本發(fā)明涉及塑膠模具，尤其涉及一種塑膠模具設(shè)計(jì)方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、模具，作為制造工業(yè)中不可或缺的核心工具，專門用于精確、高效地生產(chǎn)各種零部件與制件，其應(yīng)用范圍極其廣泛，橫跨機(jī)械、電子、汽車制造、航空航天以及眾多其他高科技領(lǐng)域。模具設(shè)計(jì)不僅是這些行業(yè)實(shí)現(xiàn)大批量、高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)的基石，其核心目標(biāo)更在于通過(guò)精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，確保零部件的成型精度與一致性達(dá)到極致，從而在快速變化的制造業(yè)市場(chǎng)中占據(jù)關(guān)鍵地位。

2、模具設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜的任務(wù)，它涉及許多因素的考慮，材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析、冷卻系統(tǒng)布局等。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，合模面上的接觸壓力分布是非常重要的，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到模具的性能和使用壽命。而模具最終的合模面的接觸壓力，是由模具各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定的。因此，一種合理的設(shè)計(jì)方法對(duì)于確保模具的質(zhì)量和效率是非常重要的。

3、目前，在設(shè)計(jì)塑膠模具時(shí)，通常的做法是按照用戶的經(jīng)驗(yàn)，需要多次模擬和測(cè)試，缺乏科學(xué)的計(jì)算和優(yōu)化，這往往導(dǎo)致模具性能的下降和使用壽命的縮短。特別是，在考慮合模面上的接觸壓力分布時(shí)，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和算法，導(dǎo)致模具的性能和效率無(wú)法得到有效的保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種塑膠模具設(shè)計(jì)方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)有效地計(jì)算模具合模面接觸壓力分布，并據(jù)此設(shè)計(jì)緩沖機(jī)制，提高模具的性能和效率。

2、第一方面，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種塑膠模具設(shè)計(jì)方法，包括：

3、獲取塑膠件的初始三維模型、型芯、坐標(biāo)原點(diǎn)，以及確定模具的澆口位置和大??；

4、計(jì)算所述型芯每一條邊界線的厚度，確定型芯形狀數(shù)據(jù)；

5、判斷所述型芯的邊界線是否相交，若相交則按照大小順序依次對(duì)相交的邊界線進(jìn)行剪切，直到完成所有線的剪切，得到裁剪三維模型；若不相交則找出所有夾角小于預(yù)設(shè)的第一角度閾值的相鄰平面進(jìn)行剪切，得到裁剪三維模型；其中，所述夾角為所述型芯的形狀中所有平面之間的夾角；

6、計(jì)算所述型芯的接觸壓力值，并當(dāng)所述接觸壓力值大于預(yù)設(shè)的型芯材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，則對(duì)所述型芯的厚度進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)調(diào)整后的型芯厚度重新計(jì)算直到所述接觸壓力值小于所述屈服強(qiáng)度；

7、根據(jù)所述接觸壓力值和所述型芯形狀數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模具緩沖值；

8、根據(jù)所述接觸壓力值和所述調(diào)整后的型芯厚度，計(jì)算得到模具鎖模力；

9、基于所述裁剪三維模型、所述型芯形狀數(shù)據(jù)、以及所述模具的澆口位置和大小、所述模具緩沖值以及所述模具鎖模力進(jìn)行生成操作，得到所述塑膠件的模具設(shè)計(jì)方案。

