（材料加工工程专业论文）基于特征的塑料模具参数化建库技术的研究与开发.pdf

基于特征的塑料模具参数化建库技术的研究与开发 摘要 随着石油工业的蓬勃发展，它的伴随产品塑料产品逐步走近人们的生活，尤其在对塑料性 能进行研究和改进以后，塑料产品成为生活中不可缺少的物品。在工业方面，它更是用途广泛，取 代了很多昂贵而又紧缺的五金材料。经过性能改进的塑料产品充满了工业和生活的各个领域。随着 塑料产品需求的日益扩大，对塑料产品设计与制造提出了更高的要求，各种先进设计和制造技术， 如计算机集成制造系统c i m s 、智能制造系统i m s 和敏捷制造i p 等成为市场发展的趋势。一种新产 品的研发，设计约占整个周期的7 0 ，制造占3 0 ，所以，减少设计周期，提高设计效率，对一个企 业在市场上是否能够领先起决定性作用。针对实现模具自动设计的主要关键技术进行深入的研究， 提出了注塑模具c a d 系统资源管理系统的研究方法。 对当今国内外在c a d c a e 系统方面的近况、发展趋势及取得的成果进行了详细的分析和介绍， 对以往的p r o e 二次开发所使用的方法和手段作了进一步研究，对塑料模具参数化建库技术的不同 模块采用了最合适的方法，并通过建立各软件的接口来实现各模块的链接和信息互通。该开发系统 采用了v i s u a lc _ + 和v is u a lb a s i c 两种编辑器，并且含有同步与异步两种不同模式，在模块的设 计、制作和互联上作了很多的工作，使得注塑模具c a d 系统资源管理系统舶各模块具有可视化程度 高、操作方便、运行流畅和模块的可修改性及添加性能好等优点。 通过不同方法对塑料模具参数化建库技术的开发程序的比较，得出各种方法的利弊，从程序开 发的角度得出对各个模块实行不同方法的好处，并详细阐述了各模块建立的步骤及采用的函数和环 境设定。 为了更清楚地说明各模块的建立方法，本文采用的是对不同模块部分的分别阐述，各个模块的 开发环境的设置、模块的链接和不同模式的调用的实现，在第二章作了详细讲述。为了能够更好的 了解和学会使用开发软件，该系统还建立了学习帮助文件，该文件建立成更为直观的录像形式。软 件的保密性能同样很重要，该软件在软件安装和系统进入阶段采取了不同的保密措施，能够很好的 保护软件开发者的合法权利，其方法可为其他软件开发者借鉴。文章的最后，通过两个典型实例演 示，介绍了系统运行的情况，进一步验证了注塑模具c a d 系统资源管理系统的可行性和实用性。 关键字：注塑模，参数化，数据库，模架，标准件库，材料库，知识库 t h er e s e a r c ha n dt h ed e v e l o p m e n to ft h ep a r a m e t e r b u i l d i n g s t o r e h o u s et e c h n o l o g yb a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c p l a s t i cm o l d a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to ft h eo i li n d u s t r y , i t si n c i d e n t a lp r o d u c t s - - - p l a s t i ch a sw e n t i n t oh u m a n sl i v e ss t e pb ys t e p ，e s p e c i a l l ya f t e rt h a tt h es t u d i e sa n di m p r o v e m e n th a s b e e nd o n et ot h e i rp e r f o r m a n c e p l a s t i cp r o d u c t sh a sb e c o m ea ni n d i s p e n s a b l et o o ii n h u m a n sl i v e s i ni n d u s t r y ，p l a s t i cw h i c hh a st a k e np l a c em a n ye x p e n s i v ea n dr a r e m e t a lm a t e r i a le v e nh a saw i d eu s e s on o wa l m o s te v e r yf i e l do fi n d u s t r ya n d h u m a n sl i v e sh a sb e e nf u l lo ft h ep l a s t i cp r o d u c t sw h o s ep r o p e r t yh a sb e e ni m p r o v e d a st h ei n c r e a s eo f t h ed e m a n do f t h ep l a s t i cp r o d u c t s ，i t sd e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n g d e m a n dh a sb e e nh i g h ，a l s oe v e r ya d v a n c e dt e c h n o l