（机械电子工程专业论文）基于solidworks的落料拉深复合模cad设计.pdf

基于s o l i d w o r k s 的落料拉深复合模c a d 设计 摘要 随着工业发展，冲压模具的应用越来越广泛。同时由于产品更新换代的速 度的加快，除了要保证模具设计质量以外，对模具设计效率的要求也越来越高。 本文研究就是以提高模具设计的效率和自动化程度为出发点。 本文以生产盒形制件的落料拉深复合模具为研究对象，以s o l i d w o r k s 2 0 0 7 为设计平台，以v i s u a lb a s i c6 0 为编程工具，以m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 为 数据库管理系统，实现了模具各组成零件的参数化设计以及二次开发，并建立 了模具标准件库。 本文首先详细阐述了落料拉深复合模的工艺设计与结构设计过程，对拉深 凸模、落料凹模、落料拉深凸凹模等模具主要成形零件以及各种标准零件进行 设计计算和选择，基本上确定了落料拉深复合模的整体结构框架。 本文分析研究了s o l i d w o r k s 软件的参数化设计原理及其关键技术和二次开 发方法；应用v b 6 0 作为开发环境完成了盒形制件和落料拉深复合模的主要成 形零件的参数化设计。用户只需在v b 界面中修改参数即可完成盒形制件和模 具主要成形零件相应的三维参数化建模，从而避免了繁琐的修改模型尺寸的过 程，增加了设计自动化程度，使设计效率大大提高。 本文研究开发了落料拉深复合模的标准件库。利用s o l i d w o r k s 软件的配置 功能和二次开发技术等两种方法建立了标准件库。所建立的标准件库，不仅可 以被盒形制件系列产品的冲压模具调用，还可以为其它冲压模具设计提供共享 资源，能够有效地减少了模具设计中的重复性工作，提高了设计效率，缩短了 产品的设计周期，对于提高企业的市场竞争力有着现实的意义。 本文还研究了在s o l i d w o r k s 环境下的模具虚拟装配技术，并完成了落料拉 深复合模完整的虚拟装配过程。利用s o l i d w o r k sa n i m a t o r 插件实现了模具装 配和拆卸过程的动态模拟演示，并且生成了a v i 文件，播放更加方便。 关键词：落料拉深复合模；s o l i d w o r k s ；参数化设计；二次开发；标准件库 t h ec a d d e s i g no fc o m p o u n dd i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n g b a s e do ns o l i d w o r k s a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ei n d u s t r y ，t h es t a m p i n gd i ei sa p p l i e dm o r ea n dm o r e e x t e n s i v e l y m e a n w h i l e ，t h es p e e du po fi n d u s t r i a lp r o d u c t su p d a t eh a sp u tf o r w a r dh i g h r e q u e s tt ot h ed e s i g n i n gq u a l i t ya n de f f i c i e n c yo fd i e ，e x c e p tt h a tg u a r a n t e eq u a l i t yo fd e s i g n o fd i e t h i sp a p e rt a k ei m p r o v i n ge f f e c t i v e l yt h ea u t o m a t i c i t yo fd i e d e s i g na sas t a r t i n g p o i n t t h er e s e a r c ho b j e c ti nt h i st h e s i si st h ec o m p o u n dd i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n gu s e df o r b o x 。t y p ec o m p o n e n t ，i t sp a r a m e t e r i z e dd e s i g na n ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n tc o u l db er e a l i z e d ， a n di t ss t a n d a r d p a r t sl i b r a r yh a v e b e e ne s t a b l i s h m e n t e db a s e do ns o l i d w o r k si n t h i s t h e s i s t h es y s t e mr e g a r d ss o l i d w o r k s2 0 0 7a st h ed e s i g n i n gp l a t