（材料加工工程专业论文）基于ug的陶瓷注射模架库开发.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 陶瓷注射成型( c e r a m i c s 坷e c t i o nm o l d i n g 简称c 讧) 是一种将粉末冶金与 塑料注射成型工艺相结合的新型制造技术与传统金属加工工艺相比，该技术解 决了中小型复杂形状零件成型难的问题，一直是粉末冶金学科、无机非金属学科 及其他相关学科的研究热点 目前，陶瓷注射成型技术的应用十分广泛，涉及航空航天、汽车、电子、医 疗等多个行业，生产规模随之扩大在工业生产中标准化是发展的大趋势，实现 标准化的过程中，c a d 软件的技术支持必不可少。一方面，标准模架及其标准 零件是模具标准化( 包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数 标准化等) 工作的主要部分；另一方面，国内众多企业引进了知名的c a d 软件， 这些软件在通用性上非常出色，还是难以满足各种具体产品设计的需求。使用标 准模架及其标准零件可以提高模具的设计效率，缩短设计周期，提高模具的设计 质量和标准化水平，将工程师从繁琐的建模造型工作中解放出来，把更多的精力 投入到技术方案创新上 陶瓷注射成型工艺中的注射成型过程与塑料注射成型工艺十分相似，陶瓷注 射成型所使用的设备及模具设计是基于传统的塑料成型技术，粉末注射模具的基 本结构同塑料注射模基本相同。模架及其零部件的设计又不尽相同，陶瓷注射料 对模具的磨损比较大，注射过程对模具强度和力学性能的要求比较高。 本文参照塑料模具和粉末冶金模具设计标准，使用一系列二次开发工具创建 了一套陶瓷注射模架标准件和标准模架自动查询与建模系统。 1 ) 建立陶瓷注射模架标准件库利用u go p e nm e n u s c r i p t 和u go p e nu i s t y l e r 设计用户界面，使用部件族功能建立数据库，结合u go p e na p i 和v i s u a l c 枷0 完成动态链接库的创建。该零件库可以方便的调出陶瓷注射工艺注射 过程中所需要的模架零件，并可以向系统添加数据扩充零件库。 2 ) 创建陶瓷注射成型标准模架库通过u go p e nm e n u s c r i p t 、u s e r t o o l s 和u g o p e ng r i p 中的c h o o s e 语句实现人机交互，使用u go p e ng r i p 完成数据 库建立、零件生成和模架装配等大部分工作。该模架库能够友好地选出设计 中所需的模架类型及模架装配体的数据，生成模架实体的同时，组成模架的 各零件的三维图形及其二维工程图纸也相应生成。 摘要 该系统自动加载到u g 主菜单上，界面简捷直观，操作方便，与u g 的集成 环境有机地结合在一起，具有良好的人机交互、可扩充性和可移植性。 关键词：陶瓷注射成型、标准模架库和标准件库、u go p 眈、参数化 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t c e r a m i c si n j e c d o nm o l d i n g ( c i m ) i san e wm a n u f a c t u r ep r o c e s sw h i c h c o m b i n e sp o w d e rm e t a l l u r g yw i t hp l a s t i ci n j e c t i o n c o m p a r e dw i 血t r a d i t i o n a l m e t a l l i cp r o c e s s i n gm e t h o d s ，c i mi si n c r e a s i n gb e c o m i n gar e s e a r c hf o c u sd u et o f o r m i n gm e d i u ma n ds m a l l - s i z ep a r t sw i t hc o m p l e t ed e t a i l si np o w d e rm e t a l l u r g y , i n o r g a n i cn o n - m e t a lf i e l da n do t h e rc o r r e l a t i v ef i e l d s a tp r c s e n t ，c i mi sw i d e l yc o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o ni i la e r o s p a c ee q u i p m e n t ， a u t o m o t i v es u p p l i e s ，e l e c t r o n i cm a t e r i a l s ，m e d i c a la p p l i a n c ea n ds oo n c i mi sn o wi n n e wp h a s ew i t hs t a n d a r d