o g yi nd e s i g n i n ga n d m a n u f a c t u r i n gs u c h a sc i m s 、i m s 、i pa n ds oo nh a sb e e nat r e n do ft h e m a r k e t s d e v e l o p m e n t u s u a l l y , o nt l l ep r o c e s so ft h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fa n e wk i n do fp r o d u c t ，d e s i g n i n ga c c o u n t sf o r7 0p e r c e n to ft h ei t sc i r c l e ；a n d m a n u f a c t u r i n g3 0 ，s or e d u c i n gt h et i m eo ft h ed e s i g n i n gc i r c l ea n di m p r o v i n gt h e d e s i g n i n ge f f i c i e n c yw i l ld e c i d ew h e t h e rae n t e r p r i s eb ea b l et op l a yal e a d i n gr o l ei n 也em a r k e t t l l i sp a s s a g eh a sm a d ead e e ps t u d i e st ot h em a i nt e c b a f i q u ew h i c h r e a l i z e st h ea u t o m a t i cd e s i g n i n go ft h em o u l d ，a n dp u tf o r w a r dt h es t u d ym e t h o do f t h ec a dr e s o u r c es y s t e mo fi n j e c f i o nm o u l d ， t h i sp a s s a g eh a sm a d ed e t a i l e da n a l y s i sa n di n t r o d u c t i o nt ot h ep r e s e n tc o n d i t i o n d e v e l o p m e n tt r e n da n da c c o m p l i s h m e n tb o t ha th o m ea n da b r o a do nt h ec a d c a e a l s oh a sd o n eaf a t h e rs t u d i e st ot h em e t h o d sa n dm e a s u r e sw h i c hh a sb e e nb e f o r e u s e db yt h es e c o n dr e s e a r c ho ft h ep r o 1 3 i tt a k e st h ef i t t e s tw a ya c c o r d i n gt ot h e d i f f e r e n tm o d u l eo ft h ep a r a m e t e rb u i l d i n g s t o r e h o u s et e c h n o l o g yb a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i cp l a s t i cm o l d a n dt h r o u g hai n t e r f a c ew h i c hb u i l tb yt h es o f t w a r et o r e a l i z et h ei o i n ta n dt h ei n f o r m a t i o ne x c h a n g eb e t w e e nt h em o d u l e t h es y s t e mh a s t a k e nv i s u a lc + + a n dv i s u a lb a s i ct w ol d n do fe d i t o r ，a n dc o n t a i nt w od i f f e r e n tk i n d o fm o d ew h i c ha r es y n c l l r o n i z a f i o na n da s y n c h r o n i s m i th a sd o n em a n yj o b so nt h e d e s i g n 、m a n u f a c t u r i n ga n dc o n n e c t i o no ft h em o d u l e ，s oi th a sm a d ee a c hm o d u l eo f t h ec a dr e s o u r c es y s t e mo fi n j e c t i o nm o u l d b yc o m p a r i n gd i f f e r e n tm e t h o d sf o