f o r ma n dv i s u a lb a s i c 6 0a s t h ep r o g r a m m i n gt o o lt od e v e l o p t h i sp a p e rf i r s t e x p l a i n si nd e t a i l t h ep r o c e s sd e s i g n a n dt h es t r u c t u r ed e s i g no f c o m p o u n dd i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n g ，a n dt h e nm a k e sd e s i g ns e l e c t i o na n dc a l c u l a t i o nf o r m a i nf o r m i n gp a r t sa n dv a r i o u ss t a n d a r dp a r t s ，s u c ha sd r a w i n gp u n c h ，b l a n k i n gf e m a l ed i e ， c o n v e xa n dc o n c a v ed i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n g t h eo v e r a l lf r a m e w o r ko fc o m p o u n dd i e f o rb l a n k i n ga n dd r a w i n gh a sb e e nb a s i c a l l yd e f i n e d d u et ob o x - s h a p ep a r ti sm u l t ip r o d u c t ，i t ss i z eo fs t r u c t u r ei sr e n e w e dm o r er a p i d l y , a n d t h ed i e si sa l s oc h a n g e d t h ep r i n c i p l eo fp a r a m e t r i cd e s i g na n dk e yt e c h n o l o g y , a n dm e t h o d s o fs e c o n d a r y d e v e l o p m e n ta r ei n t r o d u c e d ，i t i st h e e m p h a s i so ft h ep a s s a g e i nv b 6 0 c i r c u m s t a n c e ，p a r a m e t e r i z e dd e s i g no fb o x s h a p ep a r ta n dm a i nf o r m i n gp a r t so fc o m p o u n d d i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n gh a v eb e e ni m p l e m e n t e d t h ed e s i g n e ro n l yn e e d st o m o d i f y p a r a m e t e r st oc o m p l e t ep a r a m e t r i cd e s i g no fv a r i o u sp a r t s b e c a u s et e d i o u sm o d i f i c a t i o no f s i z eo fm o d e la r ea v o i d e d ，t h i ss y s t e mi m p r o v e st h el e v e lo f a u t o m a t i o no fc o m p o u n dd i ef o r b l a n k i n ga n dd r a w i n gd e s i g ng r e a t l y d u et oal a r g en u m b e ro fs t a n d a r dp a r t sb e i n gu s e dr e p e a t e d l yi nt h ep r o c e s so fc o m p o u n d d i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n gd e s i g n i n g ，i t ss t a n d a r dp a n sl i b r a r yh a v eb e e ne s t a b l i s h m e n t e d ， i ti sa n t h e re m p h a s i so ft h ep a s s a g e t h i sl i b r a r yn o to n l yc a nb ec a l l e db ys t a m p i n gd i eo f b o x s h a p ep r o d u c t ，b u ta l s oc a np r o v i d es h a r