（材料加工工程专业论文）基于kbe的压铸模浇注排溢计算机辅助设计系统研究.pdf

基于k b e 的压铸模浇注排溢计算机辅助设计系统研究研究生：卞冬琛导师：许映秋教授东南大学摘要压力铸造是金属材料加工过程中生产精密零部件的一种重要成形方法，压铸模作为压铸生产的主要工艺装备，其设计的合理性直接决定了压铸件质量。浇注排溢系统是压铸模的重要组成部分，是模具型腔充填状况的决定性影响因素，因此合理地设计浇注排溢系统，是压铸模设计和压铸件生产的重要环节。本课题所开发的基于k b e 的压铸模浇注排溢计算机辅助设计系统，为使用者提供了一个快捷智能的压铸模浇注排溢系统设计工具。使用者向系统输入已知基本参数后，系统基于压铸模浇注排溢系统设计知识库，能够自动给出合理的设计建议、常用典型设计结构和设计尺寸，并以参数驱动的方式生成设计图档。最后利用s o l i d w o r k s2 0 0 3 标准插件c o s m o sf l o w o r k s 模拟模具型腔充填过程，还可验证所设计浇注排溢系统的合理性，并为其进一步优化提供依据。课题以s o l i d w o r k s 2 0 0 3 为二次开发平台，利用s o l i d w o r k s 提供的基于c o m 的a p l 对象，选用v i s u a lc + + 6 0 进行开发。研究中，遵循压铸模浇注排溢系统设计一般规律，在系统分析阶段，对拟建立的系统知识库、拟开发的设计功能模块及其数据流进行了详细分析，最终确定了系统的体系结构；在知识库设计和应用程序设计阶段，紧密结合压铸模浇注排溢系统设计理论与实践经验，对各功能模块进行详细设计，圆满实现了相应功能：c a e 分析部分，则主要结合一个具体的压铸件浇注排溢系统设计实例，对其进行模具型腔充填过程的仿真模拟，以此验证所开发系统在实际应用中的合理性与可行性。k b e 技术是本课题研究的重点，它贯穿于系统开发的各个环节，是整个系统设计开发的指导思想。同时，也正因为k b e 技术的引入，实现了对压铸模浇注排溢系统设计领域内理论和实践经验的继承、集成和管理，实现了c a x 技术和a i 技术的集成，也才使本课题所开发系统具有了更高的实用价值。关键词：k b e ，s o l i d w o r k s ，压铸模，浇注排溢系统设计，充填模拟a b s t r a c t1 。_ _ _ - _ - 。- _ _ _ - - - _ _ _ - - 。_ _ _ _ _ 。- _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - 。- 一r e s e a r c ho nk n o w l e d g e b a s e d e n g i n e e r i n gp o u i u n g e x h a i7 s t i n g f l o o d i n gs y s t e md e s i g no fd i eb y ：b i a nd o n g c h e ns u p e r v i s e db y ：p r o f x uy i n g - q i us o u t h e a s tu n i v e r s i t ya b s t r a c td i ec a s t i n gi sa ni m p o r t a n tm e t h o di nt h em a n u f a c t u r eo fp r e c i s ep a r t si nm a t e r i a l sp r o c e s se n g i n e e r i n g w i t ht h ed i eb e i n gc r i t i c a le q u i p m e n ti nt h ed i ec a s t i n gp l o c e s s ，t h er a t i o n a l i t yo fi t sd e s i g nd i r e c t l yd e t e r m i n e st h eq u a l i t yo fr e l e v a n tp r o d u c t s a n dp o u r i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n gs y s t e mi sa ni m p o r t a n tp a r to ft h ed i ea sw e l la sad e t e r m i n i n gf a c t o ro ft h em o u l dc a v i t yf i l l i n gp r o c e s s s ot h em t i o a a l i t yo ft h ed e s i g no fp o u r i n g - e x h a u s t i n g f l o o d i n gs y s t e mi sv e r ym u c hi m p o r t a n ti nt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r eo ft h ed i e t h ek b ep o u r