i z e dm a s sp r o d u c t i o nw h i c hc a di st h em o s ti m p o r t a n t f i r s t t h es t a n d a r dm o l db a s ea n d p a r t sa r em a i nb l o c k si ns t a n d a r d i z e dw o r k sw h i c hi n c l u d e s t a n d a r d i z a t i o no fm o l db a s e ，p a r t s ，s t r u c t u r ea n dp r o c e s s i n gp a r a m e t e re t c s e c o n d m a n yd o m e s t i ce n t e r p r i s e sa n dc o m p a n i e sh a v eu s e dal o to fc a ds y s t e m s ，f o r e x a m p l eu n i g r a p h i c sa n dp r o e n g i n e e r , w h i c ha r ep o p u l a rn o w a d a y sa n dc a ns a t i s f y v a r i e t ya n dd i v e r s i t yr e q u i r e so f n s e r u s i n gs t a n d a r dm o l db a s ea n dp a r t sc a ni m p r o v e t h ed e s i g ne f f i c i e n c y , s h o r t e nt h ed e s i g nc y c l e ，e 1 1 k l n c et h eq u a l i t yo fm o l da n dt h e l e v e lo fs t a n d a r d i z a t i o na n dl e tt h ee n g i n e e r so u tf i o mt h et o i l s o m ew o r ko ft i m e c o n s u m i n ga n df o c u st h e i rt i m ea n de n e r g yi nt e c h n i c a li n n o v a t i o na n dc r e a t i v i t y t h ei n j e c t i o np r o c e s so fc i mi ss i m i l a rw i t hp l a s t i ci n j e c t i o np r o c e s sb e c a u s et h e e q u i p m e n ta n dm o l dd e s i g no fc i ma r eb a s e do nt r a d i t i o n a lp l a s t i ci n j e e t i o n t h e m e d i u mo fc i mp r o c e s sw h i c hi sd i f f e r e n tf r o mp l a s t i cf r e t sm o l dh e a v i l ya n dt h e m o l dr e q u i r e sh i g hs t r e n g t ha n dp e r f o r m a n c eo fd i e , s ot h ed e s i g no fm o l db a s ea n d p a r t sb e t w e e n c i m p r o c e s sa n dp l a s t i ci n j e c t i o np r o c e s si sn o tc o m p l e t e l ya l i k e a c c o r d i n gt op l a s t i ci n j e c t i o nm o l d i n ga n dc e f a m i c si n j e c t i o nm o l d i n g , t h i s p a p e rs e t su pas t a n d a r dm o l db a s ea n dp a r t ss y s t e mo fc i mw h i c hc a nr e a l i z e a u t o m a t i cs e a r c h e sa n dm o l d i n gb a s e do nu go p e ns e r i e sp r o d u c t s 1 ) c o n s t r u c t i o no fc i ml i b r a r yo f s t a n d a r dp a r t st h ep r o c e s si n c l u d e st h ed e s i g no f u s e ri n t e r f a c ew i 也u go