re s t a b l i s h i n gi n j e c t i o nm o u l dp a r a m e t e rc a s e ， w ec o n c l u d et h ep r o sa n dc o n so ft h e s em e t h o d f r o mt h ev i e w p o i n to fs o f t w a r e d e v e l o p m e n t ，w ei l l u s t r a t e st h ea d v a n t a g eo fu s i n g d i f f e r e n tm e t h o d st od e v e l o p d i f f e r e n tp a r t sa n dt h o r o u g h l yd i s c u s st h ep r o c e d u r eo fp a r td e v e l o p m e n t ，f u n c t i o n u s e da n de n v i r o n m e n ts e t t i n g i i t oc l e a r l yi l l u s t r a t e st h em e t h o d sf o rd e v e l o p m e n td i f f e r e n tp a r t s ，t h i sp a p e ri s a r r a n g e db yt h eo r d e ro fp a r t s ，i n c l u d i n ge n v i r o n m e n ts e r i n g 、t h ec o m m u n i c a t i o n b e t w e e np a r t sa n dc a l l i n gm e t h o d si nd i f f e r e n tm o d e t ob e t t e ru n d e r s t a n da n du s e t h i ss y s t e m ：ah e l pf i l ei sp r o v i d e d i tv i s u a l l yr e c o r dt h ep r o c e s so fo p e r a t i n gt h i s s y s t e m s e c r e c yi s a l s oo fg r e a ti m p o r t a n c e ，t h es o f t w a r ea d o p td i f f e r e n tw a y so f s e c r e c y , w h i c hc a nb e t t e rp r o t e c tt h er i g h t so f s o f t w a r ed e v e l o p e r i nt h ee n d ，t w oc a s es t u d i e sa r eg i v e nt od e m o n s t r a t et h eo p e r a t i o no f t h es y s t e m ， a c c o r d i n g l yt e s t i f yt h ef e a s i b i l i t ya n du s e f u l n e s so f i n j e c t i o nm o u l dc a ds y s t e m k e y w o r d s ：i n j e c t i o nm o u l d ，p a r a m e t e r ，d a t a b a s e ，m o l db a s e ，s t a n d a r dp a r tb a s e ， m a t e r i a lb a s e ，k n o w l e d g eb a s e i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，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，也不包含为获得南昌文学或其他教育机 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 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位敝作者签名：? 犀 l 口一签字日期：z 。j 年f 月净日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌土学有关保留、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，允许论文被查阅和 借阅。本人授权南昌大学可以将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) 学位论文作者签名：j 碑永日h 签字日期：2 。3 5 年月牛日 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 6 日f 眵b f 第一章绪论 1 1 注塑模具c a d 技术现状及发展趋势 c a d 技术产生于本世纪5 0 年代后期，其发展与工业实际应用和需要密切相关，随 着实际应用的需要，一些计算机应用的新技术和一些计算算法在c a d 中不断出现和发 展，主要表现在：建模技术的研究和发展、数据管理技术的研究和发展、标准化技术的 研究和发展三个方面。 