（材料加工工程专业论文）压塑模cadcam系统的研究与开发.pdf

压塑模c a d c a m 系统的研究与开发 摘要 本文首先阐述了“压塑模c a d ”系统的原理及实现，对该系统的 总体结构与具体实现方法作了较为详细的论述，详细分析了压塑工艺 c a d 和模具结构c a d 的实现，压塑工艺c a d 主要包括：压塑件工艺 性判断、成形压力的计算、液压机的选择、开模力和脱模力的计算、 压力机工作行程的校核、加热计算及电加热棒的选取过程。模具结构 c a d 主要包括：总装设计、凸模设计、凹模设计、加料室的设计计算、 凸模与加料室及凹模的配合形式、侧向抽芯机构设计、标准件的管理、 非标准件的管理、工程图生成。其次，在c a d 的基础上，对c a m 作 了初步尝试和探索。最后，本文提出了压塑模c a d c a m 系统需要改进 的地方及进一步完善的方向。 关键词：压塑模 c a d标准件压塑工艺c a m t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p me n to f c o m p r e s s i o nm o u l d i n g c a d c a m s y s t e m a b s t r a c t i nt h i s p a p e r ，t ob e g i nw i t h ，t h ep r i n c i p l e s a n d i m p l e m e n t o f c o m p r e s s i o nm o u l d i n gc a d a r ee x p o u n d e d ，a l s ot h ew h o l es t r u c t u r ea n d e m b o d y i n g m e t h o d so ft h i s s y s t e m a r e m a i n l yd i s s e r t a t e d ，a n d t h e i m p l e m e n to nc o m p r e s s i o nm o u l d i n gc a d a n dm o u l ds t r u c t u r ec a da r e a n a l y z e d i nd e t a i l ，t h e c o m p r e s s i o np r o c e s s c a dm a i n l yi n c l u d e d p r i m a r yc o n t e n t sa sf o l l o w i n g ：c o m p r e s s i o np a r tp r o c e s sj u d g i n g ，s h a p i n g f o r c ec a l c u l a t i o n ，h y d r o p r e s ss e l e c t i o n ，o p e n i n gd i ef o r c ea n dk n o c k o u t p r e s sc a l c u l a t i o n ，c h e c k i n g t h e w o r k i n g s t r o k eo f h y d r o p r e s s ，h e a t c a l c u l a t i o na n dh e a tr o ds e l e c t i o n t h em o u l ds t r u c t u r ec a di n c l u d e d ： a s s e m b l yd e s i g n ，p u n c hd e s i g n ，d i ed e s i g n ，t r a n s f e rc h a m b e rd e s i g na n d c a l c u l a t i o n ，p u n c ha n dd i ew i t ht r a n s f e rc h a m b e rm a t i n g ，s l i d el o o s ec o r e d e s i g n ，s t a n d a r dp a r t sm a n a g e m e n t ，n o n - s t a n d a r d p a r t sm a n a g e m e n t ， d r a w i n go u t p u t s e c o n d l y ，b a s e d o nt h ec a d ，c a mr e s e a r c hi s b r i e f l y s t u d i e di nt h i s p a p e r f i n a l l y ，t h es h o r t c o m i n g s a n di m p r o v e m e n t sa r e m e n t i o n e d k e y w o r d s ：c o m p r e s s i o nm o u l d i n g c a d c o m p r e s s i o np r o c e s s s t a n d a r dp a r t s c a m 独创性声明 学位论文作者签字：障弘可签字日期：为呼年月z 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金目b 王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金 g b 王些盔堂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，可以采用影 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后适用本授权书) 学位做者虢像叫 签字日期：嘶年月z 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期 电话： 邮编： 致谢 值此论文完成之际，请允许我向三年来关心和帮助我的人致以诚 挚的谢意： 首先要感谢三年来给予我悉心指导和关心的导师董定福副教授。 