p e nm e n u s c r i p ta n du go p e nu i s t y l e r , t h ee s t a b l i s h m e n to f p a r a m e t r i cm o d e l sl i b r a r yb y u g p a r tf a m i l i e sa n dt h ed e v e l o p m e n to fd y n a m i cl i n k l i b r a r yw i t hu go p e na p ia n dv c + + t h i sl i b r a r yc a nc a l la l lr e q u i r e dm o l dp a r t si n i i i a b s t r a c t c m p r o c e s sa n de x p a n d e dd a t at ot h es y s t e mc o n v e n i e n t l y 2 ) e s t a b l i s h m e n to fc i ml i b r a r yo fs t a n d a r dm o l db a s e t h i sp r o c e s si n c l u d e st h e i m p l e m e n to f m a n - m a c h i n ec o n v e r s a t i o nw i t hu go p e nm e n u s e r i p t , u s e rt o o l sa n d c h o o s eo fu go p e ng r 口a n da c c o m p l i s h m e n to fe s t a b l i s h i n gt h ed a t ab a s e g e n e r a t i n gp a r t s ，a s s e m b l i n gm o l db a s ea n ds oo n 、以也u go p e ng r i p t 髓s i b r a r y c a l lc h o o s et h es t y l ea n dd a t ao f c 聊m o l db a s ef r i e n d l y , g e n e r a t et h ee n t i t yo f m o l d b a s e ，m e a n w h i l em a k et h et h r e e - d i m e n s i o n a lm o d e l sa n dd r a w i n g so f m o l dp a r t s t h i ss y s t e mi sl o a d e d0 1 1t h em a i nm e n uo f u ga u t o m a t i c a l l ya n dh a sa c o m p a c t i n t e r f a c e 加】i s s y s t e m i s i n t e g r a t e dw i t hu go r g a n i c a l l ya n dh a s f r i e n d l y m a n - m a c h i l l ei n t e r f a c e , o p e n - e n d e dc a p a b i l i t ya n dp o r t a b i l i t y k e y w o r d s ：c e r a m i c s 珂e c t i o nm o l d i n g ( c i m ) ，t h es t a n d a r dm o l db a s ea n dp a r t s 。 u go p e n , p a r a m e t e r 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：量垒 日期：三! ! ! ! 兰：三! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盘鱼导师签名 山东大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 近半个世纪以来，随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展， 对于材料的耐高温、高耐磨，多功能等性能要求越来越苛刻，一些先进的制造工 艺由此出现，陶瓷粉末注射成型就是重要的一个分支先进的工程陶瓷所具有的 优点基本上能满足上述的条件，如：高性能结构陶瓷以其优异的耐高温、高强度、 耐磨损与耐腐蚀等优良性能，被作为陶瓷发动机零部件的候选材料还有许多导 熟性能、绝缘性能和光学性能优良的功能陶瓷，在信息转换、存储、传递和处理 方面，应用日益广泛在未来的产业领域中，工程陶瓷将更广泛的取代现代金属 材料，成为材料科学中的重要角色【l 】，陶瓷注射成型工艺也成为制造业不可或缺 的加工方法。 陶瓷注射成型过程包括混炼制粒、注射成型、脱脂和烧结，注射成形过程是 一个重要环节，此过程将喂料( 陶瓷粉料、粘结剂和润滑剂的混合物) 转变成为 具有一定几何形状和强度的块体。