i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n gs y s t e md i s c u s s e di nt h i st h e s i sp r o v i d e sa ni n t e l l e c t i v et o o lf o ru s e r s c o n v e n i e n c e a f t e rb e i n gi n p u a e dw i t hs o m eb a s i cp a r a m e t e r s ，t h ek b es y s t e mc a np r o v i d ef e a s i b l es u g g e s i i o n ，t y p i c a ls t r u c t u r e ，d i m e n s i o nd e s i g na n dc r e a t ed e s i g nd r a w i n gw i t ht l zd i m e n s i o n - d r i v e na u t o m a t i c a l l y t h es y s t e ma l s oa p p l i e sc o s m o sf l o w o r k st os i m u l a t et h ec a v i t ) sf i l l i n gp r o c e s s ，a n dt ov e d f yt h er a t i o n a l i t yo ft h ed e s i g no fp o u r i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n gs y s t e ma n dp r o v i d eb a s i sf o rf u r t h e ri m p r o v e m e n t b a s i n go ns o l i d w o r k s2 0 0 3a n dm a k i n gu s eo f t h ea p io b j e c t ss u p p l i e db ys o l i d w o r k s2 0 0 3 v i s u a lc + +6 0w a sc h o s e nt ob et h et o o lf o rd e v e l o p m e n t i nt h er e s e a r c h ，t h er e g u l a rd e s i g np r i n c i p l e sw e r ef o l l o w e d a n da tt h es y s t e ma n a l y s i ss t a g e ，t h ek n o w l e d g ed a t a b a s e ，m o d d ef u n c t i o na n dd a t af l o ww e r ea n a l y z e d , a n dt h es y s t e ma r c h i t e c t u r ew a sd e t e r m i n e d a tt h ek n o w l e d g ed a t a b a s ea n da p p l i c a t i o np m g r a md e s i g ns t a g e ，e a c hm o d u l e sf u n c t i o nw a sd e s i g n e da n dr e a l i z e d a n da tt h ec a ea n a l y s i ss t a g e ，c o m b i n i n gac a g eo fp o u t i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n g ，af i l l i n gp r o c e s so ft h em o l dw a ss i m u l a t e dt ov e i l f yt h er a t i o n a l i t ya n df e a s i b i l i t yi na c t u a la p p l i c a t i o n t h et e c h n o l o g yo fk b ei st h ef o c a lp o i n to ft h i sr e s e a r c h i to p e r a t e si na l ls e c t o r so ft h ew h o l ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n da c t sa sag u i d e l i n eo f t h es y s t e m sd e v e l o p m e n t a n dt h es u c c e s s i o n ，i n t e g r a t i o na n dm a n a g e m e n to ft h e o r i e sa n de x p e r i e n c e si nt h ep o u r i n 学e x h a u s t i n g - f l o