导师严谨的治学态度和宽以待人的生活作风是学生终身学习和工作的 楷模。三年来，导师为学生创造了优良的学习和研究环境，并在生活 中给予学生无微不至的关心，使我能够顺利完成各个阶段的学习和研 究任务，在此谨向敬爱的导师表示崇高的敬意。 特别向在课题研究，论文选题和评阅中给予我许多帮助的王雷剐 教授致以深深的谢意，同时对材料学院所有关心我的老师，尤其是刘 全坤教授，曹诗倬教授，洪深泽教授，薛克敏教授表示衷心的感谢。 另外在学习期间本专业硕士研究生谢玉敏、魏士金、杨颖、王荣 辉、李冬生、王成勇、金云光、谢道才在各方面给予我诸多帮助，并 由此结下深厚的友谊，在此一并表示感谢，并希望我们之间的友谊长 存。 作者：陈从升 2 0 0 4 年5 月2 0 日 第一章绪论 模具的设计与制造水平，直接关系到产品的质量与更新换代。随着工业的 发展，人们愈来愈关注如何缩短模具设计与制造的生产周期以及怎样提高模具 加工精度。一些先进工业国家率先将计算机技术应用于模具工业，即应用计算 机进行成形工艺模拟与模具设计，绘制模具图纸并广泛应用n c ( n u m e r i c a l c o n t r 0 1 ) 和c n c ( c o m p u t e r n u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 机床加工模具，从而出现了模 具c a d ，c a e c a m 一体化系统，达到了提高模具设计效率与加工质量、缩短模 具生产周期的目的。 1 1c a d c a m 的基本概念 1 1 1c a d c a m 的基本概念 c a d ( 计算机辅助设计) 和c a m ( 计算机辅助制造) 是6 0 年代迅速发展 起来的一门综合性计算机应用技术。 c a d 是人和计算机相结合、各尽所长的新型设计方法。人通过创造性的思 维，将设计方法经过综合处理，转换成数学模型和解析这些模型的程序。在程 序运行中，人可以控制设计过程，评价设计结果，而计算机则可以发挥其计算 和存储信息的能力，在设计过程中人与计算机发挥各自的优势，以便获得最优 设计结果。 c a m 利用计算机对制造过程进行设计、管理和控制。在模具制造中，c a m 主要用于模具零件的生产工艺过程设计和数控编程。 c a d 与c a m 的关系十分密切。在发展初期，计算机辅助几何设计( c a g d ) 与数控( n c ) 加工自动编程是两个独立的分支，但随着它们的推广应用。二者 之间的相互依存关系变得更明显。设计系统只有配合数控加工，才能取得巨大 的经济效益；另一方面，数控技术也得依靠设计系统产生的几何模型才能发挥 其效率，由此产生了c a d c a m 集成系统。在这样的系统中，设计和制造的各 个阶段均可利用公共数据库中的数据，公共数据库将设计与制造过程紧密联系 成为一个整体。 1 ，1 2 模具c a d c a m 的优越性 点： 与传统的模具设计制造方法相比，模具c a d c a m 的优越性主要有以下几 1 、采用模具c a d c a m 技术可以提高模具的质量 在模具c a d c a m 系统的数据库中存储有各类成形工艺和模具结构的综合 性数据，可为模具的设计和工艺的制定提供科学依据。计算机与模具工作者的 交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更为合理，系 统所采用的优化设计方法也有助于成形工艺参数和模具结构的优化。 2 、采用模具c a d c a m 技术可以节省时间，提高模具的生产效率 模具设计过程中的分析计算和图样绘制可以由程序自动完成，能大大缩短 设计时间，c a m 的采用能显著缩短从设计到制造的周期。据统计，采用塑料注 射模c a d c a m 系统设计、制造模具，一般比传统方法提高效率2 5 倍。由 于模具质量提高，可靠性增强，模具装配与返修时间明显减少，模具的交货时 间能大幅度地缩短。 3 、采用模具c a d c a m 可以降低生产成本 计算机的高速运算和自动绘图能节省大量的劳动力。优化设计能节省原材 料。例如，冲压件的毛坯优化接榉可使板材的利用率提高5 7 ，塑料注射模 浇注系统的优化可节省2 7 的塑料。采用c a d c a m 一体化技术可以加工传 统方法难以加工的复杂模具型面，使制造成本降低。 4 、模具c a d c a m 技术将模具工作者从繁冗的计算、绘图和n c 编程工作 中解放出来，使他们可以从事更多的创造性劳动，迅速提高其技术水平和设计 能力。 1 2塑料模c a d c a m 发展概况 塑料模按照成形加工方法的不同，可以分为压塑成形模具、压铸成形模具、 注射成形模具、挤出成形模具等。不同的模具类型，其结构型式、设计方法和 设计内容都存在较大的差异。因此，在开发塑料模c a d c a m 系统时，大都针 对不同的模具类型进行相应的开发。但这些系统一般都包括塑料制件的产品定 义模块、工艺设计模块、模具结构及零件设计模块、图纸生成及模具零件数控 编程等模块。 