由于陶瓷材料本身固有的脆性和一些特殊陶瓷 材料的高硬度，如采用传统粉末冶金工艺，即先将粉末压制成形，再进行机械加 工的方法，成本高且难以制备体积微小，形状复杂，尺寸精度高的陶瓷零部件， 而采用注射成形技术，由于坯体的成型形状接近制品的最终形状，使这一问题得 到解决特别是对于尺寸精度高、形状复杂的陶瓷制品大批量生产来说，陶瓷注 射成型更有着显著的优势，可一次性成型复杂形状的制品，而且产品尺寸精度高， 无需机械加工或只需微量加工，易于实现生产自动化且产品性能优异【2 1 陶瓷注射成型同传统的塑料注射成型工艺非常相似，它所使用的设备及模具 设计都基于传统的塑料注射成型技术，模具的基本结构也同塑料模基本相同。但 喂料毕竟不同于树脂，对模具的磨损比较大；模具设计时温度对模具的影响比较 大【3 1 这种成型条件会影响到模架设计，模架中的参数设计应参照塑料模架，结 合粉末冶金零件制备的要求。 在现代模具制造中，模具生产趋向标准化加工，各种大型软件也相应制定了 通用技术规范注射模c a d 技术的应用已经非常普遍。公司之间模具订货所需 的塑料制品已广泛使用电子文档，能否接受电子文档的模具c a d ，c a m 系统己 成为模具企业生存的必要条件。建立通用化、实用化的注射模c a d c a m 系统 第章绪论 成为国内外有关机构研究和开发的主攻方向。 本文针对陶瓷注射工艺中的注射模架进行系列化开发，创建一套适合陶瓷注 射成型的模架标准件库和标准模架库。 1 2 陶瓷注射成型工艺概述 陶瓷注射成型( c e r a m i c si n j e c t i o nm o l d i n g 简称c i m ) 是近代粉末注射成型 ( p o w d e ri n j e c t i o nm o l d i n g 简称p d 技术的一个分支，它源于2 0 世纪2 0 年代的一 种热压铸成型技术。该技术通过加入一定量的聚合物及添加剂组员，赋予陶瓷粉 末跟聚合物相似的流动性，采用注射成型技术根据需要制成各种形状的零件制 品，从而解决了中小型复杂形状制品成型难的问题，一直是粉末冶金学科、无机 非金属学科及其他相关学科的研究热点【4 】嘲 粉末注射成型技术是小型复杂零部件成型与加工工艺的一场革命，近年来得 到了世界各工业发达国家的高度重视，被国际上誉为“当今最热门的零部件成型 技术”【6 】。截至1 9 9 9 年底，全世界约有3 0 0 家的公司和科研院所从事p i m 技术 的研究。预计到2 0 1 0 年，全球p i m 产品总销售额将达2 4 亿美元我国p i m 技术 于8 0 年代末9 0 年代初由中南大学粉末冶金研究所率先从事该项技术的研究和开 发，并已开始从事该技术的产业化工作【7 】 1 2 1 陶瓷注射成型原理 陶瓷粉末注射成型是一种新的陶瓷零部件制备技术，它是将聚合物注射成形 技术引入粉末冶金领域而形成的一种全新零部件加工技术。 图卜1 粉末注射成型技术的地位 该技术应用塑料工业中注射成型的原理，将陶瓷粉末和聚合物粘结剂混炼成 均匀的具有粘塑性的流体，经注射机注入模具成型，再脱除粘结剂后烧结制得各 2 山东大学硕士学位论文 种零部件i s ，工艺流程如图1 - 2 所示 图l - 2 陶瓷注射成型工艺流程图 1 2 2c i _ 的技术特点 c i m 作为一种制造复杂精密零件的近净成型技术，具有常规粉末冶金和机加 工方法无法比拟的优势。其突出优点【9 1 【l o 】【1 1 】： ( 1 ) c i m 能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽，外螺纹， 锥形外表面，交叉通孔、盲孔，凹台与键销，加强筋板，表面滚花等等，具有以 上特征的零件都是无法用常规加工方法得到的； ( 2 ) 成型过程具有机械化和自动化的高效率； ( 3 ) 可近净成型各种复杂形状的陶瓷零部件，使烧结后的陶瓷产品无需进 行机加工或少加工，从而减少昂贵的陶瓷加工成本； ( 4 ) 成型出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度。 1 2 3 陶瓷注射成型技术应用 陶瓷注射成型技术的应用领域十分广泛，如表1 - i 所示【1 2 1 。 表1 - i 陶瓷注射成型工艺的应用 应用领域典型产品 航空航天业涡轮转子、叶片、飞机宇航器轴承、配套火箭鼻锥 汽车业火花塞、汽车发动机、阀门、活塞、涡轮增压器转 子、喷嘴 电子业光导纤维导管、集成电路基板、电阻器、发热元件 医疗人工骨、人工关节、人工牙床、牙托、医用刀具 日用品手表壳、理发推剪、绝缘体、弹簧 机械行业齿轮、螺丝螺母、刃具、密封件、拉丝模、球磨件 曷回 第一章绪论 1 2 4 前景展望 c i 驵作为一种近净成型技术，有着传统成型工艺无法比拟的优越性，在过去 半个多世纪有了飞速的发展，逐渐成为精密陶瓷等行业最热门的成型技术。近年 来，c i m 相关技术如超细粉末制备、新粘结剂制备、计算机模拟技术等的不断进 展，特别是工艺本身的不断更新和突破，为c i m 技术扩展了新的应用领域并驱动 了新的市场的开拓。在未来几十年里，信息化、商业化进度的加剧必将带动c i m 产业化程度的加深，使得c i m 技术成为精密零件制造业的支柱。 