o d i n gs y s t e m sd e s i g nf i e l da sw e l la st h ei n t e g r a t i o no fc a xa n da 1w e r eb o t hd u et ot h ei n d u c t i o no fm ea n dg a v em o r ep r a c t i c a lv a l u et ot h es y s t e m k e yw o r d s ：k b e ，s o l i d w o r k s d i ec a s t i n g ，p o u t i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n gs y s t e m ，s i m u l a t i o no ff i l l i n gp r o c e s si i东南大学硕士毕业论文东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 垒望日期：趔东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。研究生签名：主垒鸳导师签名：迎日期：坐，：；第一章绪论1 1 课题背景及意义1 1 1 压铸概况第一章绪论压力铸造( 简称压铸) 是金属材料加工过程中生产精密零部件的种重要成型方法，是一个复杂的动态热力学过程。其实质是液态或半液态金属在高压作用下，以极高的速度充填压铸模具型腔，并在压力作用下快速凝固而获得铸件的种铸造方法。高压和高速是压铸的两大特点，通常采用的压射比压为2 0 2 0 0 m p a ，充填速度在0 5 1 2 0 m s ，充填时间为0 ，0 1 0 2 s ”。这些工艺特点，一方面使得压铸具有可以生产出复杂薄壁、表面美观和高精度金属铸件的优点；另一方面，使金属液以紊流状态充填型腔，卷入了气体和夹杂物，导致了压铸件不够致密，不能再进行热处理和机械加工等缺点。压铸这种成型方法在我国约起始于2 0 世纪4 0 年代同。经过近半个世纪的发展，压铸行业已成为国民经济发展中不可忽视的一部分，近两年更是保持着年增长8 1 2 的良好势头吼据统计，1 9 9 1 年，我国压铸件年产量仅1 6 5 万吨，而到了2 0 0 0 年，我国压铸件年产量己接近5 0 万吨，其中铝合金3 2 7 5 0 0吨占6 6 6 ，锌合金1 5 5 7 2 4 吨占3 1 6 ，铜合金4 8 5 2 吨占1 0 ，镁合金3 9 2 4 吨占0 8 。压铸件的主要应用领域发展为：汽车、摩托车占6 2 3 ，玩具、五金占1 2 6 ，电子电器占1 0 9 ，一般机械占5 4，其他占8 8 。目前，压铸行业已有压铸企业及相关单位2 6 0 0 多家【4 】，从业人员超过5 万【5 】。虽然以上的数据说明了我国压铸行业的迅猛发展，但同其他国家相比，我国在国际上只能算是压铸大国之一，而不是强国。从技术和生产效率来看，我国的压铸业还相当落后。如果把中、日、德、美4国按综合系数相比，以中国为1 ，则日本为1 7 5 ，德国为1 7 5 ，美国为2 4 4 】。加入w t o 以后，我国压铸行业更面临着巨大的发展机遇和激烈的国际竞争。生产出高质量、低废品率、开发周期短的压铸产品，已经成为以压铸件为主要产品的企业赢得市场的重要手段。而压铸模具作为压铸生产的重要工艺装备，其自身设计制造水平的高低显然也变得越来越重要。1 1 2 压铸模及其浇注系统设计概述压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备。压铸生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，在很大程度上取决于模具设计的合理性。压铸模一般由成型零件、合模导向机构、浇注系统、排溢系统、推出机构、侧抽芯机构和温度控制系统几部分组成。成型零件指动、定模部分有关组成型腔的零件，包括动模板、定模板，镶块、型芯等；台模导向机构能够保证动模和定模在合模时准确对合，保证铸件形状和尺寸的精确度，并避免与模具中其他零件发生碰撞和干涉，常用的合模导向机构是导柱和导套：浇注系统是金属液体从压铸机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，包括直浇道、横浇道和内浇口；推出机构在分型后将铸件推出模具，又称为脱模机构，一般情况下，推出机构由推板、推杆固定板、推杆、复位杆及为了该机构平稳运动所设置的导向机构组成；侧抽芯机构可以形成铸件侧向凸凹形状的孔或凸台，一般包括斜导柱、滑块、楔紧块等零件；温度控制系统可以调节在成型过程中模具的温度，保证铸件质量，温度控制系统包括加热和冷却系统，冷却系统一般是在模具上开设冷却水道，加热系统则是在模具内部或四周安装加热元件；排溢系统可以增加模具的除渣排气效果，减少铸件缺陷的产生，排溢系统通常是在分型面上有目的地开设溢流槽和排气槽。图1 - 1 所示为卧式冷压室压铸机所用的压铸模基本结构。就整个压铸模而言，浇注系统，对液态金属的流动方向、排气条件、模具的热分布、压力传递、充填时间的长短和金属通过内浇口的速度等各个方面，起着重要的控制和调节作用。因此，浇注系统是决定充填状况的重要因素，因而也是决定铸件内部质量和表面质量的重要因素。