CN106649961B

CN106649961B - 一种模具的数字化设计加工系统及其设计加工方法

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Publication number: CN106649961B
Application number: CN201610893062.9A
Authority: CN
Inventors: 于洋; 王夏丹
Original assignee: Xian University of Science and Technology
Current assignee: Xian University of Science and Technology
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: CN106649961A

Abstract

本发明涉及一种模具的数字化设计加工系统及其设计加工方法，包括与资源虚拟化模块通过网络连接的服务端模块和客户端模块，其中，服务端模块又与信息处理模块连接，客户端模块与数控加工模块连接，数控加工模块与检验和修改模具模块连接，检验和修改模具模块既和信息处理模块连接又和加工硬模模块连接。本发明设计的产品精度高，利用三维数据扫描进而数控加工的产品与设计的产品基本一致。所设计产品的三维数据、数控加工代码、加工的模具等均可下次继续使用或修改以作它用。这样缩短了设计周期，提高了加工效率。同时，计算机数控装置上的客户端可对服务端进行虚拟化操作，实现资源共享和服务端的可视化操作，提高了加工效率。

Description

一种模具的数字化设计加工系统及其设计加工方法

技术领域

本发明属于模具设计领域，具体涉及一种模具的数字化设计加工系统及其设计加工方法。

背景技术

随着制造业技术的高速发展，人们对产品的高精度、短周期、低成本、个性化等需求越来越高。而模具是制造业中不可或缺的一个，传统的模具设计与制造技术所设计的产品精度低、所用的周期长、成本高，而且所设计的产品在数控加工时，由于需要处理的信息太多，导致数控系统可靠性降低。以上原因致使加工过程的快速化操作、精密化操作、智能化操作、多功能化操作得不到满足。已经不符合现代制造业发展需求，成为制造业发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的模具设计与制造技术不符合现代制造业发展需求，成为制造业发展的瓶颈的问题。

为此，本发明提供了一种模具的数字化设计加工系统，包括对产品进行信息采集、处理的传递的信息处理模块和服务端模块，服务端模块通过资源虚拟化模块连接着用于对产品信息进行显示和改进的客户端模块，客户端模块连接着用于控制加工软模的数控加工模块，数控加工模块又连接着对模具进行修正的检验和修改模具模块，检验和修改模具模块连接着信息处理模块进行信息反馈，检验和修改模具模块还连接着加工硬模的加工硬模模块；

所述的资源虚拟化模块通过网络连接服务端模块和客户端模块，资源虚拟化模块是用于实现服务端模块和客户端模块互连，并实现远程可视化操作的虚拟界面。

所述的服务端模块为平板电脑、服务器或虚拟机。

所述的客户端模块为人机界面、故障诊断器或可编程控制器。

所述的信息处理模块包括控制实施三维数据扫描、产品分析、三维设计、有限元分析、优化三维图、设计产品模具、获得加工代码、数控加工仿真。

所述的检验和修改模具模块包括控制实施装配模具、试模并取样品、对样品进行三维数据扫描、将样品数据与产品数据进行对比。

一种模具的数字化设计加工系统的设计加工方法，包括如下步骤：

步骤一：建立服务端模块和客户端模块的虚拟通道，资源虚拟化模块使得服务端模块和客户端模块通过网络互连，实现远程可视化操作控制；

步骤二：利用信息处理模块对产品进行三维数据扫描，并通过服务端模块传递给客户端模块呈现给用户，然后通过客户端模块进行修正得到最终的三维模具图，并生成三维模具图的数控加工代码；

步骤三：将步骤二生成的加工代码通过在数控机床上进行加工，加工模具的各个零部件，加工完成后，将模具的各个零部件进行组装，装配模具，试模并获得软模；

步骤四：使用步骤三获得的软模加工样品，利用信息处理模块对软模加工的样品进行三维数据扫描；将软模的样品数据与产品的数据进行对比，若符合，进行下一步；若不符合要求，重新进行步骤二、步骤三和步骤四；