1 3 标准化在模具设计中的重要作用 现在已经进入信息时代，产品更新换代非常快。为满足用户的需要，制造过 程也必须加快，标准化是未来制造业发展的必然趋势。 1 9 8 0 年，在国际标准化组织( i s o ) 的计划委员会的第1 8 次会议上，通过决议 成立国际模具标准化组织，其代号为i s o t c 2 9 s c 8 。自1 9 8 2 年以来，s c 8 已经制 定和审查通过了1 8 项国际模具技术标准。我国也成立了全国模具标准化技术 委员会，先后制定了g b l 2 5 5 5 塑料注射模大型模架标准与g b l 2 5 5 6 塑料注 射模中小型模架标准i f 3 。此外粉末冶金标准手册汇编了2 0 世纪8 0 年代到 9 0 年代我国颁布实行的粉末冶金行业各类国家标准，其中大多数已由中国标准 出版社出版【l ” 纵观模具行业近年来的发展，模具结构的演变及制造工艺的改进，归纳起来 有以下几点：模具标准化是现代模具设计与制造的基础；推行模具标准化是实现 模具合理化生产必备条件。国外对模具标准化工作十分重视，是由于采用标准件 不仅能有效提高模具质量、降低成本，而且能大大缩短模具生产周期。美国、德 国进行模具标准化工作已有1 0 0 年的历史。而我国一直以来由于模具标准化程度 不高，造成生产供应的标准件品种、规格不齐，质量不高，不能满足互换性要求。 近几年来，我国在标准化方面已经有了很大的改进，随着工业产品多品种、小批 量、个性化、短周期的发展趋势变得日益明显，模具标准化工作意义更为重大 据介绍，目前我国模具标准件使用比率有所增加，初步估计在4 0 4 5 之间， 与国际上7 0 8 0 的比率还有很大差距，我国不同地区、不同企业之间模具标 准件使用覆盖率差异也较明显，三资企业要比其他企业高，南方企业要比北方高， 尤其是三资企业集中的广东省，其模具企业的模具标准停使用覆盖率要远高于其 4 山东大学硕士学位论文 他地区今后我国势必采取相应措施，针对模具生产特点，组织行业力量，进行 快捷、适时地对模具生产企业进行标准化生产，以便全面推行模具标准化工作 我国“十五”模具行业发展规划提出，模具标准件要扩大品种、提高精度，其 中主要品种要实现经济规模生产2 0 0 5 年模具标准件使用覆盖率要达到6 0 ， 2 0 1 0 年达到7 0 以上【”】。因此，加快模具标准件发展，加强模具产品的技术含量， 大力发展热流道模具及c a d c a e c 删技术，对于提升我国塑料模具行业的水平、 拓展国内外市场具有重要的意义。 1 4c a d 软件二次开发现状及前景 模具和制造之间有着密切的关系，制造是设计的延续。而采用人工设计方法 比较迟缓，不可能实现模具设计与制造一体化，也不可达到优化设计的要求。实 践证明，模具c a d c a m 技术是当代最合理的模具生产方式模具c a d c a m c a e 方 面成果进一步扩大，模具生产骨干企业大部分都已应用，取得了良好成效。模具 生产也将可以实现高度标准化、通用化和系统化，有利于采用先进设计与制造技 术，使模具越做越精，同时有利于缩短生产周期，降低生产费用。 且前市面上有很多c 脒删a e 软件应用于模具设计中，但是这些通用 的c a d 软件，甚至面向某一对象的专用的、商品化的c a d 软件，都难以满足 形形色色具体产品设计的需求一个公司若要全面采用c a d 技术，并取得积极效 果，应以引入的c a d 系统为基础，根据实际情况进行程度不同的用户化、本地化 的二次开发，建立应用绘图系统和数据库，形成具有本公司特色的产品设计。山 系鲥16 1 有效的二次开发是c a d c a m 软件发挥效能的关键环节。我国有许多企业 引进了知名的c a d c a m 系统，往往未得到充分利用，企业对c a d 的巨额投资， 并没有真正或是全面达到提高设计质量、缩短设计周期的目的，也没有带来应有 的效益。究其原因是未进行产品应用方面的二次开发和管理方面的二次开发。抽 样调查和外商统计，目前国内大部分企业引进了c a d c a m 系统，进行用户化、 本地化二次开发利用率高、效益好的单位大约在2 0 左右【1 7 1 因此二次开发问 题是目前国内推广c a d c a m 所面临的一个重要课题。 目前国内c a d 软件二次开发领域中研究比较多、技术相对成熟、研究成果 也多的软件，当属美国a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 软件a u t o c a d 作为一种通 第一章绪论 用计算机辅助绘图和设计系统，因其强大的功能、使用的便利性及良好的开放性， 已成为世界上最流行的通用c a d 平台a u t o c a d 在国内应用非常广泛，尤其是 在建筑和机械行业，拥有强大的应用和开发队伍，堪称我国c a d 的标准平台。 它的成功除了本身具有使用方便、功能强大的特点外，更为重要是它提供了功能 强大的二次开发接口，用户利用其二次开发接口，可以很方便地开发出有针对性 的专用c a d 系统，大大地提高了软件的使用效率16 】【埘目前国内开发出来的注 射模c a d 系统大多是以a u t o c a d 为平台的。 