1 2 1 国外塑料模c a d c a m 发展概况 三十多年来，国外塑料模c a d c a m 技术发展相当迅速。7 0 年代已开始应 用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。8 0 年 代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依 据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以 减少试模时间，提高模具质量。近二十多年来，塑料模c a d c a m 技术在不断 进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，些商品化软件逐 步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。常用的商品化软件有： 1 、澳大利亚m o l d f l o wp t y 公司的m o l d f l o w 系统 该系统具有很强的注射模分析模拟功能，包括绘制型腔图形的线框造型软 2 件s m o d ，有限元网格生成软件f m e s h ，流动分析软件f l o w ，冷却分析软 件c o o l i n g ，流动、冷却分析结果和模架应力场分布的可视化显示软件f r e s ， 以及翘曲分析模拟软件。 2 、美国g r a t e k 公司的注射模c a d c a m c a e 系统 该系统包括三维几何形状描述软件o p t i m o l di i i ，二维注射流动分析软 件s i m u f l o w ，三维有限元流动分析软件s i m u f l o w3 d ，冷却分析软件 s i m u c o o l ，标准模架( 美国d m e 标准) 选择软件o p t i m o l d 等部分。 3 、 美国和意大利的p l a s t i c s c o m p u t e ri n c 公司的t m c o n c e p t 专家 系统 该系统包括材料选择t m c m s 、注射工艺条件和模具费用优化t m c m c o 、注射流动分析t m c - - f a 、型腔尺寸设计t m c c s e 和模具传热分析 t m c m t a 等功能模块。 4 、德国i k v 研究所的c a d m 0 u l d 系统 该系统具有注射模流动分析、冷却分析和力学性能校核的功能， c a d m o u l d m e f i s t o 系统则采用有限元法进行三维型腔的流动分析。 5 、美国u g 公司的u g i i ( u n i g r a p h i c si i ) 系统，它具有强大的曲面造 型、实体造型和c a m 功能，是一个通用的c a d ，c a m 系统。 6 、美国p t c 公司的p r o e n g i n e e r ，它是一个通用的c a d c a m 系统，具有 很强的参数化特征造型功能。另外，它还包含一个专用的模具设计模块，使模 具设计更为方便和直观。 7 、a u t o d e s k 公司的a u t o c a d ，这是用的较为广泛的二维图形软件，其三 维功能正逐渐得到增强。 8 、美国s o l i d w o r k sc o r p o r a t i o n 公司的s o l i d w o r k s ，它是基于w i n d o w s 平台的三维设计软件，它的设计数据完全可以进行编辑，尺寸、相互关系和几 何轮廓形状可以随时修改。 从8 0 年代中期开始，国外一些有名的塑料型材挤出模制造公司依据自身的 模具设计制造经验和技术诀窍，逐步研制开发出一些塑料型材挤出模c a d 系 统。这类系统都包括一个大型数据库，在库中收集了丰富的模具设计制造经验 和研究结果，可供系统查询使用。有的系统还实现了c a d c a m 的集成，使模 头机械加工工作量的7 0 8 0 ，定型模机械加工工作量的2 0 3 0 ，采用 在线控制加工完成，从而大大缩短了设计制造周期。现在，发达国家已广泛地 将c a d 、c a m 、c a e 技术应用于塑料型材挤出模设计与制造之中。 随着日益加剧的全球性竞争，计算机集成制造( c i m ) 已成为强有力的竞 争手段，法国五大工业集团之一m a t r a - - d a t a v i s i o n 公司的e u c l i d i s 软件正 是以c i m 为目标的一体化系统。该软件高度集成于统一的对象的三维数据库， 尤其在曲面设计、实体设计、自适应设计、实时消隐和数控加工方面处于领先 地位。法国著名的r e n a u l t ，m a t r a 公司，日本n i s s a n 公司，德国a u d i 、b o s c h 、 a l f a 公司以及意大利f i a t 公司均采用了e u c l i d - - i s 系统，用于汽车设计、模 具设计及制造。 1 2 , 2 国内塑料模c a d c a m 发展概况 我国在塑料模c a d c a m 技术开发应用的研究与应用方面起步较晚。从8 0 年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模 c a d 系统。同时，某些高等学校和科研院所也开始了注塑模c a d 系统的研制 与开发工作。 多年来，我国对注射模设计制造技术及其c a d 的开发应用十分重视，在 “八五”期间，这方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技术”、“多型腔小 模数齿轮精密模具制造技术”和“实用c a d c a m 技术在精密注射模制造中的 应用”等国家重点企业技术开发项目，还安排了国家“八五”重点科技攻关项 目“塑料注射模c a d c a m c a e 集成系统研究”。