模具模块化集创新设计

第1章 模块化及创新设计概述/ 1

1.1　模块化设计的概念、意义/ 1

1.1.1　模块化设计概念、形成及发展 / 1

1.1.2　模块化设计的技术、经济意义 / 2

1.2　模块化设计的研究与应用综述/ 4

1.2.1　模块化设计的研究内容及其研究现状 / 5

1.2.2　模块化设计技术的应用 / 9

1.2.3　模块化设计的发展趋势 / 10

1.3　主要的创新设计方法/ 11

1.4　发明问题解决理论（TRIZ）/ 12

1.4.1　TRIZ的定义及发展 / 12

1.4.2　TRIZ的主要方法、工具与发展方向 / 15

1.4.3　应用TRIZ解决问题的体系结构 / 18

1.4.4　发明问题解决算法（ARIZ） / 21

1.4.5　技术冲突及解决原理 / 23

1.4.6　物理冲突及其解决原理 / 34

1.4.7　物-场分析及76种标准解 / 37



第2章 模具广义模块化设计原理和方法/ 59

2.1　基于模块的模具产品族派生原理/ 59

2.1.1　基于刚性模块的产品族派生 / 59

2.1.2　基于广义模块的产品族派生 / 60

2.2　基于产品平台的模具广义模块化设计原理/ 60

2.2.1　模具产品平台相关定义 / 60

2.2.2　模具模块化产品平台的特点 / 61

2.2.3　基于产品平台的模具广义模块化设计过程 / 62

2.2.4　基于模块矩阵的模具产品平台规划 / 68

2.2.5　基于产品平台的模块化产品方案设计 / 70

2.3　产品平台构建方法研究/ 75



第3章 模具模块化设计技术/ 83

3.1　模具成型概述/ 84

3.1.1　注塑模具 / 84

3.1.2　压铸模具 / 91

3.1.3　冲压模具 / 96

3.1.4　模具技术发展趋势 / 100

3.2　模具产品工艺流程/ 102

3.3　模具产品功能分解/ 104

3.3.1　功能分解的基本原理 / 104

3.3.2　模具产品功能模块划分 / 105

3.4　模具产品模块划分技术/ 106

3.4.1　功能模块划分方法 / 106

3.4.2　模具产品功能模块划分 / 108

3.4.3　功能模块与结构模块 / 108



第4章 基于产品平台的注塑模具广义模块结构及其定制技术研究/ 110

4.1　模具模块结构设计的类型/ 110

4.2　模具广义模块设计/ 111

4.2.1　模具广义模块 / 111

4.2.2　基于相似特征聚类的广义模块创建原理 / 114

4.2.3　模具广义模块创建 / 116

4.3　模具广义模块参数化几何建模/ 118

4.3.1　参数化造型概述 / 118

4.3.2　模具广义模块参数化几何建模 / 118

4.3.3　模具模块有限元建模 / 120

4.4　基于产品平台的注塑模具产品定制技术/ 120

4.4.1　基于广义模块的模块定制 / 120

4.4.2　基于产品平台的注塑模具产品定制 / 121

4.5　模块接口设计/ 122

4.5.1　模块接口的概念与性质 / 122

4.5.2　模块接口的设计过程及其系列化、标准化 / 123

4.5.3　注塑模具模块接口的类型及其标准化 / 124

4.5.4　注塑模具模架类型及其标准化 / 125

4.5.5　注塑模具流道生成标准化 / 141



第5章 基于CBR技术的注塑模具模块划分/ 153

5.1　CBR技术用于注塑模具模块划分的可行性分析/ 153

5.2　基于CBR模具范例检索自动匹配算法/ 155

5.2.1　注塑模具范例匹配属性设计 / 155

5.2.2　相似度算法 / 156

5.2.3　基于时间权重的范例匹配 / 157

5.2.4　特征权重的调整 / 157

5.2.5　检索过滤机制 / 157

5.2.6　注塑模具库案例结构信息数据获取 / 158

5.3　基于CBR技术的注塑模具模块划分方法/ 158

5.4　基于CBR技术的注塑模具模块划分实体模型/ 161

5.5　基于CBR技术的注塑模具模块划分实例/ 167



第6章 注塑模具柔性模块化编码技术研究/ 172

6.1　注塑成型原理与制造工艺/ 172

6.1.1　注塑模具的CAD工艺 / 172

6.1.2　注塑模具的CAE工艺 / 175

6.1.3　注塑模具的CAM工艺 / 176

6.2　注塑模具模块化原理及功能模块创建/ 177

6.3　模块的编码/ 181

6.3.1　编码的基本原则 / 181

6.3.2　模块编码规则 / 181