步骤五：利用符合要求的软模的样品数据加工硬模。

所述的步骤二的具体过程如下：

1）利用服务端模块连接的信息处理模块，对产品进行三维数据扫描，获得产品的各项参数，包括外观参数、结构参数，并将其信息压缩之后传送至客户端模块；

2）客户端模块将服务端模块的信息解压之后来刷新虚拟界面的信息，从而达到更新自己的界面，将产品的三维扫描数据显示给用户；

3）用户根据扫描结果对产品进行分析，分析包括是否倒圆角、拔模斜度的范围、表面质量效果；

4）利用服务端模块连接的信息处理模块对产品进行三维设计，包括产品的结构设计和外观设计，并将其信息压缩之后传送至客户端模块；

5）客户端模块根据虚拟界面的信息更新自己的界面，将产品的三维设计图显示给用户；

6）利用服务端模块连接的信息处理模块对产品进行强度、硬度进行有限元分析，若符合要求，进行下一步；若不符合要求，回到步骤4）；

7）客户端模块将服务端模块的有限元分析信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，将产品的强度、硬度值显示给用户；

8）利用服务端模块连接的信息处理模块优化三维结构图，包括流道位置优化、排气管道优化、熔接痕优化、浇口大小及位置优化分析、模温控制及水道的布置优化、注塑工艺参数的优化、注塑潜在失效模式的仿真及其改进、模具结构设计优化；

9）客户端模块将服务端模块的三维结构图优化信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，将产品优化结果显示给用户。

10）利用服务端模块连接的信息处理模块，设计并绘制产品的三维模具图；

11）客户端模块将服务端模块的三维模具图信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，将产品的三维模具图显示给用户；

12）利用服务端模块连接的信息处理模块获得三维模具图的数控加工代码；

13）客户端模块将服务端模块的三维模具图的数控加工代码信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，将三维模具图的数控加工代码显示给用户。

所述的步骤二中得到三维模具图的数控加工代码后，利用服务端模块连接的信息处理模块对模具进行数控机床的加工仿真；若不符合要求，则重新回到步骤；若符合要求，则客户端模块将服务端模块的加工仿真信息进行解压，更新虚拟界面的信息，将数控机床的加工仿真图显示给用户。

所述的步骤二中的服务端模块和客户端模块均是一个或者多个，服务端模块和客户端模块之间是一对一关系，或者是一对多关系，或者是多对一关系。

本发明提供的这种模具的数字化设计加工系统及其设计加工方法的有益效果：

1、本发明通过人机界面将服务端处理的信息处理模块的各种信息展现给各个客户端，实现了客户端对服务端的可视化操作。

2、本发明通过服务端可与多台本地计算机数控装置进行互联以进行交互，实现了资源的共享并提高了计算机数控装置的可靠性。

3、本发明的服务端与客户端不一定是一一对应关系，可以是一对多，也可以是多对一，既节省了时间又大大节约了成本，提高了加工效率。

4、本发明先制造软模，这样可避免由于直接制造模具造成的不必要浪费，节约了成本同时缩短设计周期。

5、本发明的产品三维数据、加工代码、产品模具等均可继续使用或修改以作它用，提高了设计效率。

6、本发明通过三维数据扫描，ABAQUS有限元分析，vericut数控仿真等技术的使用，提高了产品的加工精度。

下面通过附图和实施例，对本发明发明做进一步的详细描述。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的模块结构示意图。

图2是本发明的实施过程控制流程图。

附图标记说明：1、资源虚拟化模块；2、服务端模块；3、客户端模块；4、信息处理模块；5、数控加工模块；6、检验和修改模具模块；7、加工硬模模块。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种模具的数字化设计加工系统，如图1所示，包括对产品进行信息采集、处理的传递的信息处理模块4和服务端模块2，服务端模块2通过资源虚拟化模块1连接着用于对产品信息进行显示和改进的客户端模块3，客户端模块3连接着用于控制加工软模的数控加工模块5，数控加工模块5又连接着对模具进行修正的检验和修改模具模块6，检验和修改模具模块6连接着信息处理模块4进行信息反馈，检验和修改模具模块6还连接着加工硬模的加工硬模模块7；

所述的资源虚拟化模块1通过网络连接服务端模块2和客户端模块3，资源虚拟化模块1是用于实现服务端模块2和客户端模块3互连，并实现远程可视化操作的虚拟界面。

本实施例设计的产品精度高，可以利用信息处理模块4进行三维数据扫描，进而数控加工的产品与设计的产品基本一致。所设计产品的三维数据、数控加工代码、加工的模具等均可下次继续使用或修改以作它用。这样缩短了设计周期，提高了加工效率。同时，计算机数控装置上的客户端可对服务端进行虚拟化操作，实现资源共享和服务端的可视化操作，提高了加工效率。