不少省市也在这方面安排了 攻关项目或重点科研课题。这些项目的成果对促进我国注射模c a d 技术的迅 速发展起了重要作用，使我国注射模c a d 的技术和应用水平很快提高。下面 对我国注射模c a d 方面的研究开发情况作一些介绍i 华中科技大学是国内较早自行开发研究注射模c a d c a e c a m 系统的单 位，自8 0 年代中期开始，就在注塑模流动分析模拟和冷却分析模拟的研制方面 进行了多年的研究与开发工作。推出了塑料注射模c a d c a e c a m 系统h s c 2 ，该系统包括塑料制品三维形状输入、流动模拟、冷却分析、型腔强度与刚 度校核及模具图设计与绘制等功能，在一些企业单位应用，取得较好效果，现 已实现商品化。 浙江大学基于工作站的u g i i 系统开发出精密注射模c a d c a m 系统。该 系统采用特征造型技术构造产品模型，使形状特征表达与工艺信息描述统一， 并利用特征反转映射实现了型腔模型的快速生成。 上海交通大学从1 9 8 3 年开始，对注射模c a d 进行了多方面的研究。在国 内首次将人工智能技术引入注射模c a d 系统中，于1 9 8 8 年开发出集成化注射 模智能c a d 系统。现在在工作站u g i i 平台上进步开发智能c a d c a e c a m 系统。 北京航空航天大学华正模具研究所研制的注射模c a d c a e c a m 系统具 有塑料产品线框造型、曲面造型、分析模拟和数控仿真与数控加工程序生成等 项功能，具有很高的技术水平与实用价值。 合肥工业大学在注射模结构c a d 技术方面进行了多年的研究与开发工作， 先后研制出微机注塑模c a d 系统i p m c a d 和微机注塑模c a d 三维系统 i p m c a dv 3 0 ，取得了较好的成绩。i p m c a d 3 0 系统在微机上采用三维实体模 4 型、实体造型技术，使系统在设计效率和通用性两方面都得到较好的兼顾。其 后以a u t o c a dr 1 3 0 和m d t 作为环境，进一步采用参数化特征模型、特征建 模技术和装配模型技术，研制出注射模c a d 三维参数化系统i p m c a dv 4 0 ， 在技术水平和实用性与通用性方面都达到了较高水平。 我国在塑料型材挤出模设计制造及c a d 技术的开发与应用方面起步较晚 一些。近年来，一些大学和科研院所在这方面做了很多研究工作，取得了较大 的进展。例如，合肥工业大学与国营建西工具厂合作，子1 9 9 5 年在微机上开发 出了塑料型材挤出模c a d 系统e x m o l d - - c a d 。该系统具有型材截面图输入， 模具结构设计、分析验算、零件图与装配图绘制及线切割加工数据的输出功能。 在实际应用中取得了很好的效果【2 】。 1 2 3 塑料模c a d c a m 发展趋势 2 1 世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化， 追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计周期及制造周期，降低生产 成本，最大限度的提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。具体表现出以 下几个特征： 1 、集成化技术 现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管 理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能 集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。 2 、智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期( 包括产品设计、制造、使用) 各个 环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中 智能的充分发挥。 3 、网络技术的应用 网络技术包括硬件和软件的集成实现，各种通讯协议及制造自动化协议， 信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目 前早已出现了通过i n t e r n e t 实现跨国界模具设计的成功例子。 4 、多学科多功能综合产品设计技术 未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，而且还用到电磁学、 光学、控制理论等。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具 产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最 佳组合。 5 、反向工程技术的应用 常规的模具设计通常以产品的已有设计信息为依据。这些设计信息通过工 程图或一些模型来表达，然后制定出加工工艺规划，最终通过工装、模具和设 备制造出产品。但在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，而是起源于另 外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图纸的条件下 进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量，然后利用 测量数据进行实物的c a d 几何模型的重新构造。