6.3.3　注塑模具功能模块编码 / 182

6.4　注塑模具模块化设计举例/ 183

6.4.1　分析塑件 / 184

6.4.2　对模具各系统进行编码 / 184



第7章 面向广义模块化设计的模具产品数据建模/ 186

7.1　产品建模技术研究概况/ 186

7.1.1　产品数据建模 / 186

7.1.2　面向对象的产品建模方法 / 187

7.2　基于产品平台的模具产品族信息构成/ 188

7.3　基于UML的模具产品数据模型创建/ 190

7.3.1　UML标准建模语言 / 190

7.3.2　基于UML的模具产品数据模型 / 190

7.3.3　模具广义模块设计知识信息建模 / 191



第8章 TRIZ智能支持若干方法研究及在注塑模具设计中的应用/ 197

8.1　方案设计智能决策支持系统/ 197

8.1.1　智能决策支持系统概述 / 197

8.1.2　方案设计智能决策支持系统的特点 / 198

8.1.3　方案设计IDSS中亟待解决的问题和发展方向 / 198

8.2　基于TRIZ的方案设计智能决策支持系统/ 199

8.2.1　TRIZ智能决策支持系统的研究内容 / 199

8.2.2　TRIZ智能决策支持系统设计的总体原则和要求 / 202

8.3　TRIZ智能决策支持系统的问题求解/ 203

8.3.1　TRIZ智能决策支持系统方案生成的规则推理方法 / 203

8.3.2　TRIZ智能决策支持系统设计方案生成的实例推理方法 / 205

8.3.3　TRIZ智能决策支持系统的方案评价 / 208

8.3.4　TRIZ智能决策支持系统的方案决策 / 210

8.3.5　以三通管件注塑模具为实例的改进方案设计应用举例 / 215

8.4　基于TRIZ物体分析的电器外壳注塑模具浇注系统创新设计举例/ 223

8.4.1　电器外壳注塑模具浇注系统的特征要素 / 227

8.4.2　电器外壳注塑模具浇注系统物-场模型的建立 / 227

8.4.3　电器外壳注塑模具浇注系统物-场模型的变换 / 229

8.4.4　电器外壳注塑模具浇注系统的创新方案 / 230

8.4.5　电器外壳注塑模具浇注系统创新方案的模拟对比 / 231

8.5　基于可拓学-TRIZ矛盾系统的注塑模具温度调节系统创新方案设计/ 234

8.5.1　TRIZ矛盾矩阵和OTSM-TRIZ矛盾系统的缺陷 / 235

8.5.2　可拓学-TRIZ矛盾系统的模型 / 237

8.5.3　电器外壳注塑模具温度调节系统的矛盾解决思路 / 240

8.5.4　基于转换桥方法的手机外壳注塑模具温度调节系统的矛盾解决 / 241

8.5.5　基于资源应用方法的电器外壳注塑模具温度调节系统的矛盾解决 / 243

8.5.6　电器外壳注塑模具温度调节系统创新设计方案 / 245

8.5.7　电器外壳注塑模具温度调节系统创新设计方案的验证 / 248



第9章 基于TRIZ的汽车覆盖件模具模块化设计/ 250

9.1　汽车覆盖件模具设计技术/ 252

9.2　汽车覆盖件模具结构设计规则/ 253

9.3　汽车覆盖件模具零件设计规则/ 256

9.4　汽车覆盖件模具零件装配设计原则/ 258

9.5　汽车覆盖件模具模块化设计结构框架设计/ 259

9.5.1　模块化结构设计的知识表示 / 259

9.5.2　汽车覆盖件模具模块化设计结构框架 / 260

9.6　汽车覆盖件模块结构参数化设计/ 261

9.6.1　模块参数化建模设计的原理 / 261

9.6.2　参数化建模设计的方法 / 262

9.6.3　参数化模型的建立 / 264

9.6.4　模具模块事例库的知识结构 / 266

9.7　汽车覆盖件模具模块化方法/ 266

9.7.1　汽车覆盖件拉延模的典型结构 / 267

9.7.2　汽车覆盖件模具的模块化 / 267

9.8　汽车覆盖件模具模块化设计/ 269

9.8.1　汽车覆盖件模块化设计单元开发环境 / 269

9.8.2　汽车覆盖件模块化设计单元的开发 / 271

9.8.3　汽车覆盖件模具三维实体模型管理功能 / 274

9.8.4　覆盖件模具各部件的自动化、智能化设计功能 / 275

9.8.5　覆盖件模具模块化设计单元的辅助功能 / 276

9.8.6　模块化设计单元工作流程 / 276

9.9　汽车覆盖件模具设计实例应用/ 277

9.9.1　某型号微型车翼子板拉延模具 / 277

9.9.2　某型号汽车前隔板冲压件拉延模具设计 / 281



参考文献 / 284