a u t o c a d 在功能上是一个倾向于二维工程制图的系统，以a u t o c a d 为平 台的注射模c a d 系统要想实现无图纸加工和整个模具的三维造型还有一定的差 距，进行a u t o c a d 二维二次开发研究的比较多，现在市面上多为高档三维软件， 为此必须寻找一种更好的三维平台，真正将注射模c a d 与c a m 结合起来。 目前在微机平台上已经开发出了大量的三维c a d 软件，在我国c a d 市场 上比较流行的有美国p t c - 公司的p r o e n g i n e e r 、e d s 公司的u g 、s o l i d w o r k s 公 司的s o l i d w o r k s 、a u t o d c s k 公司的a m d 以及u n i g r a p h i c ss o l u t i o n s 公司s o l i de d g e 等1 1 9 1 。这些软件在功能上都是比较出色的，也都提供了二次开发的接口。从已有 的资料来看，国内对p r o e n g i n e e r 和u g 进行二次开发的研究较多，并有论文发 表。其中对u g 进行的开发一般都局限于某一方面，而综合利用其u go p e n 、零 件族和u s e r t o o l s 等工具进行二次开发的研究成果还比较少。 1 5 本课题研究意义及内容 1 5 1 研究意义 陶瓷注射成型是一门新兴的交叉学科，工艺中的注射模设计环节还不很成 熟，由于采用注射成型机将塑性喂料注入模具成型，故模具设计与塑料注射模有 许多相似的地方，特别适合制各形状复杂，尺寸精密的陶瓷制品，制品的最终尺 寸般不再修整。但是两者又有许多不同之处，最大的不同是：塑料注射成型中 注射工序几乎是最后的工序，而对于c i m ，注射成型是中间环节。c i m 要求工序 能生产出组织均匀而无裂纹的制品，所以c i m 设计的重点是工程和工艺参数的优 化选择，模具系统的优化选择设计，物料的流动状态，浇口位置对流动状态的影 响等问题口“。对于模具系统的优化选择设计，模架设计显得尤为重要，选择参数、 材料等对最后的成型零件有很大的影响。本文参照中小型模架的设计标准和粉末 6 山东大学硕士学位论文 冶金模具设计的标准，建立陶瓷注射模架标准件库和标准模架图库。 c a d c a m 技术的快速发展，使产品更新率越来越快。模具设计、制造的质量、 成本和时间，直接影响塑料产品在市场上的竞争力模架是一副模具不可缺少的 结构部件，其作用是装配型腔型芯等成型部件和种种功能部件，设计模具必须 首先确定模架。国家专门制定了相应的标准模架系统，包括中小型和大型模架， 以及相应的零件标准。在模具的设计和制造中采用标准件和标准模架，可以减少 制造者自身的工作量，让工程师把更多的精力放到产品创新上；也降低了模具设 计时的计算量以及模具制造时可能承担的风险，并使零部件的供应得以简化 目前，模架的选择都是经过计算，根据设计人员的个人经验和企业自身积 累的以往的知识进行选择。如何减少设计过程中的主观因素，实现模架选择的自 动化，一直是c a d c a m 软件开发商研究的课题一些外国的c a d 软件已经具有了 标准模架模块，如u g 中的m o l d v i z a r d ，但是此系统采用外国标准 2 1 1 因为对成 型一个塑料制品而言，选择一个标准模架，不仅要涉及到模具加工条件、加工成 本，而且也要涉及到制品的加工条件、加工成本等很多方面的因素。一些外国的 模具设计软件也大多只有造型部分，缺乏实用的标准模架辅助选择模块。 我国的c a d c a i l 软件不管是产品开发水平还是商品化、市场化程度都与发达 国家有不小的差距。国外c a i ) c a m 软件出现的比较早，开发和应用的时间比较长， 所以它们比较成熟，现在基本已经占据了国际市场。这些国外软件公司利用其技 术和资金的优势，开始大力开拓我国市场，目前，国外一些优秀的软件已经占领了 国内一部分市场，我国的c a d c a m 软件市场前景不容乐观。但是我们有自身的优 势，比如了解国内市场，价格便宜，提供技术支持方便等 针对这些现状，有必要结合我国国情，开发出有自己特色，符合中国人习惯的 c a d c a i 软件。 1 5 2 研究内容 本文以三维实体软件u g n x i 0 作为二次开发平台，对于陶瓷注射模注射成 型过程中的模架为研究对象，对u g 二次开发进行了深入研究，在此基础上，建 立了一套陶瓷注射模架标准件和标准模架图形库。主要内容如下： 第一章绪论，概述了陶瓷注射模技术的研究内容、应用现状和发展趋势，以 及标准化和c a d 软件二次开发的现状与前景。 第二章u g 二次开发工具的深入研究，介绍了u g 软件，部件族功能，u s e r 7 第一章绪论 t o o l st 具，以及u go p e n 工具u go p e nm e n u s c r i p 、u go p e nu i s t y l e r 、u g o p e na p i 和u go p e ng r i p 。 