同时，浇注系统对生产效率和模具寿命亦有很大的影响。l第一章绪论些缺陷，经常以在分型面设置溢流槽和排气槽作为重要措施之一。其效果往往与溢流槽和排气槽在型腔周【虱或局部地区的合理布局、位置和数量的分配、尺寸和容量大小以及本身的结构形式，均有密切关系。2 12 01 9i gt 7图1 - 1 压铸模基本结构f i g1 - 1t h es t r u c t u r eo fd i ec a s t i n gd i el 一动模座板2 一垫块3 一支撑板4 一动模套板5 一限位块6 一滑块7 一斜导柱8 一楔紧块9 一定模套板1 0 一定模座扳1 卜一定模镶块1 2 一活动型芯1 3 一型腔1 4 一内浇口1 5 一横浇道1 6 一直浇道1 7 一浇口套1 8 一导套1 9 一导流块2 0 一动模镶块2 l 一导柱2 2 推板导柱2 3 一推板导套2 4 一推杆2 5 一复位杆2 6 一限位钉2 7 一推板2 8 一推杆固定板因此，合理地设计浇注系统、排溢系统，制定浇注工艺参数，是压铸模设计和压铸件生产的重要环节。在目前国内的压铸模生产领域，设计者对压铸模的设计大多凭借自己多年的实践经验，迄今尚未形成完善规范的理论体系，导致的直接结果就是在设计、制造过程中需经常反复地试模，使得压铸模设计周期长、效率低、成本高。1 2k b e 技术1 2 1c a d 技术的发展历程c a d 技术的发展经历了以下几个阶段：2 0 世纪7 0 年代，利用c a d 技术生成数字化图纸，提高了绘制工程图纸的效率，但并没有真正起到辅助设计的作用。8 0 年代，参数化建模技术利用基于特征的c a d技术，建立全参数化驱动的三维模型，并以此为基础，对整体设计和部件进行有限元分析、运动分析、装配的干涉检查和n c 自动编程等，以保证设计符合实际工程需要。但这时的c a d 技术只是面向产品开发过程中的某一环节。9 0 年代以来，基于过程的c a d 技术使产品数据模型能够在全生命周期的不同环2第一章绪论节( 从概念设计、结构设计、详细设计到工艺设计和数控编程) 问进行转换，支持集成的、并行的产品设计及其相关的各种过程( 包括帝4 造过程和支持过程) ，帮助产品开发人员在设计开始阶段就考虑产品从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。但是，以几何模型为主的c a d 系统无法将领域设计原理和知识、同类设计以及专家经验等融入到几何模型中去，因此无法实现知识型资源的重用，设计者仍然需要进行大量的重复性设计工作。1 2 2k b e 技术的出现和应用1 9 6 5 年美国斯坦福大学的费根堡姆( e a f e i g e n b a u m ) 教授提出了基于知识的智能系统，由此专家系统被引入了工程设计领域。但一般的专家系统存在着许多缺陷：缺乏对众多基于知识的工程及领域知识的集成：缺乏对多种任务和功能的集成等。基于知识的工程( k n o w l e d g - b a s e de n g i n e e r i n g ，k b e ) 正是面向现代设计要求而产生和发展的新型智能设计方法和设计决策自动化的工具。近年来，美国、日本和欧洲各国政府在k b e 技术的开发与应用方面给予了有力的支持，许多跨国公司和著名大学纷纷开展研究，以提高产品开发的效率和创新能力。其研究成果对工业界的影响是显著的，在提高工作效率、改善工作质量、保存设计知识等方面体现出了极大的优越性。如英国j a g u a r 汽车公司使用k b e 技术设计某车型发动机盖，使设计时间从2 个月缩短到2 小时：波音公司在b 7 7 7 飞机设计中引人k b e 技术，实现了原型机一次装配成功无修改【6 j ：u g k n o w l e d g e f u s i o n 功能模块基于k b e 技术，实现了“a r tt op a r t ”开发决策过程的自动化【7 】。在我国，上海交通大学模具c a d 国家工程研究中心对k b e 系统的研究取得了一定的成果。他们为瑞士f e i n t o o l 公司开发的精密冲裁模具k b e 系统，使设计效率提高了6 倍：为青岛海尔模具公司开发的注塑模设计模架选择k b e 系统，使设计效率提高了1 0 倍h 。1 2 3k b e 的定义和内涵由于k b e 本身的开放性，迄今为止，对k b e 技术尚无一种公认的完备的定义。英国c o v e n t r y 大学k b e 中心认为k b e 系统是一种存储并处理与产品模型有关的知识，并基于产品模型的计算机系统；是目前促进工程化、实用化产品开发的最值得研究的软件方法 9 1 。欧洲针对k b e 应用的方法和软件研究联盟提出，k b e 是计算机辅助工程领域的一个进步，是一种将面向对象方法、a i 和c a d 技术三者集成的工程方法，能够提供设计过程客户化、变量化和自动化的解决方案【“。上海交通大学模具c a d 国家工程研究中心提出：k b e 是通过知识驱动和繁衍，对工程问题和任务提供最佳解决方案的计算机集成处理技术【l l 】。本人认为：k b e 是将人工智能( 知识库、知识工具、逻辑推理) 与c a x 设计系统有机地结合起来，使计算机辅助设计系统从图形处理、计算分析、加工制造延伸扩展到工程设计领域，实现知识与c a x 系统无缝连接的一种先进的设计思想。