（材料加工工程专业论文）基于proe的罩形件级进模参数化库及辅助工艺的研究.pdf

摘要 摘要 级进模是冲压模具的一种，在一副模具中可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等 多种冲压工序，因此可以将具有复杂的外形或孔型的制件，经对工步分解后在级进 模具上实现简单的冲压。级进模具是当代冲压模具中生产效率最高，适合大批量生 产的一种高效、高速、高质、长寿的模具。随着产品更新换代速度的加快，人们对 级进模的设计质量和效率提出了更高的要求，这就要求模具设计过程中避免重复劳 动，缩短开发周期。解决这些问题的关键技术之一就是对模具设计的c a d 系统进行 二次开发，基于上述原因，提出了本课题。 本课题结合生产实际情况，在查阅大量资料的基础上，首先对级进模的特点进 行深入的研究分析，提出了罩形件级进模q 如系统的整体设计思路，然后运用q 蛐 二次开发技术、特征造型技术、参数化设计技术等手段，通过分析选定本系统基于 s u a lc + + 6 0 语言，利用p r o 励g i n e e rw i l d f i r e 2 o 的强大功能和其自带的二次开发 工具p 们o i k 1 1 r 及其界面的专用语言，开发了三维参数化标准零件库、工艺计算 界面以及友好的人机交互界面等内容，充分实现了罩形件级进模a 如系统的设计目 标。 本课题的主要研究内容为： 1 ) 通过s u a lc + + 6 0 语言，在p r 0 e n g i n e c rw i l d f i r e 2 o 系统中添加冲压模具设 计主菜单和级进模设计系统子菜单。 劲通过参数化技术和p r o 厂r o o i k i t 二次开发工具，基于v i s u a lc + + 6 o 平台， 建立标准件模型库，通过用户选择不同模型参数时，系统会自动生成出符合要求的 标准零件，用户也可以通过查阅系统资料，自行更改参数，实现非标准零件的设计； 3 ) 根据级进模工艺计算过程，利用p r 0 厂i o o i ，k r r 二次开发工具，开发冲裁力、 弯曲力及凸凹模刃口尺寸的计算界面，通过s u a lc + + 6 o 编程使系统能够进行工艺 计算的自动化，只要用户输入相应参数即可得出相应的计算结果： 钔本系统完全符合s u a lc + + 6 o 的接口技术，可供用户在使用范围内进行再 开发。 本系统提供了级进模设计的简化流程，缩短了研发周期，能够满足使用需要， 具有较强的实用性。 关键词p f o e ；p r o 厂f o o l t ；c a d ；级进模；参数化 河北科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t a sak i n do fs t 锄p i n gd i e s ，p r o g r e s s i v ed i ec 0 u l dn o to n l yf i l l f i ut h et a s k so fc u t t i n 岛 b e n d i n & d r a w i n 岛f o m i n g 姐do t l l e rd i 虢r e n tl 【i n d s0 fs t a m p i n gp r o c e s si nam o d e l ，b u t a l s oc h 柚g ec o m p l e xs h a p e si i l t os i m p l es t a m p i n gt h r o u g l lt h ed e m p o s i t i o nb a s e d0 n p r o 乎e s s i v ed i e w i t h 也eh i g h e s tp r o d u c t i o nr a t ei i lc o n t e m p o r a r ys t a m p i i l gm o d e l s ， p r 0 伊e s s i v ed i e ，w h i c hi sf i t t i i l gf o rm a s sp r o d u c t i o n ，i sa l 【i i l do fd i ew i t hh i g he f f i c i e n c y h i g hs p e e d ，h i 曲q u 2 l l i t ya n dl o n gl i f e a st h er a p i dr 衄e wo ft h ep r o d u c t s ，p e o p l eh a v c s o m ef u n h e rr e q u e s t st 0t h eq u a l i t y 硼de f f i c i 曲c yi np r 0 伊e s s i v ed i ed e s i 弘，w l l i c h r e q u i r e st h ea v o i d i n g0 fr e p e a t e dw o r ki i lt h ep r o c e s so f t h ed i ed e s i g n ，柚dt l l es h o r t e i l i n g o ft h ed e v