实施例2：

为了实现实施例1的目的，本实施例进一步对各个模块进一步进行限定，本实施例中，服务端模块2为平板电脑、服务器或虚拟机；客户端模块3为人机界面、故障诊断器或可编程控制器；

信息处理模块4包括控制实施三维数据扫描、产品分析、三维设计、用ABAQUS进行有限元分析、优化三维图、设计产品模具、用编程软件获得加工代码、用vericut进行数控加工仿真，信息处理模块4是将这些功能集成到一起的一种模块，是实现本发明最关键的一个部件。

检验和修改模具模块6包括控制实施装配模具、试模并取样品、对样品进行三维数据扫描、将样品数据与产品数据进行对比。

实施例3：

本实施例提供一种模具的数字化设计加工系统的设计加工方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤一：建立服务端模块2和客户端模块3的虚拟通道，资源虚拟化模块1使得服务端模块2和客户端模块3通过网络互连，实现远程可视化操作控制，具体过程简化如下：

客户端模块1、2....n通过人机交互系统（HCI）向服务端模块1、2.....n发送登录请求；

服务端模块1、2.....n把自身的桌面图形信号发送至客户端模块1、2....n；

客户端模块1、2....n把服务端模块1、2....n的桌面信息复制到自己的桌面上，在虚拟界面上将服务端1、2....n与客户端1、2....n通过网络互连，实现远程可视化操作。

步骤二：利用信息处理模块4对产品进行三维数据扫描，并通过服务端模块2传递给客户端模块3呈现给用户，然后通过客户端模块3进行修正得到最终的三维模具图，并生成三维模具图的数控加工代码；

步骤四：使用步骤三获得的软模加工样品，利用信息处理模块4对软模加工的样品进行三维数据扫描；将软模的样品数据与产品的数据进行对比，若符合，进行下一步；若不符合要求，重新进行步骤二、步骤三和步骤四；

步骤五：利用符合要求的软模的样品数据加工硬模。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例进一步进行详细说明，上述步骤二的具体过程如下：

1）利用服务端模块2连接的信息处理模块4，对产品进行三维数据扫描，获得产品的各项参数，包括外观参数、结构参数，并将其信息压缩之后传送至客户端模块3；

2）客户端模块3将服务端模块2的信息解压之后来刷新虚拟界面的信息，从而达到更新自己的界面，将产品的三维扫描数据显示给用户；

4）利用服务端模块2连接的信息处理模块4的UGNX8.0界面，用UGNX8.0对产品进行三维设计，包括产品的结构设计和外观设计，并将其信息压缩之后传送至客户端模块3；

5）客户端模块3根据虚拟界面的信息更新自己的界面，更新为UGNX8.0界面，将产品的三维设计图显示给用户；

6）利用服务端模块2连接的信息处理模块4的有限元分析界面，用有限元分析软件ABAQUS对产品进行强度、硬度进行分析，若符合要求，进行下一步；若不符合要求，回到步骤4）；

7）客户端模块3将服务端模块2的有限元分析信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为ABAQUS界面，将产品的强度、硬度值显示给用户；

8）利用服务端模块2连接的信息处理模块4的moldflow界面上，用moldflow优化三维结构图，包括流道位置优化、排气管道优化、熔接痕优化、浇口大小及位置优化分析、模温控制及水道的布置优化、注塑工艺参数的优化、注塑潜在失效模式的仿真及其改进、模具结构设计优化；

9）客户端模块3将服务端模块2的三维结构图优化信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为moldflow界面，将产品优化结果显示给用户。

10）利用服务端模块2连接的信息处理模块4，在其UGNX8.0界面上，设计并绘制产品的三维模具图；

11）客户端模块3将服务端模块2的三维模具图信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将产品的三维模具图显示给用户；

12）在服务端模块2的UGNX8.0界面上，用编程软件获得三维模具图的数控加工代码；即利用服务端模块2连接的信息处理模块4获得三维模具图的数控加工代码；

13）客户端模块3将服务端模块2的三维模具图的数控加工代码信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将三维模具图的数控加工代码显示给用户。