总之，k b e 技术的内涵可以概括为：k b e 是领域专家知识的继承、集成、创新和管理的过程；是c a d , ，c a m c a e 技术与人工智能技术的集成过程【l ”。1 2 4k b e 的关键技术k b e 系统的核心是知识。因此，k b e 的关键技术在于：知识获取、知识表示、知识推理和知识管理。知识获取主要指知识库中知识的收集、获得，主要通过3 种方式：( 1 ) 从书本获取；( 2 ) 与专家进行交流；( 3 ) 通过数据挖掘。知识表示即知识的计算机化。利用计算机表示知识的传统方法主要有：一阶谓词逻辑、语义网络、产生式规则及框架和剧本。表示知识的新的方法则有：面向对象的表示，关系知识表示等。另外，对简单的工程约束和公式可直接以计算机语言表示，对难以直接用于推理但可以启发设计者思维的知识可以以可视化文本或图像的形式表示。知识推理主要分为5 类：基于规则的推理( r u l e b a s e dr e a s o n i n g ，r b r ) 、基于事例的推理( c a s e - b a s e dr e a s o n i n ，c b r ) 、基于模型的推理( m o d e l b a s e dr e a s o n i n g ，m b r ) 、混合推理y b r i dr e a s o n i n g ) t l 基于人工神经网络的推理( a n n b a s e dr e a s o n i n g ) 。3苎二兰堕堡知识管理即是对存储于知识库的结构化知识和非结构化知识提供更新、访问和查询的功能，使知识能够被有效的利用 1 2 1 。1 3 课题主要研究内容本系统作为基于k b e 压铸模计算机辅助设计系统的浇注排溢设计子模块，选用三维软件s o l i d w o r k s2 0 0 3 为开发平台，利用s o l i d w o r k s2 0 0 3 提供的基于c o m 的开放式应用程序接1 2 1 ( a p p i l c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，a p i ) ，进行进程内组件的开发。利用s q ls e v e r 强大的数据库功能，建立浇注排溢系统设计数据库。运用k b e 的设计思想，依据现有的充填理论和经验，总结和规范压铸模浇注排溢系统设计领域的专家知识，使用v i s u a lc + + 6 0 建立面向对象的压铸模浇注排溢系统设计知识库，实现知识表示和知识推理。利用本模块，用户以交互方式向系统输入已知工艺条件后，系统即可根据这些工艺条件，以一定的推理机制在知识库中搜索，给出合理的设计建议、常用典型设计结构和尺寸，再以自动的参数驱动方式绘制三维图档。最后利用s o l i d w o r k s2 0 0 3 的标准插件c o s m o sf l o w o r k s ，对整个充填过程进行仿真模拟，验证分析浇注排溢系统设计的合理性。显然，使用本课题所开发的系统进行压铸模浇注排溢系统设计，可以使设计具有更多的理论依据，不再单凭设计者的主观经验，从而大大减少反复试模的时间，实现优化、智能的模具设计。本系统将按照如图1 2 所示流程实现压铸模具浇注排溢系统设计。图1 - 2 压铸模具浇注排溢系统设计流程图f i g 1 - 2t h e d e s i g n f l o w c h a r t o f p o u r i n g - e x h a u s t i n g - f l o o d i n g s y s t e m为实现上述目标，本课题研究的主要内容有：( 1 )系统分析。这是系统开发的前期准备工作，是极其重要的步骤。系统分析的成功与否，将直接影响软件设计的合理性和优劣情况。本课题采用了传统的系统分析方法，在对压铸模设计实际过程进行分析的基础上，分析知识库的功能、划分系统功能模块、绘制功能结构图和数据流程图。( 2 )应用程序设计和知识库设计。它几乎包括了所有的编程工作，可分为应用程序框架设计、各功能模块的具体程序设计以及知识库的设计和调用三大部分。其中应用程序的设计和知识库的设计调用是相辅相成的。首先创建d l l 工程，实现在s o l i d w o r k s 界面产生下拉式菜单、添加菜单函数，从而生成应用程序框架。然后完成知识库的设计和调用，这部分工4第一章绪论( 3 )作是建立在对知识库原理知识充分理解的基础上的。最后是各子模块的具体编程工作。整个阶段的工作中，要解决许多的技术细节问题，工作量大，费时长，在此基础上，通过一个设计实例，对整个系统的可行性和合理性进行调试、验证。c a e 分析。c o s m o sf l o w o r k s2 0 0 3 是s o l i d w o r k s2 0 0 3 的标准插件，与s o l i d w o r k s 采用统一的界面，只需简单操作，输入各种已知条件和目标参数，便可进行流体热流分析。利用本系统对具体实例进行浇注排溢系统设计之后，用c o s m o sf l o w o r k s 进行充填仿真模拟，可进一步对设计结果进行验证和优化，提高设计的合理性。5一兰三兰墨王塑坚盟墅生! 