e l o p i n gc y c l e s o n eo ft l l ek e yt e c l l i l o l o 百e si ns o l v i i l gt h e s ep r o b l e m si st h e s e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fq 址is y s t e mi nm o u l dd e s i 伊t h ea u t l l o rp u t sf 0 阿a r dt h i s t o p i cb a s e d0 nt h er e a s o n sa b 0 v e o nt l l eb 觞i so ft l l ep r a c t i c ei np r o d u c t i o n 趾dal a r g en u m b e ro fm a t e r i a j s ，t h et h e s i 她a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c s0 ft h ep r o 铲e s s i v ed i e 锄dp r o p o s e st h eh 0 1 i s t i cd e s i 印i d e a so f t h ec 0 v e rf b 珊q 虹) s y s t e m0 fp r o 伊e s s i v ed i e ；t h e ni td c v e l o p st h es t 加d a r dp a r a m e t r i c p a n sl i b r a r yo f3 d ，c a l c u l a t i o ni n t e 血c eo ft h ep r o c c s sa n dm 锄- m a c h i n ei n t e a c e ，e t c ， w i t ht 1 1 et e d m o l o 舀e s0 f 也es e c 0 n d a r yd c v e l o p m e n ti nc a d ，f c a t u r e - m o d e l i i l ga n d p a r a m e t r i cd e s i 印s ，卸do n 也eb a s i so ft h ep o w e 咖lf i l n c t i o n so f s u a lc + + 6 0m dp r 0 c w i l d f i r e 2 0 ，w l l i c hf u l l yr c a l i z e st h eg o a lo fd e s i 口i i l gt h ec 0 v e rf 0 咖( 1 s y s t e m0 f p r o 黟e s s i v ed i e 1 os u mu p ，t h ec o v e rf 0 姗( - 蛐s y s t e mo fp r o 伊e s s i v ed i em a i n l yh 嬲t h ef o l l o w i n g l r e ef e a t l l r e s ： 1 ) 1 h o u 曲t h e s u a lc + + 6 0l 雒g u a g e ，i nt h ep r o ew i l d f i r e 2 os y s t 锄a d ds t a m p i i l g m o u l dd e s i g nt h em a i l lm e n u 趾dp r o 笋e s s i v ed i ed e s i g ns y s t e ms u b m e n u 2 ) m o u 曲t h ep a r a m e t r i ct e c h n o l o g y 强dp r o 厂r o o l k r rs e c o n dd e v e l o p m e n tt 0 0 l s ， b a s e do n s u a lc + + 6 0p l a t f o 珊，也es y s t e mh a sab a n kf o rs t 锄l d a r dm o d e l ss ot h a tt h e s y s t e mc o u l da u t o m a t i c a l l yg e n e r a t eo u t d i f f e r e n tk i n d so fs t a n d a r dp a r t sa c c o r d i n gt o d i f f e r e n tr e q u i r e m e n t sw h e nt h eu s e r sc h 0 0 s ed i f f e r e n tm o d e lp a r a m e t e r s ，a l s 0t h eu s e l l s c o u l dr e a l i z et h ed e s i 印o fs t a i l d a r dp a n st h r o u 曲t h ec o n s u l t i n go ft h es y s t e mm a t e r i a l s a n dc