这种过程就是反向工程r e ( r e v e r s ee n g i n e e r i n g ) 。 6 、快速成形技术 快速成形制造技术r p m ( r a p i dp r o t o t y p i n g m a n u f a c t u r i n g ) 基于层制 造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂程度丝毫无关，尤其在具 有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型 供设计评估、装配校验、功能实验，而且还可以通过形状复制快速经济地制造 出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时、耗成本的n c 加工【3 l o 】。 1 3 本文的主要研究工作 本文在结合生产实际中常用的电器盒底座为例，对s o l i d w o r k s 进行二次开 发，开发出一套基于s o l i d w o r k s 的压塑模c a d 系统，另外，借助m a s t e r e a m 软件在c a m 方面作一些尝试。本文的主要内容如下： 第一章绪论。本章在阐述c a d c a m 基本概念的基础上，综述了国内外 塑料模c a d c a m 的发展过程、研究现状，并指出塑料模 c a d ，c a m 的发展趋势。 第二章压塑模c a d 的开发环境及相关技术。本章重点介绍了 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 及v i s u a lb a s i c 6 0 ，同时阐述了数据库技术和其它 一些相关技术。 第三章压塑模c a d 系统总体框架。综述了压塑模c a d 系统的框架和组 成结构。 第四章压塑工艺c a d 。对压塑工艺进行了深入的分析，阐述了压塑工艺 c a d 各工艺参数的设计计算。 第五章压塑模具结构c a d 。分析了压塑模部件的典型结构及典型工作零 件的设计。 第六章压塑模c a d 系统应用实例。本章以个具体的塑料制件为例演示 了压塑模c a d 系统的应用。 第七章压塑模c a m 。本章运用m a s t e r e a m 软件在模具c a m 方面作了初 步尝试和探索。 第八章全文总结。对作者的工作做了总结，并指出压塑模c a d c a m 系 统进一步完善的方向。 6 第二章压塑模c a d 的开发环境及相关技术 压塑模c a d 部分采用基于w i n d o w s 的三维造型软件s o l i d w o r k s 2 0 0 3 作为 开发平台并采用面向对象的编程语言v i s u a lb a s i c 6 0 ( v b 6 0 ) 作为开发工具， 运用特征造型及参数化技术建模，并且通过a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术这座桥梁 将v b 6 0 和s o l i d w o r k s 2 0 0 3 之间联系起来。 2 1 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 简介 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 是美国d a s s a u l ts y s l e m e ss ，a ( n a s d a q ：s a s t y ) 公司的 下属子公司s o l i d w o r k sc o r p o r a t i o n 最新推出的款三维实体造型设计软件。它 是基于w i n d o w s 平台的三维设计软件。它全面采用非全约束的特征建模技术， 为设计师提供了极强的设计灵活性。其设计过程的全相关性，使得设计师可以 在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关部分的改变。它的设计数据1 0 0 可以编辑尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改。s o l i d w o r k s 具有 特征管理器，复杂零部件的细节和局部设计安排条理清晰明了，操作简单。 s o l i d w o r k s 的全相关技术使得零部件之闻和零部件与图纸之阃的更新完全同 步。s o l i d w o r k s 能自动进行动态约束检查，具有强劲复杂曲面造型能力，能设 计表面形状复杂的曲面零件。s o l i d w b r k s 既可l ；i 先设计立体的钣金零件也可以 按零件的平面展开图进行设计。由于以上特点，s o l i d w o r k s 成为目前微机平台 上的主流三维设计软件。 2 1 1s o l i d w o r k s 2 0 0 3 系统界面 图2 - 1s o l i d w o r k s 2 0 0 3 系统界面 7 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 系统界面如上图2 - 1 所示。 2 1 2s o l i d w o r k s 2 0 0 3 系统构成及主要功能 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 设计软件主要有三大模块，即零件( p a r t ) 模块、装配 ( a s s e m b l y ) 模块和工程图( d r a w i n g ) 模块。 