坠三姿茎茎第二章基于c o m 的s o l | d w o r k s 二次开发2 1s o l i d w o r k s2 0 0 3 功能简介2 1 1s o l i d w o r k s 软件背景介绍s o l i d w o r k s 软件是世界上第一个基于w i n d o w s 开发的三维c a d 系统。该软件从1 9 9 5 年面世至今，已经历了近十个版本的更新，累计获得过十七项国际大奖，如：第一个基于w i n d o w s 平台的三维机械c a d软件，第一个创造了f e a t u r e m a n a g e r 特征管理员的设计思想，第一个在w i n d o w s 平台下实现的自顶向下的设计方法和第一个实现智能化装配的c a d 软件等i i m 。s o l i d w o r k s2 0 0 3 是s o l i d w o r k s 公司2 0 0 3 年推出的最新版本。它包括了s o l i d w o r k s 基本模块、e d r a w i n g s 、a n i m a t o r 、p h o t o w o r k s 、f e a t u r e w o r k 等几部分。其强大的实体建模能力和易用友好的w i n d o w s界面，使设计者不论有无c a d 的使用经验，都能够方便快捷地设计出需要的产品。2 1 2s o l l d w o r k s2 0 0 3 的优势特点1 t o pd o w n ( 自顶向下) 和d o w n t o p ( 自下向上) 的设计方法自项向下的设计是指在装配环境下进行相关子部件设计的能力，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关，同时还为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计。用户可以在装配布局图做好的情况下，进行其它零部件的设计工作，并保证一旦修改其中一部分，其它与之相关的模型、尺寸等均可自动更新，不需要人工参与。自下向上的设计是指在用户先设计好产品的各个零部件，运用装配关系把各个零部件组合成产品，在装配关系定制好之后，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关，同时还为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计。用户可以在产品的装配图做好后，继续设计其它零部件、添加装配关系，并保证零部件之间全自动完全相关，一旦修改其中一部分，其它与之相关的模型、尺寸等自动更新。利用课题所开发模块进行压铸模浇注排溢系统设计时，可以充分体验这两种设计思想带来的便利。如：利用本模块先分别设计浇注系统各组元浇口套、分流锥、直浇道等，然后将其与压铸件装配在一起后进行拆模及c a e 分析，这里应用了s o l i d w o r k s2 0 0 3 自下向上的设计思想；根据分析结果在装配环境下对各部位的设计参数进行合理化调整，则是对s o l i d w o r k s 2 0 0 3 自顶向下设计思想的应用。2 配置管理在s o l i d w o r k s 中，用户可利用配置功能在单一的零件和装配体文挡内创建零件或装配体的多个变种( 即一系列的零件和装配体族) ，而其多个个体又可阻同时显示在同一总装配体中。这一功能是其他同类软件不具备的。其具体表现在：( 1 ) 设计中经常需要修改和重复设计，并需要随时考查和预览同一零部件的不同设计方案和设计阶段，记录下零部件在不同尺寸时的状态或不同的部件组合方案，而不同的状态和方案又要求同时在一张工程图或总装配体内显示出来。s o l i d w o r k s 利用其配置功能，能够很好地捕捉实际设计过程中的修改和变化，满足设计的需求。( 2 ) 特定的设计过程可从单一零件文档中浏览或描述在同一工程图中，而其它同类软件只有通过使用派生零件的方法才能实现。( 3 ) 在图形显示和性能方面，利用配置功能s o l i d w o r k s 可通过隐藏，显示和压缩等手段，实现同一部件的不同个体显示在同一总装配体中，而在其它同类软件的装配体内，一个部件的所有实例必须是相同的。( 4 ) 配置提供了便于创新的结构化平台，如工具模块( t o o l b o x ) 、模具模块( m o l d b a s e ) 、管道设计模块( p i p i n g ) 等，其辅助设计功能达到了新的高度。s o l i d w o r k s 的此优势特点，在本系统c a e 分析的条件设置和利用分析结果对浇注排溢系统设计参数进行修改时，得到充分的应用和发挥。6第二章基于c o m 的s o l i d w a r k s 二次开发3 易用性及对传统数据格式的支持s o l i d w o r k s 完全采用了微软w i n d o w s 的标准技术，如标准菜单、工具条、组件技术、结构化存取、内嵌v b f w a ) 以及拖放技术等。设计者进行三维产品设计的过程自始至终享受着w i n d o w s 系统所带来的便捷与优势。其它同类软件虽然也是与w i n d o w s 兼容的产品，但无法真正在整个系统内采用拖放技术，也无法在系统内自动地进行v b 编程和过程回放。s o l i d w o r k s 完全支持d w g d x f 输入输出时的线型、线色、字体及图层。