h a n g i n gt h ep a r a m e t e r sb yt h e m s e l v e s ； 3 ) a c c o r d i n gt ot h ep r o g r e s s i v ed i ep r o c e s sc a l c u l a t i o np r o c e s s ，u s i n gp r o o o l t s e c o n dd e v e l o p m e n tt o o l s ，t h ed e v e l o p m e n to fc a l c u l a t i o ni n t e a c ef o r t h eb l a n k i n gf o r e 、 i l a b s t r a d b e n d i n gf o r c e 、p u n c h 锄dd i ec i l t t i n ge d g es i z e ，t 1 1 r 0 i u 曲t h e s u a lc + + 6 op r o 伊a m m i n g t h e s y s t e mc o u l d c a l c u l a t e卸t o m a t i c a l l y n eu s e 体 c 0 u l dg e tt l l e c o r r c s p o n d i n g c a l c u l a t i o nr e s u l t s 弱1 0 n g 弱t h e yi i l p u tr e l e v a n tp a r a m c t e r s ； 4 ) i ti sc o m p l e t e l yu pt 0i n t e 血c ct e c l l n o l o g yo f s u a lc + + 6 0 ，w h i c ha l l o w st h e u s e 娼t 0r c d e v e l o pi nt h em g e0 fu s i i l g t h i ss y s t e mp r o v i d e ss i i i l p l i f i e dp r o c e s sf o rt h ed e s i 伊0 fp r 0 伊e s s i v ed i e ，s h o n e n st h e d e v e l o p m e n tc y d e s 觚ds a t i s f i e st h ed i f f e r c n tn e e d s0 fu s i n g i t su t i l i t y k e yw o r d sp r 0 e ；p r 0 厂i o o i j k n ；c a d ；p r o 伊e s s i v ed i e ；p a r 锄e t r i c i l l 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题提出的背景及意义 科技日益进步，带动了机械工业、仪器仪表工业、航空工业、电子工业和日常 用品工业的长足发展，模具制件作为这些产业中的一个关键环节，随着需求量的提 高，质量要求的上升，受到了严峻的挑战，因此，对模具的开发、设计与制造水平 等相关的要求也日益严格。同时，随着模具制件日趋普遍的应用和大型及复杂曲面 模具制件的深化发展，对成形模具的设计与制造的要求愈来愈高，沿用传统的模具设 计与制造技术越来越难以满足日益增长的要求，开发新技术应用于模具设计与制造， 使其越发标准化、精密化成为迫在眉睫的任务。伴随着q 牺技术的发展进步，其在 模具工业的应用越来越广泛，同时给模具工业带来了巨大的变革，如今已成为模具 技术最重要的发展方向。模具a 蛐技术作为改造传统模具生产方式的关键技术，它 利用计算机技术对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等环节进行设计和 优化，从而达到提高模具设计与制造的水平和质量，缩短模具设计与制造周期，降低 生产成本，提高产品质量的目的【1 1 ，这样就大大提升模具技术在整个工业产业中的地 位。尤其是伴随工位级进模技术的应用，它既可以令压力机在一次行程中达到完成 几十个工步的不同的冲压作业，又可以对那些形状复杂的冲压件进行连续的冲裁、 弯曲、拉深和翻边等成形加工，若开发适用于多工位级进模的o 系统，可以极大 的提高软件的利用率和产品的设计效率，减少产品的设计周期，提高企业的市场竞 争力。 模具已蛆技术是模具设计制造的一个重要里程碑，它为模具设计制造提供了 新的发展方向。虽然在我国模具行业，诸如p r o e 、u g 、3 d 等适用于模具行业 叫洲软件得到了广泛的应用，但是仍然存在很多不足：首先这些软件本身是 由国外研发团体依据他们自身情况研发的，对国内的企业适应性较差：其次，国内 外标准的差异也使得这些软件无法发挥应有的作用【2 】，所以目前大多数企业对q 的认识还仅仅停留在绘图阶段，主要利用这些软件进行一些简单的辅助设计【3 j ，并不 能使g 产生的效益得到充分的发挥，也越来越不能很好地满足国内模企业设计生 产的需求，因此对这些软件进行二次开发就显的十分有必要。