e dr e s o u r c ew i t hs i m i l a rs t a m p i n gd i e i tc a n r e d u c ed u p l i c a t ew o r ki nd e s i g np r o c e s sa n di m p r o v ed e s i g ne f f i c i e n c yl a r g e l y a n di ti so f p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oi m p r o v i n gt h ec o m p e t i t i v ec o m p e t e n c eo ft h ec o r p o r a t i o n m o u l d sv i r t u a la s s e m b l yi ns o l i d w o r k sw a ss t u d i e di nt h ep a p e r a n dc o m p l e t ep r o c e s s o fc o m p o u n dd i e f o rb l a n k i n ga n dd r a w i n gi sc o m p l e t e d i na d d i t i o n ，t h ed y n a m i ca n a l o g d i s p l a yf o rt h ep r o c e s so fm o u l d sa s s e m b l ya n dd i s a s s e m b l yw e r er e a l i z e db ys o l i d w o r k sa n d i i a n i m a t o r a n i m a t o r , a n di t sa v if i l ew a sg e n e r a t e d p l a y i n gt h ef i l ei sm o r ec o n v e n i e n t k e yw o r d ：c o m p o u n dd i ef o rb l a n k i n ga n dd r a w i n g ；s o l i d w o r k s ：p a r a m e t r i cd e s i g n ； s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ；s t a n d a r dp a r t sl i b r a r y i i i 插图清单 图l l 冲压零件的影响因素4 图3 1盒形制件简图图3 2 毛坯尺寸图1 4 图3 3 落料制件图3 4 拉深制件l7 图3 5 落料凹模的简图和实体图1 8 图3 - 6 拉深凸模的简图和实体图1 9 图3 7 落料拉深凸凹模的简图和实体图1 9 图3 8压边圈的简图和实体图2 0 图3 - 9 卸料板的简图和实体图2 l 图3 1 0 推件块简图和实体图2 1 图3 1 1上模座的简图和实体图2 3 图3 1 2 下模座的简图实体图2 3 图3 1 3 模具装配总图2 4 图4 1冲压模组成零件2 6 图4 2 系列零件设计表生成方法2 8 图4 3原零件图4 4 新配置的零件2 9 图4 5 上模座简图图4 6 上模座“草图1 ”中的尺寸名称3 0 图4 7 在上模座“草图1 中编辑尺寸名称3 0 图4 8“上模座x l s ”e x c e l 文件：3l 图4 9 添加方程式 图4 1 0上模座零件生成的配置3 2 图4 11下模座及其配置 图4 1 2 模柄及其配置3 2 图4 1 3 导柱及其配置图4 1 4 导套及其配置3 2 图4 1 5 挡料销及其配置图4 1 6 卸料螺钉及其配置3 3 图4 17 压缩弹簧及其配置图4 18 橡胶及其配置3 3 图4 1 9 调用下模座的界面设计3 6 图4 2 0 下模座调用过程3 7 图5 1参数化驱动的模具变型设计流程3 8 图5 2 盒形件尺寸与尺寸名称图5 3盒形件v b 程序窗体的界面设计4 0 图5 4 毛坯件尺寸与尺寸名称图5 5 毛坯件v b 程序窗体的界面设计4 2 图5 - 6 落料凹模的主要尺寸与尺寸名称图5 7 毛坯件v b 程序窗体的 界面设计4 3 图5 8 拉深凸模的主要尺寸与尺寸名称图5 9 毛坯件v b 程序窗体的 界面设计4 5 图5 1 0 落料拉深凸凹模主要尺寸与尺寸名称图5 1 1落料拉深凸凹模v b 窗 体界面设计4 7 图5 1 2 下模座的尺寸名称4 9 图5 1 3 下模座v b 程序窗体界面设计图5 1 4 下模座数据表5 0 图5 1 5 “下模座e x e 文件5 2 图5 16 “上模座e x e ”文件5 4 图5 1 7 “导柱e x e 文件图5 1 8 “导套e x e 文件5 5 图5 1 9 “挡料销e x e 文件图5 2 0 “橡胶e x e ”文件5 7 图5 21 “卸料螺钉e x e 文件5 8 图5 2 2 凸缘式模柄的尺寸名称5 8 v m 图5 2 3 “凸缘式模柄e x e 文件6 0 图5 2 4 “压缩弹簧e x e ”文件一6 l 图6 1下模座的装配过程6 4 图6 2 上模座的装配过程6 5 图6 3落料拉深复合模的的弹顶装置总装图6 6 图6 4 落料拉深复合模总装图图6 5落料拉深复合模装配体剖视图 6 7 图6 6 落料拉深复合模装配体的爆炸视图6 8 图6 7动画窗口6 9 图6 8 “选择动画类型 对话框图6 - 9 “保存动画文件”对话框6 9 i x 独创性声明 本人卢明所节交的学位论文是本人在导师指导卜进行的研究l ：作及研究成果。