工作业人 员由于能够快速准确地理解加工内容，所以也就能做到快速正确地加工出 合格的模具零件，最终是给企业带来生产上的高效率及产品的高质量。