通过软件的二次开发 我们可以对其进行合理的调整，建立起一套符合国内模具行业的系统，利用这些更 加适合我们应用的系统，充分发挥这些软件的功用，可以大大地提高设计的效率和 质量，减少重复性的工作，缩短设计周期并节约设计成本。但目前引进的模具g 蛐 系统的二次开发技术还不完善，甚至不能完全适用于本企业生产的产品。尤其是对 河北科技大学硕士学位论文 于一些中小企业来说，对q 的认识还不够全面，工作人员的技术有限，如南皮五 金机电产品生产基地等一些中小企业，二次开发技术还未应用，因此模具设计过程 中耗费了大量的时间，增加了生产成本，因此本课题的研究十分有必要。 p r 0 e n g 嘞r ( 以下简称p r o e ) 软件作为当今世界上应用最为广泛的三大 c a d 应用软件之一，它在提高冲模设计效率方面有着强大的功效，但是同样因为 p r 0 e 具有广而博的通用性，使得它在具体应用时不能对特定的产品进行直接处理。 因此，需要对p r 0 e 软件进行针对性的开发。目前，许多企业都致力于提高模具设计 制造的标准化、规范化程度，建立起适合企业生产特点的模具标准件库，这样既可 以提高设计效率、缩短制造周期，又便于模具的管理。p r o e 软件作为一个自动化的、 全参数化、基于特征的、全相关的实体造型系统，对冲压模具的设计有着强大的优 势，同时也为用户提供了丰富的二次开发工具。利用p r 0 e 自带的p r 0 厂i d o i k r r 工 具和v c + + 6 0 开发冲模零件库【4 矧，对同一类型的零件只需改变相应的参数就可令其 更新生成不同型号不同尺寸的零件，这样可以极大地提高模具设计效率，缩短模具 生产周期；通过编程的方式使零件的工艺计算达到一定程度的自动化，从而达到简 化工艺计算的目的。 1 2 模具q 蜘技术的研究概况 1 2 1 国外模具q 如技术的研究概况 国外对c a d 在模具方面应用的研究工作已有近5 0 年。7 0 年代初美国的一个公 司就成功研制出了计算机辅助设计级进模的p d d c 系统。首先该系统的设计过程包 括：产品图形与其相关的材料特性的输入，在此基础上进行模具结构类型的选择和 其它零部件的设计，最后绘制出模具总装图和零件图并进行n c 编程。实践证明， 由于该系统的投入使用使得连续模设计周期由缩短为原来的1 4 ，整个生产准备时间 缩短为原来的1 3 ，通过节约时间很大程度上增强了公司的市场竞争能力【6 】。同时普 惠公司也开始在航空发动机的研究工作中采用q 如洲技术，着手开发叶型涡轮 设计系统1 = a d s y s ，此系统的完成使工程分析时间缩短为原来的1 6 ，大大提高了设 计效率和设计质量。 日本山本制造公司于8 0 年代初开发了精冲模q 心系统，该系统设计的大致流 程包括：设计模具草图，选择模具类型、设计工作零件、选择标准件、输出模具图 等。日立公司于1 9 8 2 年也成功地研制出了可用于弯曲零件设计的级进模集成q 狮 系统，实践证明，采用该系统后，可将设计所需时间缩短为原来手工设计与加工的 l 5 ，即由3 0 天减少到6 天，其中设计时间减少到1 4 ，但该系统除了毛坯展开和工 步排序外还是需要设计人员的大量参与。此外，还有日本n i s s i n 精密机器公司，于 1 9 8 5 年也成功开发出了冲裁级进模c a d 系统，该系统基于u n i c 软件，可完 2 第1 章绪论 成排样设计、凸模与凹模设计、标准件设计以及生成线切割纸带等工程川。 美国s t r i k c r - s v s t 锄s 公司于1 9 9 9 年推出一种冷冲模设计软件系统一s s d i e p r o f e s s i o n ，该系统在三维几何造型技术的基础上完成对各种类型的模具的设计，同 时具有弯曲件展开图的自动计算、零件排样自动化、冲裁力和模具闭合高度的自动 计算、模具结构的人机交互快速生成、明细表和零件图的自动生成、模具装配图和 剖视图的自动生成、拉深件展开和拉深工序自动计算、自动生成零件线切割加工指 令等功能模块【剐。 本世纪初，美国u g s 公司与我国华中科技大学合作，对u g i i 软件进行二次开 发研究，成功研制出级进模a q m 三维软件n x p d w 。该软件包括零件图的绘 制、工艺设计与分析、毛坯的展开和排样、废料设计、压力中心的计算和模具结构 设计等模块，具有特征识别与重构、各环节的模型相互关联等显著特色，并于2 0 0 3 年投入市场使用。 1 2 2 国内模具q 技术的研究概况 我国的模具q 系统的研究与开发虽然起步较晚，但是经过这些年的不懈的研 究，在冲模叫删方面也取得了重大进展。8 0 年代初，就有不少科研单位和院 校开始对模具q 系统进行研究与开发，如华中理工大学、上海交通大学、西安交 通大学、浙江大学、天津科技大学、北京机电研究所、山东大学、合肥工业大学等。 1 9 8 1 年，华中理工大学开始研究精冲模a 气d q 蝴系统( m c ) 的开发。1 9 8 8 年， 又在气7 3 0 工作站上研制了h c c d 冲模a m q 蝴系统，这两个系统的冲裁件图 形输入方法采用的是编码法，绘图工具为a u t o c a d ，该系统在d o s 环境下运行。 1 9 9 0 年与成都7 1 5 厂合作开发出具有冲裁、弯曲、拉深等组合工序的级进模 洲q 蝴系统x 2 6 3 0 1 。