第三章讨论建立陶瓷注射摸架标准件图形库的关键技术，包括通过部件族创 建参数化图库( e x c e l 文件) 、利用u go p e nm e n u s c r i p t 和u g0 p 吼u i s t y l e r 设计用户界面、综合u go p e na p i 在v c 中创建动态链接库。 第四章创建标准模架图形库，使用u go p e nm e n u s c r i p t 和u s e rt o o l s 创建 用户界面，主要通过u go p e l lg r i p 语言调用u g 数据文件( t e x t 文件) 、生成模 架零件子程序、完成整个图形库的建立。 第五章结论与展望，总结本课题的研究内容，探讨了三维软件二次开发的趋 势。 山东大学硕士学位论文 第二章u g 二次开发工具 2 1u gn x 简介 u g 起源于美国麦道( 肋) 公司的产品，1 9 9 1 年1 1 月并入美国通用汽车公司 e d s 分部。u g 由其独立子公司u n i g r a p h i e ss o l u t i o n s 开发，是一个集c a d c a e c a m 为一体的全三维参数化机械设计平台，也是当今世界广泛应用的计算机辅助设 计、分析和制造软件之一，涉及航空航天、汽车和电子等领域【2 2 1 u g 是一个集成化计算机辅助设计系统，可以完成从设计到加工的全过程： u g 可以基于装配，从整体的产品概念出发开始产品的设计过程；u g 同一模型文 件中各几何对象之间保持完全的相关性，通过装配建模和部件间的链接技术实现 不同模型文件之间的相关性；设计过程中可以多人异地协同工作；u g 中有己开 发的知识的专家设计模块m o l d w i z a r d 等。 u g 不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图纸设计等功能， 还提供了u g0 p e ng r i p 和u go p e na p i 程序设计模块、u go p e nm e n u s c r i p t 和 u go p e nu i s t y l e r 两个辅助开发模块；u g 软件包中还有实现用户自定义功能的 用户工具u s e rt o o l s ；同时具有良好的高级语言接口，使u g 的造型功能和计算 功能有机的结合起来，便于用户开发符合自己要求的c a d 系统。在这些二次开发 模块的帮助下，u gn x 的参数化能力变得更为强大【2 2 1 2 2u gn x 二次开发系列工具 u gn x 作为通用的三维c a d c a m 系统，在功能上基本能够满足产品三维 设计要求，但是要高效地进行产品设计以满足更高层次地要求，必须借助于其高 级开发功能。二次开发中常用到部件族电子表格进行参数化建库和用户自定义工 具u s e r t o o l s 创建用户界面。主要的二次开发是工具u g o p 系列，包括u g o p e n m e n u s c r i p t 、u go p e nu i s t y l e r 、u go p e na p i 和u go p e ng r i p 。 2 2 1 部件族电子表格 u g 软件是基于特征的三维实体造型工具，能够方便、快捷地创建任何复杂 9 第二章u g 二次开发工具 形状的实体，而具有参数化特征的实体能够通过对尺寸的改变来进行编辑，在参 数化表格中简单地改变它们的尺寸，就可以同时完成对多个零件的修改，从而实 现了尺寸驱动设计和编辑，分析标准件各零件的结构特点，其共性是同一零件由 多个变量尺寸组成，从而形成外形相似而尺寸不同的一组零件家族，所以基于零 件的共性，选择一组参数建立几何模型，通过改变变量尺寸，达到相应几何模型 的更群”j 。 部件族电子表格用来创建和管理零件库，该电子表格可以将一个系列零件的 可变参数管理起来，通过改变或添加记录就可以方便的驱动已存在的零件或生成 新的零件，而无需重复建模。 一个部件只可以与一个部件族电子表格相关联，该电子表格存储于部件内 部，可以进行修改，也可以被删除f 2 3 】 部件族的访问首先通过函数u f p a r t a s k f a m i l i e s 获得部件族的标识，然 后通过u u a ma s km e m b e r _ c o l u m n _ d a t a 和u f f a ma s km e m b e r r o w d a t a 访问 部件族的数据【卅 2 2 2u s e rt o o f s 工具 u s e rt o o l s 工具是u g 软件包中实现一些用户自己定义功能的用户工具。它 能够自定义对话框，用来运行宏命令、o p e na p i 程序和o p e ng r i p 程序i 搅。 自定义的对话框与标准的u g 对话框相似，它包含图标、运行按钮、列表窗， 在对话框的下方有标准的导航按键( a u t od i s m i s s ，o k ，a p p l y ，a n dc a n c e l ) 。 图标、运行按钮，列表窗条目可联系内部菜单命令、宏命令、o p e na p i 程序、 o p e ng r i p 程序或u s e rt o o l s 运行文件。 u s e rt o o l s 创建的对话框可以在用户化工具( c u s t o m i z e ) 中运行，也可以 被u go p e nm e n u s c r i p t 制作的菜单调用。 