使用一个命令即可将导入图档的所有尺寸变为s o l i d w o r k s 的尺寸并驱动草图，而且可以任意修改尺寸公差和精度等。其它绘图软件在读入d w g d x f 格式图档时，只能成组地输入图档中的尺寸，因而这些尺寸将不能灵活使用，甚至无法被修改。s o l i d w o r k s 提供各种3 d 软件数据接口格式，包括i 雌s 、v d a f s 、s t e p 、p a r a s o l i d 、s a t 、s t l 、m d t 、u g l l 、p r o e 、s o l i d e d g e 、i v e n i o r 等零件和装配体格式。另外，还有v r m l 、t i f f , j p g 等文件格式。4 零部件镜像s o l i d w o r k s 提供了零部件的镜像功能，不仅镜像零部件的几何外形，而且包括产品结构和配合条件，还可根据实际需要区分是作简单的拷贝还是自动生成零部件的对称件。5 装配特征s o l i d w o r k s 提供完善的产品级的装配特征功能，以便创建和记录特定的装配体设计过程；支持大装配的装配模式，拥有干涉检查、产品的简单运动仿真、编辑零件装配体透明等功能。6 工程图( r a p i d d r a f t 、剖中剖、交替位置视图1s o l i d w o r k s 提供全相关的产品级二维工程图，采用了生成快速工程图的手段，使得超大型装配体的工程图的生成和标注也变得非常快捷：允许二维图暂时与三维模型脱离关系，所有标注可以在没有三维模型的状态下添加，同时用户又可随时将二维图与三维模型同步，从而大大加速工程图的生成过程；在已有配置管理的技术基础上提供了生成交替位置视图的功能，从而可在工程图中清晰地描述出类似于运动机构等的极限位置视图。其它同类软件因为没有配置管理，也就无法提供由此而创新出的各种功能。7 3 d 草图s o l i d w o r k s 提供了直接绘制三维草图的功能，这一功能在主流实体造型领域内是独一无二的，而且是作为s o l i d w o r k s 内置功能。8 曲面设计s o l i d w o r k s 提供了众多的曲面创建命令，同时还提供了多个高级曲面处理和过渡的功能如混合过渡、剪裁、延伸和缝合等，而且是完全参数化的，从而帮助设计者快捷而方便地设计出具有任意复杂外形的产品。9 专用的二次开发工具s d k 和a p i 函数s o l i d w o r k s 提供了专用二次开发工具s o l i d w o r k s - a p i - s d k e x e 和完整的、免费的二次开发a p i 接口函数。用户可以用微软的v i s u a l b a s i c 、v i s u a l c + + 或其它支持o l e 的编程语言建立自己的应用方案。本系统开发中充分利用了这些二次开发工具。2 。2c o m 技术c o m 即组件对象模型( c o m p o n e n t0 b j e c tm o d e l ，c o m ) 是一种协议，它以组件为发布单元，使各软件组件可以使用统一的方式进行交互。c o m 既提供了组件之间进行交互的规范，也提供了实现交互的环境，因为组件对象之间的交互规范不依赖于任何语言，所以c o m 也可以是不同语言协作开发的一种标准。它支持以下特性：为一个e x e 控件与同一机器上的另一个e x e 控件提供了通讯方法( 可代替d d e )用a c t i v e x 代替了v b x为应用程序与操作系统的交互操作提供了一种新的方法为适应新的协议提供了可扩充性，如m i c r o s o f t 的o d ed b 数据库接口7第二章基于c o m 的s o l i d k s 二次开发最新发布的分布式c o m 允许一个e x e 控件与不同机器上的另个e x e 控件进行通讯c o m 不仅体现了组件化的程序设计思想，而且在实现上采用了面向对象的程序设计方法。在c o m标准中，对象是一个非常活跃的元素，称之为c o m 对象；组件模块为c o m 对象提供了活动的空间，c o m对象以接口的方式提供服务，这种接口称为c o m 接口。在一个软件组件中，每个组件都是c o m 对象，它们分别实现各自的功能；c o m 接口是组件间进行通信的基础，是组件软件的关键。一个组件程序可以包含多个c o m 对象，并且每个c o m 对象可以实现多个c o m 接口。当另外的组件或普通程序偿l 件的客户程序) 调用组件的功能时，它首先刨建一个c o m 对象或者获得一个c o m 对象，然后通过该对象的c o m接口调用它所提供的服务。2 3s o l i d w o r k s 提供的c o m 接口及对象s o l i d w o r k s 的二次开发可分为两种：一种是基于自动化技术的，此种技术只能开发e x e 形式的程序：另一种开发方式是基于c o m 的，这种技术可以使用最多的s o l i d w o r k sa p i 函数f ”。另外。使用第二种开发方式时，a p i 可控制s o l i d w o r k s 会话的方式，生成+ d l l 格式的文件。将此d l l 文件加载后，二次开发软件即可成为s o l i d w o r k s 的插件。