上海交通大学经过大量的c a d c a m 研究在1 9 8 5 年开发 成功了圆筒形件及矩形件拉深模q 蛐q 蝴系统，并于9 0 年代，开发了多工位级进 模q 系统。该系统的组成包括：工件图的输入、工件的实体造型、展开图生成、 交互式排样设计和工步排样图的设计等，适用于冲裁、弯曲、局部成形工件的级进 模设计。此外，浙江大学开发的普通冲裁模与智能级迸模的洲系统、合肥 工业大学开发的挤压模a 狮系统，注塑模a 系统等先后通过国家有关部门鉴定 【9 j 。国内开发的q 狮系统，己开始在生产中得到广泛应用，并且产生了较好的社会 经济效益。 近年来，国内一些高校和单位也对冲模q 如技术进行了深入的研究。如湖南大 学、吉林大学和华中理工大学等单位开始研究汽车覆盖件模q 如洲c a m 技术。 其中，湖南大学成功开发了一套包括冲压工艺设计和汽车覆盖件模具设计和制造的 系列化软件。国内一些软件公司也对a 如技术进行了开发和应用，如深圳雅明软件 3 河北科技大学硕士学位论文 制作室成功开发的级进模系统c m q 、富士康公司成功开发的用于复合模的q 系统f o x g 等。 1 2 3 模具q 如技术的发展趋势 目前，模具a 蛐系统已由传统的二维系统逐渐演化成以实体造型、基于特征设 计的三维系统，并且随着人工智能技术和计算机网络技术的引入，使系统逐步向集 成化、标准化、智能化、网络化、可视化和专业化的方向发展。具体表现为： ( 1 ) 集成化在企业中集成化是指使企业信息最大限度地实现共享，从而建立 新的企业运行方式，达到提高生产率的目的。而在q c a m 研究的基础上，集成化 是指计算机集成制造系统( c i m s c o m p u t e ri i l t e g r a t e dm 删f a c t u 血gs y s t e m ) 。其作用 是在产品设计初期，将产品c a d 系统和模具q 系统进行集成，实现信息的共享， 将模具设计、加工制造和经营管理等各项工作结合起来，使设计、加工制造、检验 形成一个系统化的物质流和信息流，实现无人化生产【1 0 】。 ( 2 ) 标准化随着c i m s 系统中各子系统的快速发展，如果没有统一的标准，任 由子系统自由发展，将来进行设计需要各子系统的信息进行连接时，就会出现规范 不一致的现象，给应用带来很大的不便。因此为了资源共享，模具q 姬中各系统应 尽量符合数据的标准和规范。a m 系统中可以建立标准件库，这样就可以直接调用 所需要的标准件，从而大大减少了设计的工作量。 ( 3 ) 智能化理想的智能模具专家系统，是指从设计、加工制造到检验全程达 到自动化，人工智能a n i f i c i a li n t e l l i g e n c c ) 是实现这一目标的有效途径。目前， m 主要应用于引入知识工程，发展智能专家系统。由于冲压模具设计是一个复杂的、 创造性的工作，在设计过程中需要有大量的知识基础和经验。这就造成了对专家经 验的过度依赖。同手工设计类似，在利用传统c a d 软件进行模具设计时，需要模具 专家进行大量的指导工作。为了实现模具结构设计与制造的自动化及减少对模具专 家的依赖，有必要开发出专业的级进模具结构设计智能化软件，总结出在实际模具 设计、制造中的成功经验，将其应用于模具设计中去，也就是说专家系统是一种“知 识+ 推理 的程序。这样使q 蛐系统能够替代模具设计专家的工作，设计出满足产品 需要的模具，这就是模具g 的智能化【1 1 以6 1 。 ( 4 )网络化计算机网络是通过通信技术与计算机技术密切结合并相互渗透产 生的。计算机网络可以利用通信线路将分布于各处的各自独立的计算机相互连接起 来。由于现在计算机的已经普及到我们的日常生活中，且其功能强大，目前我们可 以用多台计算机连成一个分布式的c a d c a m 系统，此系统功能强大，实现资源的共 享和达到并行工程的应用，解决更复杂的问题1 1 7 1 8 1 ，所以，在实现网络化是必然的 趋势。 4 第1 章绪论 ( 5 )可视化随着计算机硬软件的快速更新换代，也为设计者提供更加自然、 真实的设计环境，有利于将传统的概念与空间想象的模型用实体模型表示出来。虚 拟模具模拟系统可以创造一个虚拟环境令设计者如身临其境一般地模拟模具的设计 与装拆，这样就可以不必等到实体模具加工完成后经过验证才能发现设计的中的问 题，而在模具设计的前期阶段即可发现模具的干涉及性能方面的问题，这样不仅降 低了成本，还大大减少了模具的生产周期。 ( 6 ) 专业化随着计算机技术的飞速发展，各种类型的软件纷纷出台，通用的 软件也由于功能的多样化而没有针对性，导致专业性较差，已不能满足大型模具a 的需要，因此需要重新开发一套专业性较强的系统。2 0 世纪8 0 年代开始，我国高校 与科研单位陆续开展了这方面的研究，后来国内一些软件公司也开始加入级进模 q 洲系统的研发。但是开发新的软件系统开发周期长，而且对开发人员的要求 高，目前专业化软件系统还没有达到实际模具a 设计的需求。 另外在已有q 岫软件( 如p r 0 e ，u g 等) 的基础上，利用软件二次开发工具，开 发出专用的模具q 系统，也是专业化的体现。