零件模块用于设计单个的零件模型，利用拉伸、旋转、扫描、倒角、抽壳 等特征操作来生成复杂的三维实体。此系统提供参数化的草图功能，并提供对 草图的几何约束和尺寸约束、及草图的定位特征和位置操作。 装配模块用于设计含有多个零件的装配体，支持自底向上、自顶向下和混 合式的装配方式。可以由零件逐个装配，也可以在装配环境下生成和编辑零件， 并提供装配约束，实体检查( 干涉性) 等功能。 工程图模块可以完成三维实体的正交三视图、全剖视图、局部视图、辅助 视图等的自动生成功能，能够完成标注功能。 2 1 3s o l i d w o r k s 系统的特点 1 、“全动感”的智能式用户界面 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 提供了一套完整的动态界面和鼠标动态控制。“全动感”的 用户界面减少了设计步骤和多余的对话框，从而避免了界面的零乱。 2 、配置管理和协同工作 配置管理是s o l i d w o r k s 软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及到零件 设计、装配设计和工程图，配置管理能够在一个c a d 文档中，通过参数的变 换和组合，生出不同的零件或装配体。 3 、装配设计 在s o l i d w o r k s 2 0 0 3 中，当生成新零件肘，可以直接参考其它零件并保持这 种参考关系。在装配环境里，可以方便地设计和修改零部件。s o l i d w o r k s 2 0 0 3 可以动态查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态干涉检查 和间隙检测。它运用智能零件技术自动完成重复设计。另外，s o l i d w o r k s 2 0 0 3 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。 4 、零件建模 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、 旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品设计。 5 、s o l i d w o r k s 应用程序设计界面( s o l i d w o r k sa p i ) 是一个具有对象链接 与嵌入功能的、程序与s o l i d w o r k s 沟通豹界面语言，此a p i 包括有上百种函数。 这些函数可由v i s u a lb a s i c 、v b a 、c 、c + + 或s o l i d w o r k s 的宏文件所调用。这 些函数提供给设计员直接访问s o l i d w o r k s 的功能。其对象模型树见图2 - 2 。 6 、具有标准的w i n d o w s 菜单和对话框，使用方便快捷，同时提供i g e s 、 v r m l 、d w g 、d x f 、s t l 、p a r a s o l i d s 等十多种数据交换格式。 7 、由于生成的零件是三维的总体或表面，就为有限元分析和数控加工准备 好了数学模型。与有限元分析：c o m o s 、a n s y s 、n a s t r a n 、m a r c ，数控 加工：m a s t e r c a m 等软件无缝连接。 8 、曲面建模 通过带控制的扫描、放样，填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲 面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面操作。 9 、钣金设计 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力，可以直接使用各 种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得 非常容易 1 1 - 1 8 1 。 2 2v i s u a lb a s i c 6 0 简介 图2 - 2s o l i d w o r k s 对象模型树 v i s u a lb a s i c ( v b ) 最早是由m i c r o s o f t 公司在1 9 9 1 年推出的，刚推出的v i s u a l b a s i c 也有缺陷，功能也相对少一些。经过m i c r o s o f t 公司的不断努力，1 9 9 3 年 推出的v b 3 0 已初具规模，进入实用阶段，利用v b 可快速地创建多媒体、图 形界面等的应用程序。1 9 9 5 年、1 9 9 7 年和1 9 9 8 年相继推出的v b 4 0 、v b 5 0 和v b 6 0 在开发环境、功能上进一步完善和扩充，尤其在数据库管理、网络应 9 用方面更胜一筹，使得v b 成为许多程序员首选的编程工具。 v b 的功能特点： l 、具有面向对象的可视化设计工具 在v b 中，应用面向对象的程序设计方法( o o p ) ，把程序和数据封装起来 视为一个对象，每个对象都是可视的。程序员在设计时只需用现有工具根据界 面设计的要求，直接在屏幕上“画”出窗口、菜单、按钮、滚动条等不同类型 的对象，并为每个对象设置属性。 2 、事件驱动的编程机制 事件驱动是非常适合图形用户界面的编程方式。传统的编程方式是一种面 向过程，按程序事先设计的流程运行。