据我所知，除 了文中特别加以标忠和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得金旦墨：! ：些厶堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同i ：作过的 同忠对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 敝作者擗拟群签字隰砷年纠秒日 学位论文版权使用授权书 本学何论文作者完全了解合肥1 ：业人学有关保留、使川学位论文的规定，有权保留丌：向 国家有关部fj 或机构送交论文的复印f ，l ：和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权合肥l ：业厶 学可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采川影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密斤适川本授权i5 ) 学位论文作者签名： 厦群 i 签字日期多彬9 年4 月，口日 导师签名： 一划：哆牛月f 尸目 学位论文作者毕业后去向：骂核毅炜 j 一作单位：永岔咖7 私生录鲜举彬乞 通讯煳k 黼州希聿厅、南蘑饼手 嶙i | 丐8 呱o o6 毛) 邮编：工罗9c 夕c ，p 致谢 本课题是在导师朱家诚教授悉心教导、严格要求和大力支持下完成的。从论文的 选题、方案论证到论文的撰写和修改过程中，都倾注了朱老师的大量心血。朱老师渊 博的学识，严谨的治学态度，创新的精神，诚恳和平易近人的品格让我受益非浅，为 我树立了终身学习的榜样。值此论文完稿之际，谨向辛勤培养和无私帮助自己的导师 致以崇高的敬意和由衷的感谢! 在论文撰写和论文排版、打印过程中，得到了李方、储颖等同学的大力帮助，这 里对他们表示诚挚的感谢! 衷心感谢机汽学院和研究生部的各位老师对我的关心与帮助! 感谢我单位的同事在我读研期间给予的支持与帮助! 同时对参加本论文评审和答辩的各位专家、评委和老师们表示深深的感谢! 最后，谨向我的父母、爱人、女儿表示深深的感谢，感谢他们对我的全力支持和 鼓励。 i v 第一章绪论 在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。它是以其特定 的形状通过一定方式将原材料加工成为零件。采用模具成形方法生产零件，具 有优质、高效、省料、低成本等优点，因此在国民经济各个部门，尤其是在机 械制造、汽车、家用电器、仪器仪表、石油化工、轻工产品等工业部门得到了 极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在汽车、飞机、电机电器、 仪器仪表等机电产品中占7 0 ；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占8 0 以上；在手表、洗衣机、电冰箱等轻工产品中占8 5 以上。 随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要 求，更是日趋精美。由于每副模具是特定产品零件生产用的专用工装，因此， 模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸及其精度、表面质量要求以及成型工 艺条件的变化而变化的。所以，每副模具都必须进行创造性的设计。 1 1 模具工业的地位及现状 模具工业是国民经济的重要基础工业，也称为“工业之母 ，几乎所有的工 业门类均涉及模具技术，约7 0 的工业制品直接或间接地依靠模具加工成型。 同时，模具又是“效益的放大器 ，模具生产出来的产品的价值，往往是模具自 身价值的几十倍、上百倍。 模具工业的快速发展，对模具制造技术不断提出更高、更新的要求。世界 上一些工业发达的国家，模具制造技术的发展非常迅速。模具生产技术水平的 高低，已经成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。因为模具在很 大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。早在1 9 8 4 年，我国 就成立了全国模具工业协会。1 9 8 9 年在国务院颁布的关于当前产业政策要点 的决定中，模具就被列为机械工业技术改造序列的首位。在国务院2 0 0 0 年颁 布的当前国家鼓励发展的产业，产品和技术目录中，信息产业、机械工业、 汽车工业、轻纺工业四大领域均把模具放在重要位置【2 j 。 经过多年的建设与努力，我国的模具工业已初具规模，取得了相当成就。 到目前为止，我国己制定了模具技术国家标准5 0 多项、近3 0 0 多个标准号。许 多研究机构和大专院校都已经开始进行模具技术的研究和开发，为我国的经济 建设输送了大批人才1 3 1 。