p r 0 e 作为通用的删c a m 软件 虽具有专门的冲裁件零件设计模块一p r 0 s h 6 e t ，但是主要用在三维建模方面，专业 化程度不高，同时p r o 厘在我国的应用非常广泛，所以对其进行专门的二次开发来解 决上述问题有一定的实际应用意义，本课题就是针对罩形件级进模进行二次开发。 1 3 课题研究的主要内容和方法 1 3 1 课题研究的主要内容 通过国内外a m 技术的研究的介绍，可知对q 如系统的开发可以从以下四个方 面考虑：一是开发平台g 软件的选择，如p m e 、u g 、s o i l w o r l ( s 、a u t o g 等； 二是开发的程序语言的选择，如v c 、等；三是二次开发工具的选择，每种成熟的 q 软件都包含一种或几种开发工具；四是开发模块，如冲裁模、塑料模等。本系 统的开发平台选择的是应用非常广泛的a 软件p r o e ，通过对第三方应用平台和开 发工具的分析比较，选择效率高、封装性好的m i c r o s o f ：【s u a l c + + 6 o 作为系统第三 方平台，p r o 厂r o o i k i t 作为二次开发工具，开发一套集工艺计算、零件设计为主要 功能的级进模q 系统。到目前为止，基于p r o e2 0 软件并利用p r 0 厂i o o i ，k i t 和 m i 啪s o f t s u a l c + + 6 0 作为开发工具的级进模的研究还很少，而本课题是以沧州惠 邦机电有限公司生产的手机屏蔽罩为基础进行研究。主要研究内容包括： 1 ) 利用p r o e2 0 提供的二次开发工具p r o 厂r o o u q t 进行编程，生成可视化的对 话框界面； 2 ) 对级进模具的关键零件建立三维模型，对模型添加参数，通过m i c r o s o f t v i s u a l c + + 6 0 语言和p r o 厂r o o l t 编程达到用户通过对可变参数输入相应的数值，即 5 河北科技大学硕士学位论文 可生成所需要的三维模型的目的； 3 ) 通过m i c r o s o f t s u a l c + + 6 o 语言程序设计使成形件工艺计算达到一定程度 的自动化，提高工艺计算的效率。 1 3 2 课题的研究方法 本课题采用工艺计算、参数化建模、程序设计等方法进行研究。通过m i c r o s o f t s u a l c + + 6 0 软件进行编程，并与p r o e 的二次开发工具p r o 厂r o o i k r r 连接，实现 参数化建模和工艺计算界面的设计。 6 第2 章罩形件级进模a 蛐系统开发平台 第2 章罩形件级进模q 如系统开发平台 本系统是在p 阳e2 o 软件内，利用其二次开发工具p r o 仰o i k i t ，通过第三方 平台m i c r o s o f t 叭a l c + + 6 0 ，开发一套集工艺计算、零件设计为主要功能的级进模 a 系统。 2 1 罩形件级进模的特点 级进模是冲压模具的一种，在一副模具中可以完成冲裁、弯曲、拉深、切边、 成形、整形等多种冲压工序，它可以将复杂的制件外形或型孔，经分解变成简单的 冲压级进模的结构比较复杂，模具制造精度要求比较高，在进行模具设计是要考虑 的内容比较多。级进模所用的压力机要有足够好的刚度，较高的精度。条料的排样 是级进模结构设计的主要依据【1 9 】。 对于级进模，p m 压软件现今的主要功能是模型的建立、总装图的绘制和工程图 的生成。本文所说的罩形件是指屏蔽罩，如图2 1 所示为各种类型的屏蔽罩。此类罩 形件尺寸较小，孔型较多。在模具设计过程中主要包括冲裁、弯曲工艺，其中有许 多零部件的结构很相似，如果在p 硷e 软件中绘制实体模型时能通过改变参数再生成 所需零件则比一个一个绘制会节省很多时间和精力。 一 癸覆高 o 馐壹 图2 1 屏蔽罩 2 2系统开发平台p r o e 及二次开发相关技术介绍 2 2 1p r o e 软件技术简介 随着a 如技术的发展，传统的二维c a d 软件正逐步被三维c a d 软件所取代。 在众多c a d 软件中，p r o e 作为国际上应用最广泛并以全参数化的设计理念而著称 7 河北科技大学硕士学位论文 的大型q 集成软件，提出了参数化、基于特征和全相关性单一数据库等全新的设 计思想，在生产过程中将设计、制造和工程分析3 个环节有机结合，保证数据的完 整性和一致性，使得企业既能够以工程图的形式共享工程数据，还能以电子数据的 形式共享工程数据【2 d 彩】。本课题所使用的版本是p r 0 e2 o 野火版。 ( 1 ) 全相关的单一数据库p r o e 系统建立在单一的数据库基础之上，也就是说 系统建立的工程的所有的数据资料都来自于同一个数据库，当对设计中的任何一处 进行修改将反映到各个环节当中，这样设计员不必花费大量的时间在绘制图纸和修 改错误上。p m e 系统中涉及的三维实体、装配、工程图以及分析、仿真、加工零件 的工艺规程等数据是严格一体化的。设计员可以对任何一个环节中的不合适的尺寸 或特征进行修改，其它环节相应的尺寸或特征也随之变化，确保了所有零件和各个 环节的数据是一致的。 ( 2 ) 实体造型传统的计算机辅助设计是基于二维点、线、面，是孤立的，而 p r o e 中的产品设计是基于三维实体；p r 啦中的三维实体模型是由几个工程特征组 合而成的不是绘制成的。