所述的步骤二中得到三维模具图的数控加工代码后，利用服务端模块2连接的信息处理模块4的数控仿真软件vericut界面上，用vericut对模具进行数控机床的加工仿真；若不符合要求，则重新回到步骤（8）；若符合要求，则客户端模块3将服务端模块2的加工仿真信息进行解压，更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为verdict界面，将数控机床的加工仿真图显示给用户。

实施例5：

进一步地，服务端模块2可与多台本地计算机数控装置的客户端模块3，进行互联以进行交互，同时，本地数控该装置的客户端模块3也可与多个服务器进行互联，因此没本实施例中，步骤二中的服务端模块2和客户端模块3均是一个或者多个，服务端模块2和客户端模块3之间是一对一关系，或者是一对多关系，或者是多对一关系，并且可以同时进行，从而实现资源共享。。

实施例6：

本实施例提供一套完整的模具的数字化设计加工方法，如图2所示，具体如下：（本实施例中的客户端指一个客户端模块3，服务端指一个服务端模块2与信息处理模块的结合体）

（1）客户端1、2....n通过人机交互系统（HCI）向服务端1、2.....n发送登录请求。

（2）服务端1、2.....n把自身的桌面图形信号发送至客户端1、2....n。

（3）客户端1、2....n把服务端1、2....n的桌面信息复制到自己的桌面上，在虚拟界面上将服务端1、2....n与客户端1、2....n通过网络互连，实现远程可视化操作。

（4）打开服务端1的三维数据扫描界面，对产品进行三维数据扫描，获得产品的各项参数，包括外观参数、结构参数，并将其信息压缩之后传送至客户端1。

（5）客户端1将服务端1的信息解压之后来刷新虚拟界面的信息从而达到更新自己的界面，将产品的三维扫描数据显示给用户。

（6）用户根据扫描结果对产品进行分析。分析包括是否倒圆角、拔模斜度的范围、表面质量效果。

（7）打开服务端2的UGNX8.0界面，用UGNX8.0对产品进行三维设计，包括产品的结构设计和外观设计，并将其信息压缩之后传送至客户端1。

（8）客户端1根据虚拟界面的信息更新将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将产品的三维设计图显示给用户。

（9）打开服务端3的有限元分析界面，用有限元分析软件ABAQUS对产品进行强度、刚度等分析。若不符合要求，回到（7）。

（10）客户端1将服务端3的信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为ABAQUS界面，将产品的强度、硬度值显示给用户。

（11）同时在服务端4的moldflow界面上，用moldflow优化三维结构图。包括流道位置优化、排气管道优化、熔接痕优化、浇口大小及位置优化分析、模温控制及水道的布置优化、注塑工艺参数的优化、注塑潜在失效模式的仿真及其改进、模具结构设计优化。

（12）客户端1将服务端4的信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为moldflow界面，将产品优化结果显示给用户。

（13）在服务端5的UGNX8.0界面上，设计并绘制产品的三维模具图。

（14）客户端1将服务端5的信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将产品的三维模具图显示给用户。

（15）在服务端5的UGNX8.0界面上，用编程软件获得三维模具图的数控加工代码。

（16）客户端1将服务端5的信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将三维模具图的数控加工代码显示给用户。

（17）在服务端6的数控仿真软件vericut界面上，用vericut对模具进行数控机床的加工仿真。若不符合要求，则回到步骤（11）。

（18）客户端1将服务端6的信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为vericut界面，将数控机床的加工仿真图显示给用户。

（19）用户将服务端1、2.....n编程软件生成的加工代码传至客户端1、2.......n所在的数控机床上进行加工，实现了资源共享。

（20）加工完成后，将模具的各个零部件进行组装，装配模具。

（21）试模并获得软模。

（22）在服务端1的三维数据扫描界面上，对软模加工的样品进行三维数据扫描。

（23）将软模的样品数据与产品的数据进行对比。若不符合要求，回到步骤（11）。

（24）加工硬模。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种模具的数字化设计加工系统的设计加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：建立服务端模块（2）和客户端模块（3）的虚拟通道，资源虚拟化模块（1）使得服务端模块（2）和客户端模块（3）通过网络互连，实现远程可视化操作控制；

步骤二：利用信息处理模块（4）对产品进行三维数据扫描，并通过服务端模块（2）传递给客户端模块（3）呈现给用户，然后通过客户端模块（3）进行修正得到最终的三维模具图，并生成三维模具图的数控加工代码；