1 1 1c a d 建模技术的国内外研究现状 建模技术是c a d 技术的核心，建模技术的研究、发展和应用，就代表了c a d 技术 的研究、发展和应用。从5 0 年代至今建模技术的发展经历了二维建模、三维建模、特 征建模及产品集成建模的发展过程。二维建模是最初的c a d 技术，用来解决二维绘图问 题，后来发展为三维的几何建模技术。三维几何建模又分为线框建模、曲面建模和实体 建模。 随着几何建模技术的发展和实际应用的要求，到8 0 年代后期又出现了参数化和变量 化建模技术。参数化建模技术一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数 来约定尺寸关系，参数的求解比较简单，参数与设计对象的控制尺寸有明显的对应关系， 设计结果的修改受尺寸驱动。变量化建模技术是指设计对象的修改需要更大的自由度， 通过求解一组约束方程来确定产品的尺寸和形状，此组约束方程可以是几何关系，也可以 是工程计算条件，设计结果的修改受约束方程的驱动。特征建模是c a d 建模方法的一 个新发展，特征建模着眼于更好地表达产品完整的功能和生产管理信息，为建立产品的 集成信息模型服务【lj 。 商品化的c a d c a m 软件越来越广泛地应用于生产实践，如p r o e 、s o l i d e d g e 、 c a t i a 、a u t o c a d 等，它们很大程度地提高了生产效率。然而，不同的制造行业具有 不同的生产特点与行业范围，商品化的c a d c a m 软件不可能同时满足各行各业的具体 要求1 2 。因而，在成熟的c a d c a m 软件的支撑下进行二次开发，以便最大程度地提高 效益，已成为企业c a d 项目建设的一项必要前提。 传统的注塑模设计大多是凭经验或借助c a d 工具进行的，是一个典型的多环节、 多反复、复杂的系统工程。从知识处理的角度来看，注塑模设计过程是一个建立在设计 专家丰富的经验与知识基础上的创造性思维过程，它不仅是参考经验知识的辅助设计， 更是在现有经验知识基础上的进一步积累创新，因此它是一个包含了对知识的继承、集 成、创新和管理的过程。随着计算机、远程通讯、电子、汽车工业的迅猛发展，注塑产 品的设计趋向于大型、超大型、或超小型及高精度方向发展，对生产有着更高更快的要 求，势必对注塑模的要求也越来越高，因而模具设计人员面临着市场带来的前所未有的 第一章绪论 压力。解决这些矛盾迫切需要为模具设计人员提供一个能最大程度地替代人的劳动，提 高设计效率的智能模具设计制造工具。然而，由于模具设计过程的复杂性，绝大多数的 模具设计专家系统在应用上有严格的限制，且智能手段也比较单一，普遍存在诸如产品 信息模型简单、知识表示方式单一、智能化程度不高、图形处理能力不强、无法与有限 元仿真结果有机结合等诸多问题。 随着计算机技术和现代工业的飞速发展，c a d c a m 也正经历着由二维设计技术向 三维设计技术的发展，三维c a d 技术符合人的设计思维习惯，整个设计过程完全在三 维模型上进行，直观形象，易于工程与非工程人员之间的交流。采用三维设计技术，不 仅能预见设计产品的外观，更可建立统一的数据库，方便于模具设计及工艺安排。到2 0 世纪9 0 年代初，以美国p t c 公司为代表的p r o e n g i n e e r ( 简称p r o e ) 软件日趋成熟，基 本上成为三维设计软件的标准”j 。 p r o e 是美国p t c 公司研制的套由设计到制造的机械自动化软件，是新一代的产 品造型系统，是个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单的数据库功能， 将三维设计软件无论从易用性、设计的高效率，还是功能的实用性都推向一个新的顶点， p r o e 除了功能强大外，还有界面美观友好，使用快捷便利等优点口j 。 正因为p r o e 的种种优点，使得它自1 9 8 8 年问世以来，倍受推祟，成为目前世界上 最为普及的c a d c a m 软件，并广泛地应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航 空、家电、玩具等行业，是一个全方位的3 d 开发软件，集零件设计、产品装配、模具 开发、n c 加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模 拟、压力分析、产品数据管理等功能于一体。成为三维模型设计的“领头羊”1 6 j 。也正 因为它的这种通用性，使得在企业中处理特定零件和产品时，会感到不便。由于地区差 异和使用标准的不一致，使得p r o e 中带有的一些模块并不适应于中国企业，为了使 p r o e 能更大地发挥它的应用潜力，使它在国内企业使用中更加方便、快捷，让p r o e “国 产化”是十分必要的o j 。 p r o e 还提供的二次开发工具包p r o t o o l k i t ，里面有p r o e 二次开发所需的接口和使 用的函数，开发者可以通过v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 和j a v a 等软件进行编辑，实现软 件间的动态连接，从而使得开发成为可能m 。 