据资料统计，我国己拥有2 万多家模具生产企业，年 产值超过3 0 0 亿元。 目前，我国某些模具产品已接近或达到国际水平。例如在冲压模具方面， 我国设计和制造的电动机定转子硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子电器 行业用的5 0 余位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品 的技术水平i lj 。 虽然我国模具制造技术已取得很大发展，但是与发达国家相比还存在较大 的差距。我国模具制造的专业化和标准化程度较低，模具专业化程度小于2 0 ， 而标准化程度也只有3 0 左右，而发达国家一般为8 0 左右1 3 l ；模具品种少， 生产效率较低，经济效益也不高；模具制造周期长，模具精度不高，与模具制 造业相适应的先进设备相对较少，c a d c a m 技术的普及率不高。我国生产的模 具普遍寿命较短，仅为国外模具寿命的l 5 1 3 ，模具材料和热处理是非常薄 弱的环节1 4j 。 1 2 模具c a d c a m 技术地位及现状 自2 0 世纪7 0 年代以来，随着计算机技术的日益发展，数控加工技术的广 泛应用，出现了c a d c a m 的全新技术。 c a d c a m 技术应用到模具领域后，出现了模具的计算机辅助设计 ( c a d ) 、计算机辅助制造( c a m ) 。模具c a d c a m 技术实质是模具设计与制 造的综合计算机化。在c a d c a m 系统中，产品的几何模型是关于产品的最基 本核心数据，并作为整个设计、计算、分析过程中最原始的数据，其结果可运 用数据库和网络技术将其存储和直接传送到生产制造环节的各有关方面，从而 实现设计和制造的一体化。 模具c a d c a m 技术从根本上改变了设计模具、制造模具时用手工绘图， 凭图组织整个生产的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交叉设计，用数 据文件发展产品，在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、 工艺设计、工艺装备、数控加工、质量控制、编印产品维护手册等。 模具c a d c a m 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。它之所以能很 快地得到发展和广泛的应用，主要是它具有如下的一些特点： ( 1 ) 缩短了模具产品的设计与制造周期。 模具属于单件、小批量产品，传统的模具设计约为模具总工时的2 0 左右， 模具设计工作量大，周期长。引入模具c a d 技术以后，设计工作可以借助计 算机完成，并自动绘制模具装配图和零件图，大大缩短了模具制造周期。 ( 2 ) 提高了模具精度和设计质量。 模具c a m 技术可以完成形状复杂的模具型腔的自动加工、计算机辅助编 程、工艺准备和生产准备过程等工作，减少了人为主观因素的影响，提高了模 具精度和设计质量。 ( 3 ) 可以积累模具设计与制造的经验及便于检索资料。 使用模具c a d c a m 后，可以将每一种模具设计的图纸、n c 数据、设计 数据等资料自动存储起来，以备再次进行类似模具设计时使用。 2 ( 4 ) 降低了模具成本。 使用模具c a d c a m 可以大大降低人力、物力的投入，降低了模具成本， 同时也增强了企业竞争能力及应变能力。 自2 0 世纪5 0 年代末期，国外一些科研院便开始研究开发冷冲模c a d c a m 系统。1 9 7 1 年，美国d i e c o m p 公司成功地开发了级进模c a d 系统p d d c ， 应用该系统可以完成冷冲模设计的全部过程。1 9 7 7 年，捷克金属加工工业研究 院研制成功a k t 系统，它可以用于简单、复合和连续冲裁模的设计和制造。2 0 世纪7 0 年代末期，日本机械工程实验室和日本旭光工业公司分别开发的连续模 设计系统m e l 和冲孔弯曲模系统p e n t a x ，1 9 8 2 年日立公司研制了冲裁模系 统。使用这些系统进行模具设计制造，大大缩短了模具开发周期，降低了生产 成本，提高了生产效率骖峭j 。 近年来，我国自主开的c a d c a m 系统有了很大发展，主要有北航华正软 件工程研究所开发的c a x a 系统、华中理工大学开发的注塑模h s c 3 0 系统及 c a e 软件、上海交大模具c a d 国家工程中心开发的冷冲模c a d 系统等。这些 软件虽然价格较低，有利于推广普及，但基本上都是基于a u t o c a d 上开发的 二维系统，效率低下而且不直观，更无法满足三维实体数控加工编程的需要。 我国模具c a d c a m 技术虽然有了一定程度上的推广应用，但是依然存 在着许多不足，概括起来有以下几点： ( 1 ) 不少的企业对c a d c a m 技术的认识还仅仅停留在绘图阶段，从而 使模具c a d c a m 产生的效益尚未得到充分发挥。 ( 2 ) c a d c a m 软件应用人员参差不齐，不能让c a d 软件得到高效率 应用。 ( 3 ) 在引进模具技术时存在着盲目性倾向，二次开发技术跟不上，致使引 进软件的效率不能完全发挥。 ( 4 ) 国内模具c a d c a m 技术水平还处于高技术集成和向产业化、商品 化过渡的时期，自主开发的模具c a d c a m 系统商品化程度不够高，功能和 稳定性方面与国外先进软件还有很大差距。 1 3 冲压模具简介 1 3 1 冲压成形与冲压模具的概念 冲压成形是指利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加压力，使 其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冲压 加工的对象一般为金属板料( 或带料) 、薄壁管、薄型材等，板厚方向的变形一 般不侧重考虑，因此也称为板料冲压，并且通常是在室温状态下进行，所以也 称为冷冲压。 冲压模具是指在冲压加工中，将材料( 金属或非金属) 加工成零件( 或半 成品) 的一种特殊工艺装备，俗称冲模。 在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设 备是必不可少的三要素，如图1 1 所示。 1 3 2 冲压模具的分类 图1 1冲压零件的影响因素 1 根据工艺性质分类 ( 1 ) 冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、 冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 ( 2 ) 弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线( 或弯曲线) 产生弯曲变 形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 ( 3 ) 拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形 状和尺寸的模具。 ( 4 ) 成形模是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形， 而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成 形模、翻边模、整形模等。 2 根据工序组合程度分类 ( 1 ) 单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 ( 2 ) 复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同 时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 ( 3 ) 级进模( 也称为连续模)在毛坯的送进方向上，具有两个或更多 的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲 压工序的模具。 1 4 本课题研究的意义 随着计算机软硬件技术的飞速发展，模具设计领域里传统的二维设计己 逐步被三维设计所取代。三维参数化设计是当前模具c a d 技术的研究热点。 4 冲压模具在各行业中有着较广泛的应用，其组成零件中标准件占有很大比 重。而很多冲压制件都是系列化产品，它们的模具结构相同或相似而尺寸不尽 相同，在设计过程中，设计人员需要反复查阅手册以确定模具零部件的标准外 形与尺寸，重复设计的工作量很大。由于产品的功能、结构日趋复杂，新产品 的更新换代周期不断缩短，设计环节在产品的整个生命周期中占据了越来越重 要的地位。事实上，虽然产品开发中设计本身所花的费用仅占产品成本的5 左右，但新产品的开发费用中的8 0 取决于设计过程，因而产品设计阶段已被 视为提高整个生产率的瓶颈，对于生产系统的整个生产率起着举足轻重的作用。 目前我国大部分模具企业采用的仍然是传统的设计方法，特别是中小型模 具企业，设计人员进行着大量的重复性劳动，在通用零件和标准件的设计过程 中，不得不多次重复查阅设计手册，造成模具设计的周期长、效率低、耗资大 的现状，这也就影响了企业的市场竞争力。 实现冲压模具组成零件的三维参数化设计以及标准件库的二次开发，可以 加快整副模具设计效率，缩短设计周期，提高设计质量。本课题通过对 s o l i d w o r k s 二次开发实现了冲压模具各零件的参数化建模和标准件库，用户在 设计过程中，只要输入零件的参数，就可以自动生成零件的模型。对于模具中 的标准件，只要建立好一个模型，定义好各几何特征以及他们之的约束关系， 就可以通过参数驱动它的尺寸，从而自动生成一系列的标准件。这样不仅能有 效地减轻设计者的工作量，而且还能大大提高模具设计的效率。 1 5 本课题研究的内容 本文作者是一所高职院校的教师，主要从事模具专业的课程教学工作，在 教学和实践过程中，感觉到s o l i d w o r k s 在众多三维软件中，具有实用性强、简 便易用的特点，非常适合为模具设计与制造专业提供c a d 系统支持。所以本 课题在模具标准件库开发和模具设计方面采用s o l i d w o r k s 软件作为开发平台。 本课题的研究对象是生产盒形制件的落料拉深复合模具，拟基于 s o l i d w o r k s 和v b 程序语言对模具的主要组成零件和标准件进行c a d 设计和二 次开发，并开发模具标准件库。