因此，本系统的开发选用了基于c o m 的方式。图2 - 1 所示为s o l i d w o r k s的c o m 模型。图2 1s o l l d w o r k s 的c o m 模型f i 9 2 1 t h e c o m m o d e l o f s o l i d w o r k s由图2 1 可以看出，对本开发系统而言，s o l i d w o r k s 是唯一的c o m 对象，系统开发的组件模块通过s o l i d w o r k s 提供的大量接口对象成员函数与s o l i d w o r k s 进行数据交换，实现所需的特定功能。根据c o m规范，s o l i d w o r k s 的所有接口都是从i u n k n o w n 接口派生。同时根据面向对象程序语言的封装原则，i u k n o w n 的具体情况是不需要开发者关心的。而图中的i i n t e r f a c e s 是s o l i d w o r k s 对外提供的接口对象，即a p i 对象。这些a p i 对象的具体功能和调用方法才是开发者需要弄清楚的。s l d w o r k s 是s o l i d w o r k sa p i 的一个最主要的基类，s o l i d w o r k s 所有的a p l 接口对象( 即l i n t e f f a c e s )基本都是由s l d w o r k s 派生。图2 - 2 所示即为s o l i d w o r k s 提供的所有a p i 对象。按照接口对象的功能来分，主要可分为m o d e l d o c 、e n v i m m e n t 、f r a m e 、a r r t i b u t e d e f , m o d e l e r 、s w p m e r t y s h e c t 等几类，以及一些其他对象。它们的主要功能分别描述如下；m o d e l d o c ：在s o l i d w o r k s 中，主要有三种文件格式：零件、工程图和装配体，每一种文档类型在其各自的a p i 对象( p a r t d o c 、d r a w i r i z d o c 和a s s e m b l y d o c ) 中定义函数实现其各自特定的功能。例如：因为装配体需要有增加零件的功能，所以在a s s e m b l y d o c 中定义了a d d c o m p o n e n t函数。另外，有一些函数是所有文档格式共同要用的，如：打印、保存、视图设置等，对这些共同的函数，s o l i d w o r k s 也将其定义在m o d e l d o c 对象中。e n v i r o m e n t ：可以分析文本和几何关系。这里所指的几何关系主要用于生成符号。例如：如果在图档的所有几何关系中，有一个包含了符号的注释，想重新生成注释就可以使用e n v i m m e n t对象。f r a m e ：主要用于修改、检查、添加s o l i d w o r k s 的下拉菜单和弹出菜单。a r r t i b u t e d e f ：用于修改、添加实体的属性数据。这个属性是特殊的应用数据包，它将自动地存储在s o l i d w o r k s 文件中，并在文件被打开时自动重载数据。b第二章基于c o m 的s o d w o r k s 二次开发图2 - 2s o l i d w o r k s 2 0 0 3 的a p i 对象【1 qf i g 2 - 2 t h e a p l o b j e c t s o f s o l l d w o r k s 2 0 0 # 1 8 】m o d e l e r ：为管理t e m p o r a r y b o d y ( 临时体) 对象提供了一种界面。s w p r o e r t y s h e e t ：；用以增加记录到某些由s o l i d w o r k s 输出的属性表中。p a r a m e t e r ：可获得和设置属性中的值。e n t i t y ：可访问存储在实体中的属性实例。e n u m b o d i e s 2 ：可访问体列表。e n u m c o e d g e s ：可访问c o e d g e s 列表。e n u m f a c e 2 ：允许访问面列表。e n u m e d g e s ；可访问边列表。e n u m d o c u m e n t s 2 ；可访问文件列表。e n u m l d o p s 2 ：可访问环、回路列表。e n u m c o m p o n e n t s ：允许访问零件列表。9第二章基于c o m 的s o l i d w m k s 二次开发e n u m d r s e 甜o m ：可访问d r s c c t i o n 对象列表。e n u m s k e t c h h a t c h c s ：可访问s k e t c h h a t c h e s 列表。e n u m s k e t c h p o i n t s ：可访问s k e t c h p o i n t s 列表。e n u m s k c t c h s e g m e n t s ：可访问s k c t c h s e g m e n t s