而且可以随时计算出零件的体积、面积、重量等。 ( 3 ) 基于特征的建模思想特征是对有实际意义的图元的高级抽象。p r o e 系统 的特征模块提供了拉深、旋转、扫描、孔、槽、圆角、倒角、扭曲、抽壳、拔模斜 度和变截面扫描等多种特征和特征的构造方法。特征造型是目前几何造型的发展趋 势，p m 但中的实体模型都是由一些工程特征组合而成的，这些特征有利于创建一些 复杂曲面或实体模型。另外，p r o e 还允许通过自定义特征u d f ( u s e rd e 缅ef e a t u r e ) 建立自定义特征库。 ( 4 ) 参数化我们可以把产品看作由有限数量的特征组合而成，其中每一种特 征又由有限的参数约束，这就是参数化的基本概念。因为设计中的所涉及的尺寸和 特征都存在同一数据库中，只要改变零件的任意尺寸，其他模块的尺寸也随之变化。 2 2 2p r o e 二次开发工具简介 一般来说，成熟的c a d 蝴软件都提供二次开发接口。二次开发接口提供一 系列的工具扩展系统功能，可以完成界面的定制和外部程序的编写。p r o e2 0 软件 在提供强大的建模、分析、制造等功能的同时，也提供了多种二次开发工具，例如： 族表( f a m i l yt a b l e ) 、用户定义特征( u d f ) 、p r o 伊锄、j 1 i n k 、p r o 厂r 0 0 l t 掣z 4 2 5 1 。 ( 1 ) 族表( f a m i l yt a b l e ) 族表本质上是用于管理具有相同或相近结构的零件， 如尺寸或局部特征不同的零件。通过族表可以有效的管理和调用标准零件。族表把 原始零件即通用零件设为父零件，然后在其基础上对相应的参数进行修改生成派生 零件。族表是通过电子表格的方式来管理零件参数，因此又称为表格驱动。 完成族表的建立后，只需要选择任一零件名称，就会打开相应的零件模型因此 8 第2 章罩形件级进模g 系统开发平台 提高了标准零件的使用效率。另外，当保存原始零件时，所有子零件都会存入硬盘 中，当再次打开原始零件时，系统会询问要打开族表中的哪一个零件。虽然利用族 表能够提高零件的建模效率，但用族表实现自动建模也存在一定的局限性，例如利 用族表只能生成完整的新零件，而不能灵活修改零件的现有特征。还有，当标准零 件需要进行力学分析或受其他因素影响时，很难做出准确而快速的判断。所以族表 适合于开发简单的标准件如冲模螺钉、垫圈、挡圈等，而不适合开发复杂的标准件。 级进模的结构一般比较复杂，因此本课题不采用族表的方式。 ( 2 )自定义特征m s e rd e 疗n ef e a t l i 建，u d d自定义特征d f ) 是指将己经创 建的一个或多个特征自定义为一个单独的特征，可以将创建u d f 添加到所要建立的 的零件模型当中。与族表相类似的是u d f 也要先创建零件模型，再定义包含的参考 基准、几何特征、可变尺寸及可变尺寸的符号，然后把这些信息存储于一个后缀为g p h 的文件中，该文件就可以在编程时调用，通过给可变参数的赋值来改变特征的尺寸， 得到所需要的衍生特征。利用u d f 特征用户可以实现标准特征组和常用特征组的重 复使用以提高实际的工作效率和减少人为的失误所带来的错误。使用u d f 方法建模 有与族表类似的缺点，如都需要预先设计好模板，但与族表不同的是，u d f 克服了 灵活性差的缺点。同族表一样不适合于复杂的模具设计。 ( 3 ) p m g 您mp r 0 i e 软件中每一个三维模型的生成都有一个设计步骤和参数列 表p r 0 野锄。这体现该模型的的绘制过程和所包含的特征信息。设计人员可以使用高 级语言根据实际的设计需要来编写该零件的p r 0 孕锄，通过运行该程序，系统通过人 机交互的方法来控制系统参数、特征出现与否和特征的具体尺寸等。只需要在 p r o 掣a m 中做少量的编程，就可以将标准件的特定的特征信息添加到标准件中。 p r 0 野锄不能与p r 0 e 集成，也不能连接外部数据库，因此不适合于大型q 岫系统 的开发，而主要用于开发简单的零件的控制程序，实现一些简单的功能。 ( 4 ) j u n k 从2 0 0 1 版本开始，p f o e 推出了基于j a v a 语言的j - 1 i n l 【这一新接口， 是软件自带的二次开发工具，用户通过j a v a 编程实现在软件p r 0 e 中添加功能。因 为j 1 i n k 是基于j a v a 语言，所以本课题不采用这个开发工具。 ( 5 )p r o ，i o o l t 程序p r 0 厂r o o i ，k i t 同j 1 i i l l 【一样也是p r 0 e 软件自带的二 次开发工具，即应用程序接口d ) 。它封装了大量的针对p r o e 底层资源调用的库 函数和头文件，用户或者第三方开发平台通过本应用程序提供的代码按照客户需求 自主扩充p r 0 e 系统的功能，以达到最大限度地满足客户的特殊需求，开发出相对应 的应用程序模块的目的。利用p r o 肿0 u q t 所提供的u i 对话框、菜单和v c + + 可视 化界面设计一个方便实用的人机交互界面。