主要内容具体可分为以下几个部分： 1 对落料拉深复合模进行工艺设计和结构设计，并且利用s o l i d w o r k s 对 模具各组成零件进行三维建模以及二维工程图输出。 2 利用s o l i d w o r k s 的配置功能建立落料拉深复合模具的标准件库，并且 开发s o l i d w o r k s 与v b 语言的接口程序，实现标准件的配置调用。 3 分析s o l i d w o r k s 二次开发时的两种建模方式：编程法和尺寸驱动法。 利用尺寸驱动法对盒形件和毛坯件、模具主要成形零件进行参数化建模； 并利用v b 语言开发出各零件的控制界面，编写控制程序。利用v b 语言和数 据库技术建立模具标准件库。 4 完成落料拉深复合模的装配过程，并进行二维工程图输出。 第二章落料拉深复合模c a d 设计及二次开发的技术平台 从上世纪9 0 年代以来，一些非常优秀的三维c a d 软件应运而生，这些三 维软件都以三维参数化设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种 功能为一体。它们在模具生产中被普遍应用，对模具设计和制造技术的发展起 到很大的推动作用。 2 1s o l i d w o r k s 软件简介 目前，在我国的c a d 市场上比较流行的三维c a d 软件有s o l i d w o r k s 、 m d t 、u g 、p r o e 、s o l i d e d g e 、c i m a t r o n 等。但就价位来讲，s o l i d w o r k s 、m d t 、 s o l i d e d g e 是中低档价位的产品，u g 、p r o e 是高中档价位的产品。 s o l i d w o r k s 是美国s o l i d w o r k s 公司在总结和继承了大型机械c a d 软件的 基础上，在w i n d o w s 环境下实现的第一个机械三维c a d 软件，于1 9 9 5 年1 1 月研制成功。它全面采用非全约束的特征建模技术，其设计过程全相关性，可 以在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的修改【9 。它既提供自 底向上的装配方法，同时还提供自顶向下的装配方法。自顶向下的装配方法使 工程师能在装配环境中参考装配体的其它零件的位置及尺寸设计新的零件，更 加符合工程习惯。它具有独创性的“封装 功能，可以分块处理复杂的装配体； 具有产品配置功能，为用户设计不同构性的产品。它集成了设计、分析、加工 和数据管理过程，所获得的分析和加工模拟结果成为产品模型的属性，在 s o l i d w o r k s 的特征管理器中清晰地列出了详细的数据信息。它还可以动态模拟 装配过程，进行静态干涉检查、计算质量特征，如质心、惯性矩等。它将2 d 造型绘图与3 d 造型技术融为一体，能自动生成零件尺寸、材料明细表、具有 指引线的零、部件编号等技术资料，从而简化了工程图样的生成过程。它同时 有中英文两种界面可以选择，其先进的特征树结构使操作更加简便和直观。它 具有较好的开发性接口和功能扩充性，能轻松实现各种c a d 软件之间的数据 转换传送。 但是s o l i d w o r k s 也并非十全十美，不可能满足特定企业的特殊要求。例如， 由于该软件是外国人写的，如标题栏、明细表、放大图的标注、剖视图的标注、 装配图的序号等，不适合中国的国标。也没有适合我国国标的标准件库。因此， 为了适应特定企业的特殊要求，使s o l i d w o r k s 在我国的企业中有效的发挥作用， 并使常用的或是重复的任务自动化，提高效率，就必须对其进行本土化和专业 化的二次开发工作。 s o l i d w o r k s 系统具有如下的特点： ( 1 ) 具有独特的特征管理员，提供的特征管理员设计历史树同具体的实体 模型是实时的动态联接： ( 2 ) 具有强大的实体建模功能和直观的w i n d o w s 用户界面； ( 3 ) 支持w i n d o w s 的d d e 机制和o l e 技术； ( 4 ) 支持i n t e r n e t 技术，可以共享设计数据； 6 ( 5 ) 双向关联的尺寸驱动机制； ( 6 ) 提供了v b ，v c + + 和其它支持o l e 的开发语言接口； ( 7 )给基于w i n d o w s 的桌面集成赋予了新的含义。 它以w i n d o w s 为平台，集成了动态仿真软件( m o t i o n w o r k s )、工程分析 软( c o s m o s o l i d w o r k s o r k s )、数控加工软件( s u r f c a m )、以及工程数据 管理软( s m a r t e a m w o r k s ) 等，使它们成为s o l i d w o r k s 家族中的一员，这些软 件的数据可以相互传递共享。而且s o l i d w o r k s 公司还设有网上站点，可方便用 户快速了解此系统的最新发展情况，或获得最新的技术支持。 s o l i d w o r k s 软件的主要功能体现在以下方面： ( 1 ) 造型功能 s o l i d w o r k s 提供了新一代的造型功能和参数化特征造型技术。