定义u s e rt o o l s 菜单基本步骤如下f 2 6 】： 1 ) 复制样板文件u s e rt 0 0 1 u t d ( 在u g s a m p l e s 目录下) 到自己所在的工 作目录，将文件改名为所需文件名。 2 ) 编辑文件，输入自己的参数，指定要运行的标准菜单命令、宏命令、o p e n a p i 程序、o p e ng r i p 程序等，建立起图标、运行按钮、列表窗条目。 3 ) 如果在串u t d 文件中要指定图标、运行程序，必须指明其所在的正确途 径。 l o 山东大学硕士学位论文 4 ) 启动u g ，运行建立的$ u t d 文件 u t d 文件主要包括四个部分明； 1 ) 标题部分( h e a d e rb l o c k )这部分包括u t d 文件必须要有的关键词和 陈述，格式如下： ! h e a d e rb l o c k t i t l en a m e v e r s i o n2 o p t i o nd i s m i s so n o f f 其中：n a m e 为对话框的标题名称；v e r s i o n2 为u g 的u t d 文件版本号；0 n 表示a u t od i s m i s s 功能激活，o f f 表示a u t od i s m i s s 功能关闭。 2 ) 图标模板部分( i c o np a l e t t eb l o c k )图标可排成多行多列，由输入 参数决定格式如下： ! i c o np a l e t t eb l o c k i c o n s l a b e ln a m e c o l u m n sn u m b e r n a m en a m e b i t m a pp a t h n a m e t y p e k e y w o r d a c t i o np a t h n a m e 其中：i c o n s 表示图标模板菜单的开始；关键词l a b e l 中的n a m e 为图标模 板的标题名称；c o l u m n s 中的n u m b e r 为一行里显示图标的列数；n a m e 中的n a m e 表示图标标志名；b i t m a p 中的p a t h n a m e 表示用于图标显示的带路径的位图文件 名( b m p ) , t y p e 中的k e y w o r d 指要运行文件的功能种类有m e n u - b u t t o n 、m a c r o 、 u f u n 、g r i p 或u s r t ，它们各自代表标准菜单命令、宏命令、o p e na p i 程序、o p e n g r i p 程序或u s e rt o o l 文件；a c t i o n 中的p a t h n a m e 表示带路径的需运行文件名 或命令名。 3 ) 按钮模板部分( b u t t o np a l e t t eb l o c k ) 按钮模板类似于图标模板， 只不过显示图形换成了描述文字，按钮可排成多行多列格式如下： ! b u t t o np a l e t t eb l o c k b u t t o n 第二章u g 二次开发工具 l a b e ln a m e c o l u m n sn u m b e r n m 仍n a m e t y p e k e y w o r d a c t i o np a t h n a m e 其中：b u t t o n 表示按钮模板菜单的开始；关键词l a b e l 中的n a m e 为按钮模 板的标题名称；c o l u m n s 中的n u m b e r 为一行里显示按钮的列数；n a m e 中的r i f l e 表示按钮表面出现的标志名；关键词k e y w o r d 和p a t h n a m e 的功能说明同图标模 板部分。 4 ) 列表窗部分( l i s tb o xb l o c k )一个u s e rt o o l s 菜单只能有一个列表 窗。格式如下： ! l i s tb o xb l o c k l i s t l a b e ln a m e s i z en u m b e r n a 姬 n a m e t y p e k e y w o r d a c t i o np a t h n a m e n a m en a m e l t y p ek e d v o r d l a c t l 0 np a t h n a m e i 其中：l i s t 表示列表窗菜单的开始；关键词l a b e l 中的n a m e 为列表窗的标 题名称；s i z e 中的n u m b e r 表示列表窗里显示的行数：n a m e 中的n a m e 表示列表 窗内出现的条目名；关键词k e y w o r d 和p a t h n a m e 的功能说明同图标模板部分。 列表窗内的条目可以有多个 2 2 3u 6o p e nm e n u s c ri p t 菜单脚本文件 u go p e nm e n u