步骤四：使用步骤三获得的软模加工样品，利用信息处理模块（4）对软模加工的样品进行三维数据扫描；将软模的样品数据与产品的数据进行对比，若符合，进行下一步；若不符合要求，重新进行步骤二、步骤三和步骤四；

步骤五：利用符合要求的软模的样品数据加工硬模；

所述的步骤二的具体过程如下：

4）利用服务端模块连接的信息处理模块的UGNX8.0界面，用UGNX8.0对产品进行三维设计，包括产品的结构设计和外观设计，并将其信息压缩之后传送至客户端模块；

5）客户端模块根据虚拟界面的信息更新自己的界面，更新为UGNX8.0界面，将产品的三维设计图显示给用户；

6）利用服务端模块连接的信息处理模块的有限元分析界面，用有限元分析软件ABAQUS对产品进行强度、硬度进行分析，若符合要求，进行下一步；若不符合要求，回到步骤4）；

7）客户端模块将服务端模块的有限元分析信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为ABAQUS界面，将产品的强度、硬度值显示给用户；

8）利用服务端模块连接的信息处理模块的moldflow界面上，用moldflow优化三维结构图，包括流道位置优化、排气管道优化、熔接痕优化、浇口大小及位置优化分析、模温控制及水道的布置优化、注塑工艺参数的优化、注塑潜在失效模式的仿真及其改进、模具结构设计优化；

9）客户端模块将服务端模块的三维结构图优化信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为moldflow界面，将产品优化结果显示给用户；

10）利用服务端模块连接的信息处理模块，在其UGNX8.0界面上，设计并绘制产品的三维模具图；

11）客户端模块将服务端模块的三维模具图信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将产品的三维模具图显示给用户；

12）在服务端模块的UGNX8.0界面上，用编程软件获得三维模具图的数控加工代码；即利用服务端模块连接的信息处理模块获得三维模具图的数控加工代码；

13）客户端模块将服务端模块的三维模具图的数控加工代码信息解压之后，来更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为UGNX8.0界面，将三维模具图的数控加工代码显示给用户；

所述的步骤二中得到三维模具图的数控加工代码后，利用服务端模块连接的信息处理模块的数控仿真软件vericut界面上，用vericut对模具进行数控机床的加工仿真；若不符合要求，则重新回到步骤8）；若符合要求，则客户端模块将服务端模块的加工仿真信息进行解压，更新虚拟界面的信息，从而将自己的界面更新为verdict界面，将数控机床的加工仿真图显示给用户。

2.如权利要求1所述的一种模具的数字化设计加工系统的设计加工方法，其特征在于：所述的步骤二中的服务端模块（2）和客户端模块（3）均是一个或者多个，服务端模块（2）和客户端模块（3）之间是一对一关系，或者是一对多关系，或者是多对一关系。

3.如权利要求1所述的一种模具的数字化设计加工系统的设计加工方法，其特征在于：该方法采用的模具的数字化设计加工系统，包括对产品进行信息采集、处理的传递的信息处理模块（4）和服务端模块（2），服务端模块（2）通过资源虚拟化模块（1）连接着用于对产品信息进行显示和改进的客户端模块（3），客户端模块（3）连接着用于控制加工软模的数控加工模块（5），数控加工模块（5）又连接着对模具进行修正的检验和修改模具模块（6），检验和修改模具模块（6）连接着信息处理模块（4）进行信息反馈，检验和修改模具模块（6）还连接着加工硬模的加工硬模模块（7）；

所述的资源虚拟化模块（1）通过网络连接服务端模块（2）和客户端模块（3），资源虚拟化模块（1）是用于实现服务端模块（2）和客户端模块（3）互连，并实现远程可视化操作的虚拟界面；

所述的服务端模块（2）为平板电脑、服务器或虚拟机；

所述的客户端模块（3）为人机界面、故障诊断器或可编程控制器；

所述的信息处理模块（4）包括控制实施三维数据扫描、产品分析、三维设计、有限元分析、优化三维图、设计产品模具、获得加工代码、数控加工仿真；

所述的检验和修改模具模块（6）包括控制实施装配模具、试模并取样品、对样品进行三维数据扫描、将样品数据与产品数据进行对比。