10、在一種可選的實(shí)施方式中，所述確定所述模具的澆口位置和大小，包括：

11、計(jì)算所述塑膠件的重量；

12、在所述型芯中減去與所述塑膠件重量相等的塑料的重量和體積；

13、在所述型芯的剩余部分確定所述模具的澆口位置和大小。

14、在一種可選的實(shí)施方式中，所述計(jì)算所述型芯每一條邊界線的厚度，確定所述型芯形狀數(shù)據(jù)，包括：

15、設(shè)置所述型芯每一條邊界線的初始厚度；

16、由所述型芯每一條邊界線的終點(diǎn)開(kāi)始，線性計(jì)算至所述型芯的坐標(biāo)原點(diǎn)，得到所述型芯每一條邊界線的厚度；

17、由所述型芯每一條邊界線的厚度、所述型芯的三維模型、所述型芯的澆口高度和角度，確定型芯形狀數(shù)據(jù)。

18、在一種可選的實(shí)施方式中，所述若相交則按照大小順序依次對(duì)相交的邊界線進(jìn)行剪切，直到完成所有線的剪切，包括：

19、按照角度大小順序依次對(duì)所述相交的邊界線進(jìn)行剪切，得到新剪邊；

20、判斷所述新剪邊的邊界線夾角是否大于預(yù)設(shè)的第二角度閾值，若是，則剪切下一對(duì)相交的邊界線；若否，則再次剪切并判斷。

21、在一種可選的實(shí)施方式中，所述若不相交則找出所有夾角小于預(yù)設(shè)的第一角度的相鄰平面進(jìn)行剪切，包括：

22、計(jì)算所述型芯中所有相鄰平面之間的夾角；

23、對(duì)所有小于預(yù)設(shè)的第一角度閾值的夾角所在平面進(jìn)行剪切，直到不存在小于所述第一角度閾值的夾角。

24、在一種可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述接觸壓力值和所述型芯形狀數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模具緩沖值，包括：

25、根據(jù)以下公式計(jì)算所述模具緩沖值，

26、

27、

28、

29、

30、其中，為所述型芯的最終高度，為所述型芯與所述模具上模剛接觸點(diǎn)，為所述型芯到緩沖受壓面的初始距離，為所述型芯到緩沖受壓面的距離，為被壓縮的厚度，為所述型芯斜面的初始斜率，為所述型芯斜面的斜率，為成型曲面與所述模具之間的接觸壓力值，為自然對(duì)數(shù)，為所述模具緩沖值。

31、在一種可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述接觸壓力值和所述調(diào)整后的型芯厚度，計(jì)算得到模具鎖模力，包括：

32、根據(jù)以下公式計(jì)算所述模具鎖模力，

33、

34、

35、

36、

37、

38、其中，為成型曲面與所述模具之間的接觸壓力值，為所述型芯厚度的3次冪的累計(jì)系數(shù)，為所述型芯厚度的5次冪的累計(jì)系數(shù)，為所述型芯厚度的3次冪，為接觸面2的合力，為接觸面3的合力，為法向的所述模具鎖模力，為判斷該區(qū)域是否有所述模具鎖模力的參數(shù)。

39、在一種可選的實(shí)施方式中，所述線性計(jì)算至所述型芯的坐標(biāo)原點(diǎn)，得到所述型芯每一條邊界線的厚度，包括：

40、預(yù)先給定邊界線上若干個(gè)點(diǎn)的厚度值；

41、根據(jù)以下公式計(jì)算所述邊界線的厚度：

42、

43、其中，為所述邊界線上的某一點(diǎn)，為所述某一點(diǎn)的厚度值，為所述型芯的形狀參數(shù)，為所求的所述邊界線的厚度；

44、通過(guò)聯(lián)立方程組，求解得到，得到所述型芯每一條邊界線的厚度。

45、在一種可選的實(shí)施方式中，所述按照角度大小順序依次對(duì)所述相交的邊界線進(jìn)行剪切，得到新剪邊，包括：

46、確定所述相交的邊界線形成的邊界線夾角，兩條分界線分別記為第一待切線和第二待切線；

47、其中，所述第一待切線包含邊界點(diǎn)，所述第二待切線包含邊界點(diǎn)，并過(guò)點(diǎn)找到兩條所述待切線的夾角；

48、線段與平分所述邊界線夾角和所述夾角，并求和得到新角度;

49、線段與平分所述邊界線夾角和所述夾角，并求和得到新角度;

50、線段與平分所述邊界線夾角和所述夾角，并求和得到新角度;