p r 0 t o o l t 采用的是面向对象编程的 方法( 0 b j e c t 0 r i e n t e dp r o g r 锄m i n g ) 。p r o e 与应用程序之间主要是通过一个特定的数 据结构来传递信息的，这种数据结构只能通过p r o 厂r o o l t 提供的函数来访问而不 9 河北科技大学硕士学位论文 能直接访问i 刈。 通过对以上几种p r 0 e 提供二次开发工具的介绍，结合实际本课题采用 p r 0 厂1 0 0 i k r r 和第三方开发平台v c + + 6 0 相结合的二次开发模式。 2 2 3p r o 厂i o o u 日t 的特点 p r o 厂r 0 0 i k i t 应用程序接口c a p i ) 是由早期版本p r 0 d e 三l o p 发展而来，包含 有比p m ，d e v e l o p 更加丰富的库函数，更少的显式数据结构( 这是面向对象的设计 及编程所要求的，其目的在于隐蔽信息) 【朋。p r o 厂i o o ik r r 采用了全新的面向对象 的风格，需要借助第三方编译环境如v c + + 语言进行调试，因此要求开发人员具有一 定的编程能力。同时在p r o e 不同版本中提供的p r o 厂i d o i k i t 开发环境中，头文件 以及函数库的定义是有所区别的，通常在链接时使用的库文件和在编译时使用的头 文件应当与p r 0 仰0 l t 应用程序运行的p r o 厄的版本相一致，使用低版本 p r 0 厂i d o i ，k i r r 应用程序可以在高版本的p r o e 环境下运行，反之是行不通的【2 8 1 。本 课题所选用的是野火版环境。 ( 1 )p 耐r o o i k h 中相关概念术语本节主要介绍p r o 厂r o o i ，k i t 对象、操作 和库函数。其中对象和行为时p r o 肿o ik i t 的最基本的概念。 1 ) 对象：在p 玎。厂r o o i t 中，每种对象都有一个标准名称，是用p r o + 对象的 英文名称( 首字母大写) 来表示【2 9 1 。例如：p r 0 s o l i d ：实体对象；p r o f e a t u r e ：特征 对象；p r 0 s u r f a c e ：表面对象；p r 0 s e l e 硝o n ：选择对象；p r 0 d i m e n s i o n ：尺寸对象等。 2 ) 行为：p r o 厂r i o o u q t 中的行为都是针对于“对象”，在p 枷o 哪中行为 的名称一般都是望文生义的，例如：s e l e c t ：选择对象的行为；r e g e n e m t e ：将对象 在p r 0 e 软件中重生的行为；d e l c t e ：将对象从p r o e 软件的数据库中删除信息的行 为；g e t ：从p r 0 e 软件系统的数据库中直接读取对象信息的行为。p 棚o i k i t 中 的每个函数都实现对某一特定类型的对象进行行为。 3 ) 库函数：p r o 厂r o o i k i t 函数库中的每一个函数都是执行某一特定对象的某一 特定行为。其中的各个c 函数命名规则是前缀“p r o ”加所操作的对象类型名称以及 所进行的操作的名称。即函数名称= p r o + 对象类型名称+ 行为名称。例如： p r o m d l c u r r e n t g e t o ：读驭当前窗口的模型；p r o s o l i d r e g e n e r a t e 0 ：完成再生功能； p r 0 f e a t u r e d e l e t e o ：完成特征删除功能。 ( 2 )p r o 厂r o o l t 中的函数原型及头文件在p r 0 玎o o u q t 中的每个函数都 有对应的a n s i 标准的函数原型。在p r 0 厂r 0 0 u q t 支持的平台上的c 编译器都至少 提供一项函数原型测试功能。针对某一特定的p r 0 厂r o o u ( i t 对象的所有函数原型都 记录在同一头文件中，而该头文件名就是对象的名称。例如，p r o e d g e k n 舀h e v a l o 的函数原型就记录在p r o e d g e h 头文件中。因此，用编程语言开发应用程序时，首 1 0 第2 章罩形件级进模g 系统开发平台 先要分析各种行为中所涉及的对象，再将相关的头文件包含进来，然后开发人员在 编写程序时才可调用p r o 肿o i ，k 1 1 r 库函数，执行所需的操作，实现预期的功能。 ( 3 )应用程序调用p m r o o 唧函数的状态检测p 棚o i ，k n 中的大多数 函数的返回类型为p r 0 e 玎o r 。p r o e 玎0 r 类型是一种枚举类型，它的值反映了函数执行 的是否成功，如果函数执行成功，返回值为：p r ot k ：n o - - e r r o r 的枚举值。如果 返回其他值，则函数执行失败，其原因可能是实际问题也可能是良性问题。出现实 际的问题的情况如：p r ot kb a dn p u t s ：p 棚o u a t 应用程序调用函数错误 ( 输入格式或数据类型与p r 0 厂r d o i k i t 中的函数原形不符) ， p r ot ko u to fm e m o r y ：