但在图形用户界面的应用程序中，用户 的动作即事件掌握着程序的运行流向，每个事件都能驱动一段程序的运行，程 序员只要编写响应用户动作的代码，各个动作之间不一定有联系，这样的应用 程序代码较短，使得程序既易于编写又易于维护。 3 、提供了易学易用的应用程序集成开发环境 在v b 集成开发环境中，用户可设计界面、编写代码、调试程序，直至把 应用程序编译成可执行文件，在w i n d o w s 中运行，使用户在友好的开发环境中 工作。 4 、结构化的程序设计语言 v b 具有丰富的数据类型、众多的内部函数和结构化程序结构，而且简单 易学。 5 、支持多种数据库系统的访问 利用数据控件或o d b c 能够访问的数据库系统有，m i c r o s o f ta c c e s s 、 b t r i e v e 、d b a s e 、m i c r o s o f tf o x p r o 和p a r a d o x 等，也可访闯m i c r o s o f te x c e l 、 l o t u s l 2 - 3 等多种电子表格。 6 、o l e 技术 v b 的核心就是对对象的链接与嵌入( o l e ) 的支持，利用o l e ，v b 能够 开发集声音、图像、动画、字处理、w e b 等对象与一体的应用程序。 7 、a c t i v e 技术 a c t i v e 技术发展了原有的o l e 技术，它使开发人员摆脱了特定语言的束缚。 可方便地使用标准的a c t i v e 部件，调用标准的接口，实现特定的功能。 8 、完备的h e l p 联机帮助功能 与w i n d o w s 环境下的软件一样在v b 中，利用帮劝菜单和f l 功艟键， 用户可随时方便地得到所需的帮助信息；v b 帮助窗口中显示了有关的示例代 码，通过复制、粘贴操作可获取大量的示例代码为用户的学习和使用提供了 捷径1 ) 9 j 。 1 0 2 3a c t i v e xa u t o m a t i o n 概述 a c t i v e x a u t o m a t i o n 是微软公司建立的标准，它的前身是o l ea u t o m a t i o n ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n ga u t o m a t i o n ) ，随着o l ea u t o m a t i o n 技术的不 断发展进步，其功能和应用领域也在不断地完善和扩张，当其超越自身的原始 标准定义时，就被重新定义为a c t i v e xa u t o m a t i o n 。 a c t i v e xa u t o m a t i o n 的核心技术是允许一个w i n d o w s 应用程序通过暴露对 象控制和操作另个w i n d o w s 应用程序。需要特别指出的是。a c t i v e x a u t o m a t i o n 并不是直接获取和处理数据，而是间接地通过暴露对象的方法和属 性，利用对象的方法和属性获取、设置及处理数据。可以这样说，a c t i v e x a u t o m a t i o n 是一个桥梁，它在w i n d o w s 应用程序( 如v b 、v c ) 与s o l i d w o r k s 之间建立了一种控制关系，这样就可以利用这一技术开发出基于s o l i d w o r k s 的 应用程序。 a c t i v e xa u t o m a t i o n 是通过两个应用程序之间的对话来实现，对话是以请 求和响应的模式来进行的，a c t i v e xa u t o m a t i o n 程序分为两个部分，即客户机 程序和服务器程序，对话是在二者之间进行的2 p 2 。 2 4v b 6 0 调用s o l i d w o r k s 2 0 0 3 机理 在对s o l i d w o r k s 2 0 0 3 进行二次开发时，所要编写的是客户机程序。在编写 程序时，首先在v b 中通过“引用”加载s o l i d w o r k s 类型库，使v b 识别程序 中使用的s o l i d w o r k s 对象类型、方法和属性，然后建立客户机与服务器之间的 联系，具体方式如下： s e ts w a p p = c r e a t e o b j e e t ( “s l d w o r k s a p p l i c a t i o n ”) 对象s w a p p 所代表的就是 s o l i d w o r k s 应用程序本身，通过对象s w a p p 可以对其暴露的所有的对象进行各 种操作。 2 5数据库系统管理数据 模具设计中的数据量大、种类多、结构复杂。由于采用文件系统管理数据 的种种不足，因此本系统采用数据库系统来管理数据。 数据库系统包括数据库和数据库管理系统两部分。数据库是存储的关联数 据的集合。数据库管理系统提供了对数据的定义、建立、检索、修改等操作， 以及对数据的安全性、完整性和保密性的统一控制。它起着应用程序与数据库 之间的接口作用，本系统采用m i c r o s o ra c c e s s2 0 0 0 数据库管理系统。用户通 过数据库管理系统对数据库中的数据进行处理，而不必了解数据库的物理结构。 与文件系统相比，数据库系统具有一些明显的优点： 1 、数据库系统实现对数据的统控制，保证数据的安全、完整和保密性。 2 、数据的物理存储独立于应用程序，因而数据的修改不必相应地修改应用 程序，应用程序的改变也不会影响数据结构。 