s o l i d w o r k s 提供丰富的基本特征，并且提供用户自定义特征的功能。s o l i d w o r k s 支持强大 的三维参数化设计功能，可以方便地在设计的任何阶段修改零件。 ( 2 ) 绘图功能 工程绘图系统d r a w i n g 主要用于三维模型的工程图纸的绘制与输出，可同时 编辑多张图纸。当设计人员建立图纸文件时，可以将p a r t 文件上的特征历史树 的总结点用鼠标点取移动到图纸文件上，图纸文件上自动生成三视图，绘制的 图纸上可以自动标注尺寸信息。图纸与模型是相互关联的，当模型上的尺寸或 造型变化时，图纸也相应改变。视图包括标准视图、投影视图、一般视图、局 部视图以及剖面视图，是零件或装配体在图纸上的某种形式的投影，在视图上 可以增加或删除符合国标的工程标注。 ( 3 ) 装配功能 s o l i d w o r k s 中装配的功能是由用户指定装配体中各零件之间的装配约束关 系，将零件装配成装配体。装配系统不但可以将零件装配起来，也可以读入已 经装配好的装配体，作为子装配体进行装配；子装配体在装配过程中可以视为 一个整体，等效于一个零件。s o l i d w o r k s 可以模拟仿真装配的全过程。 ( 4 ) 二次开发 虽然s o l i d w o r k s 所提供的功能非常强大，但要使其在我国企业中真正发挥 作用，就必须对其进行本地化、专业化的二次开发工作。为了方便用户进行二 次开发，s o l i d w o r k s 提供了几百个a p i 函数，这些a p i 是s o l i d w o r k s 的o l e 或c o m 接口。用户可以使用高级语言对其进行二次开发，建立适合用户需要的、专用 的s o l i d w o r k s 功能模块。s o l i d w o r k s 是一个非常开放的系统，提供了v b ，v c + + 和其它支持o l e 的开发语言接口；提供给用户必要的工具( 宏语言、库函数 等) 以开发个人化的应用模块，并且易于将它集成到系统中去。用v b 或v c + + 调用s o l i d w o r k s 的a p i 函数，可以完成零件的建造、修改；零件各特征的建立、 修改、删除、压缩等各项控制；零件特征信息、装配信息和工程图纸中各项信 7 息的提取；还可以在s o l i d w o r k s 主菜单上增加按钮，将自己开发的应用模块嵌 入到它的管理系统中。 2 2v i s u a lb a s i c 简介 s o l i d w o r k s 的二次开发工具很多，例如d e l p h i 、c 语言、c + + 语言、v i s u a l c + + 、v i s u a lb a s i c 、v b a 等都可以用来对s o l i d w o r k s 进行二次开发。本论文选 用的是v i s u a lb a s i c6 0 作为开发工具。 v i s u a lb a s i c 简称v b ，是m i c r o s o f t 公司1 9 9 1 年推出的一种w i n d o w s 应用 程序开发工具。它是当今世界上目前使用最广泛的编程语言之一，被公认为是 编程效率最高的一种编程方法。v b 从根本上改变了程序的设计模式，使编程 技术向前迈进了一大步，开创了可视化编程的先河。 v b 是微软公司的一种通用程序设计语言，在m i c r o s o f te x c e l 、m i c r o s o f t a c c e s s 等众多应用软件中的都嵌入了v b 代码，以供用户二次开发，目前制作 网页使用较多v b s c r i p t 脚本语言也是v b 的子集。 利用v b 的数据访问特性，用户可以对包括m i c r o s o f ts q ls e r v e r 和其他 企业数据库在内的大部分数据库格式创建数据库和前端应用程序，以及可调整 的服务器端部件。利用a c t i v e x ( t m ) 技术，v b 可使用如m i c r o s o f tw o r d 、 m i c r o s o f te x c e l 等w i n d o w s 应用程序提供的功能，也可直接使用v b 专业版和 企业版创建的应用程序对象。 和c 语言、v c 语言相比，v b 具有不可取代的简单实用性和真正的所见即 所得特性。使用v b 语言来开发应用程序，开发周期短，代码效率高。 2 3s o li d w o r k sa p i 简介 s o l i d w o r k s 应用程序接口a p i ( a p p l i c a t i o np r o g e a m m i n gi n t e r f a c e ) 是 s o l i d w o r k s 软件的o l e 编程接口，其中包含了数千个从v b 、v b a 、c + + 、v i s u a l s t u d i o n e t 或s o l i d w o r k s 宏文件中调用的函数，这些函数使用户可以直接使用 s o l i d w o r k s 的功能，如绘制直线、往装配体中插入已有零件、检查曲面参数、 在工程图中自动填充模型视图或尺寸、创建自己的p r o p e r t y m a n a g e r 或执行批 操作等。用户也可以通过a p i