51、根據(jù)以下公式計(jì)算新的所述邊界點(diǎn)，

52、

53、

54、其中，為所述第一待切線的理想的剪切增量，為所述第二待切線的理想的剪切增量；新的邊界點(diǎn)的取值范圍為，的取值范圍為；

55、根據(jù)新的所述邊界點(diǎn)，計(jì)算得到所述新剪邊。

56、第二方面，本發(fā)明提供了一種塑膠模具設(shè)計(jì)裝置，包括：

57、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取塑膠件的初始三維模型、型芯、坐標(biāo)原點(diǎn)，以及確定模具的澆口位置和大?。?/p>

58、形狀確定模塊，用于計(jì)算所述型芯每一條邊界線的厚度，確定型芯形狀數(shù)據(jù)；

59、裁剪模塊，用于判斷所述型芯的邊界線是否相交，若相交則按照大小順序依次對(duì)相交的邊界線進(jìn)行剪切，直到完成所有線的剪切，得到裁剪三維模型；若不相交則找出所有夾角小于預(yù)設(shè)的第一角度閾值的相鄰平面進(jìn)行剪切，得到裁剪三維模型；其中，所述夾角為所述型芯的形狀中所有平面之間的夾角；

60、厚度計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述型芯的接觸壓力值，并當(dāng)所述接觸壓力值大于預(yù)設(shè)的型芯材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，則對(duì)所述型芯的厚度進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)調(diào)整后的型芯厚度重新計(jì)算直到所述接觸壓力值小于所述屈服強(qiáng)度；

61、緩沖值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述接觸壓力值和所述型芯形狀數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模具緩沖值；

62、鎖模力計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述接觸壓力值和所述調(diào)整后的型芯厚度，計(jì)算得到模具鎖模力；

63、方案生成模塊，用于基于所述裁剪三維模型、所述型芯形狀數(shù)據(jù)、以及所述模具的澆口位置和大小、所述模具緩沖值以及所述模具鎖模力進(jìn)行生成操作，得到所述塑膠件的模具設(shè)計(jì)方案。

64、第三方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任意一項(xiàng)所述的塑膠模具設(shè)計(jì)方法。

65、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述中任意一項(xiàng)所述的塑膠模具設(shè)計(jì)方法。

66、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

67、本發(fā)明提供了一種塑膠模具設(shè)計(jì)方法，包括獲取塑膠件的初始三維模型、型芯、坐標(biāo)原點(diǎn)，以及確定模具的澆口位置和大小；計(jì)算所述型芯每一條邊界線的厚度，確定型芯形狀數(shù)據(jù)；判斷所述型芯的邊界線是否相交，若相交則按照大小順序依次對(duì)相交的邊界線進(jìn)行剪切，直到完成所有線的剪切，得到裁剪三維模型；若不相交則找出所有夾角小于預(yù)設(shè)的第一角度閾值的相鄰平面進(jìn)行剪切，得到裁剪三維模型；其中，所述夾角為所述型芯的形狀中所有平面之間的夾角；計(jì)算所述型芯的接觸壓力值，并當(dāng)所述接觸壓力值大于預(yù)設(shè)的型芯材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，則對(duì)所述型芯的厚度進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)調(diào)整后的型芯厚度重新計(jì)算直到所述接觸壓力值小于所述屈服強(qiáng)度；根據(jù)所述接觸壓力值和所述型芯形狀數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模具緩沖值；根據(jù)所述接觸壓力值和所述調(diào)整后的型芯厚度，計(jì)算得到模具鎖模力；基于所述裁剪三維模型、所述型芯形狀數(shù)據(jù)、以及所述模具的澆口位置和大小、所述模具緩沖值以及所述模具鎖模力進(jìn)行生成操作，得到所述塑膠件的模具設(shè)計(jì)方案。

68、所述方法通過(guò)設(shè)計(jì)一套算法對(duì)初始塑膠件和初始模具的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行多次計(jì)算，準(zhǔn)確有效地得到模具合模面接觸壓力分布，并據(jù)此設(shè)計(jì)緩沖機(jī)制，調(diào)整模具結(jié)構(gòu)、優(yōu)化材料分布，提高了模具的性能和效率。