3 、访问的便利性，在大部分的编程语言中，均支持访问数据库的结构化查 询语言( s q l ) 。 4 、冗余度小，可避免数据的不一致性。 要使用数据库，首先要建立数据库。在m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 中，数据是 以二维表格的形式存储的，且只有一层表头，比较有规律。但在实际应用的数 表中，有些数据并不规范。对这些数据必须进行规范化处理，以利于数据库的 建立及使用。下面以常用的液压机规格为例，简单介绍数据库表的建立方法。 其数据表结构如表2 1 所示 2 2 2 3 】 表2 1 液压机型号数据表 2 , 6参数化特征技术 2 6 1特征的定义 客观事物都是由事物本身的特性及其相互关系构成。一般地讲，特征是客 观事物特点的征象或标志。目前人们对于c a d 中特征的定义尚没有达到完全 统一。在研究特征技术的过程中，国内外学者从不同的侧面、不同的角度，根 据需要给特征赋予了不同的含义。 在机械行业中，特征源于使用在各种设计、分析和加工活动的推理过程中， 并且经常紧密地联系到特定的应用领域，因而产生了不同的特征定义。当我们 提到特征时，通常是指形状特征。形状特征的一种定义是面向规划的，例如， 工件特征定义为：在工件的表面、边或角上形成的特定的几何构型。另一种涉 及工艺规划的形状特征定义为：工件上一个有一定特性的几何形状，其对于一 种机械加工过程是特定的，或者用于装夹和或测量目的。 随着特征技术由工艺规划向设计、检验和工程分析方面的拓展，特征定义 趋向于更一般化，下面是一些特征定义的例子：l 、用于描述零件和装配体的语 义组，它将功能、设计和制造信息组合在一起；2 、一个几何形状或形体要素。 3 、产品信息的载体，它可以在设计和制造或者其他工程任务之间辅助设计或进 行通讯：4 、任何用于设计、工程分析和制造的推理的客观对象；5 、设计人员 感兴趣的区域。 研究人员提出了许多不同的特征，例如，功能性的特征有：装配特征、配 合特征、结构特征和抽象特征。抽象特征可用于设计过程，这是由于许多特征 的细节在设计完成前并不清楚。s h a h 明确了一个特征至少满足的要求：零件的 一个结构组元；可影射到某个形状类：有工程意义；有可预测的性质。 总之，特征是产品信息的集合，它不仅具有按一定拓扑关系组成的特定形 状，且反映特定的工程语义，适宜在设计、分析和制造中使用。我们应该将特 征理解为一个专业术语，它兼有形状和功能两种属性，从它的名称和语义足以 联想其特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差 要求【2 4 1 。 2 6 2参数化方法 参数化设计( p a r a m e t r i c ) 设计( 也叫尺寸驱动d i m e n s i o n d r i v e n ) 是c a d 技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使c a d 系统具有交互式绘图功能， 还具有自动绘图的功能。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使 设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度， 并减少信息的存储量。 参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作。 因此它具有很好的交互性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及 其属性，进而控制参数化的过程；参数驱动方法具有简单、方便、易开发和使 用的特点，能够在现有的绘图系统基础上进行二次开发。而且适用面广，对三 维问题也同样适用 2 5 o 第三章压塑模c a d 系统总体框架 3 。1 压塑模设计概述 压塑模又称压缩模，适用于热固性塑料和流动性较差的热塑性塑料制件的 成形。与其它模具相比具有以下特点：使用的设备和模具比较简单；适用于流 动性差的塑料；比较容易成形大型制品；与热周性塑料注射和压注成形相比， 制件的收缩率较小、变形小、各项性能比较均匀。另外，还有一些缺点：生产 周期比注射法和压注法长，生产效率低，特别是厚壁制品生成周期长；不易实 现自动化；劳动强度比较大；制品常有较厚的溢边，且每模溢边厚度不同，因 此会影响制品高度尺寸的准确性；难于成形形状复杂、深孔、厚壁、带有细小 嵌件的制品等等。 3 1 1 压塑模的结构组成 典型的压塑模具结构可分为固定于压力机上压板的上模和下压板的下模 两大部分。开模后，将配好的塑料原料倒入凹模上端的加料室，上下模闭合使 装于加料室和型腔中的塑料受热受压，成为熔融态充满整个型腔，当塑件固化 成形后，上下模打开，利用顶出装置顶出塑件。 压塑模具常有以下几部分组成： 1 、型腔 型腔是直接成形塑件的部位，加料时与加料室一道起装料的作用。 2 、加料腔 加料腔是凹模端面尺寸扩大的部分，由于塑料原料与塑件相比具有较大的 比体积，塑件成形单靠型腔往往无法容纳全部原料，因此在型腔之上设有一段 加料腔。 3 、导向机构 导向机构用来保证上下模合模的对中性。 4 、侧向分型抽芯机构 在成形带有侧向凹凸或侧孔的塑件时，模具必须设有各种侧向分型抽芯机 构，塑件方能抽出。 5 、脱模机构 固定式压塑模在模具上必须有脱横机构。 6 、加热系统 热固性塑料压塑成形需在较高的温度下进行。因此模具必须加热，常见的 加热方式有电加热、蒸气加热、煤气或天然气加热等，但以电加热最普遍。 3 1 2 压塑模分类 ，r - 移动式压塑模 ，l ：= 压塑模 按型腔数a 分 f