1 1 2 数据管理技术的研究状况 早期的计算机主要用于科学计算，当计算机应用于生产管理、商业财贸、情报检索 等领域时，它面对的是数量大的惊人的各类数据。为了有效地管理和利用这些数据，就 产生了计算机的数据管理技术，它是计算机科学领域中发展最快的分支之一。 数据库是关于某个特征主题或目的的数据的集合，是存放数据的“仓库”，这个“仓 库”是建立在计算机设备上，并且数据是按一定格式存放的。 数据库的研究和发展经历了两大阶段，2 0 世纪7 0 年代之前，主要靠文件系统对数 弟一蕈绪论 据进行管理；1 9 6 9 年美国i b m 公司研制了第一代数据库管理系统层次型数据库管 理系统i m s ；1 9 6 9 年美国的数据库研究小组建立了第二代数据库管理系统网状数据 库系统。2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初，出现了商品化的关系型数据库管理系统。8 0 年 代后期，开始了第四代数据库技术及工程数据库和面向对象数据库的研究和开发。在企 业计算机制造环境中数据管理及设计过程自动化需求的驱动下，人们开始寻求一种新的 产品数据管理技术，它能够提供一个产品开发的协作环境，在该环境下，能够实现过程 控制下的信息传递并实现数据的有序管理，即所谓的产品数据管理系统p d m 。p d m 的 出现使的数据库技术更加实用，近几年来，有了突飞猛进的发展，并在网络上、c a d 系统集成、m r p e r p 的集成方面得以应用和研究发展。 目前市场上的主流数据库产品包括o r a c l e ，d b 2u d b ，s y b a s e ，s q ls e r v e r 等， 这些产品都基于关系数据模型。随着数据库系统应用的广度和深度进一步扩大，数据库 处理对象的复杂性和灵活性对数据库系统提出了越来越高的要求，例如多媒体数据、 c a d 数据、图形图像数据等需要更好的数据模型来表达，以便存储、管理和维护。正 是在这种形势下，2 0 世纪8 0 年代产生了面向对象数据库系统，这种系统模型能完整地 描述现实世界复杂的数据结构，并具有封装性和继承性等面向对象技术的特点i l “。 a c c e s s 是m i c r o s o f t 公司最新推出的o 街c e 组件之一，是国外最流行的、功能强大 的桌面数据管理系统。使用a c c e s s 无需编写程序代码，仅通过直观的可视化操作即可 完成大部分的管理工作。而且加强了在因特网上进行数据交换的功能。与传统的数据库 相比，a c c e s s 具有以下特点 1 6 3 0 ： a c c e s s 提供了很多便捷的可视化操作工具和向导，以便数据库用户能够快捷地构造 一个简单的信息管理系统。 a c c e s s 作为0 m c e 套装办公自动化软件之一，能够与w o r d 、e x c e l 等办公软件进行 数据交换与共享，构成了一个集文字处理、图表生成和数据管理于一体的功能强大的办 公自动化处理系统。 a c c e s s 提供了许多宏操作，用户只需按照一定的顺序组织这些宏操作，就可以在不 编写任何程序的情况下，实现工作的自动化。 a c c e s s 提供了大量的函数，如数字函数、财务函数、日期和时间函数等，让用户在 窗体、查询、报表中创建复杂的计算表达式。 如果要执行复杂或专业的操作，a c c e s s 提供了v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n 程序设计 语言，让数据库开发人员构造比较复杂的信息管理系统。 a c c e s s 不仅具有众多简单的传统数据库管理工具，同时还进一步增强了同w e b 的集 成，阱便能够更方便地共享跨越各种平台和不同用户级别的数据。 11 3 模具标准化技术的研究状况 注射制品需求量的日益增加和计算机技术的迅速发展，使得注射模c a d 技术迅速 第一章绪论 发展起来。目前，国内不少单位开展了注射模c a d 技术的研究，也有不少单位从国外 引进了注射c a d c a e c a m 软件。引进的软件中大多具有较强的构图功能而且能与数 控加工软件相连接，并可自动生成c a d 加工指令，因而得到用户的偏爱。c a d 技术的广 泛应用，使得设计工作者在设计中经常遇到类似部件的重复设计工作，建立一套完整的、 适合本国设计要求的、使用范围广的标准件系统成为各个国家对机械设计软件的二次开 发的目的。 模具标准化，是指在模具设计和制造中应遵循的技术规范、基准和准则i 2 1 。2 2 j 。其意 义主要体现在如下几个方面： 模具标准化的实施，能有助于稳定、提高和保证模具设计质量和制造中必须达到 的质量规范，使工业产品零件的不合格率减少到最低程度。 模具标准化可以提高专业化协作生产水平、缩短模具生产周期、提高模具制造质 量和使用性能。实现模具标准化后，模具标准件和标准模架可由专业厂大批量生产和供 应。 模具标准化可使模具工作者摆脱大量重复的一般性设计，将主要精力用来改进模 具设计、解决模具关键技术问题、进行创造性的劳动。 模具标准化，是采用现代化模具生产技术和装备、实现模具c a d c a m 技术的 基础。 模具标准化有利于模具技术的国际交流和组织模具出口外销。 因此，模具标准化对于提高模具设计和制造水平、提高模具质量、缩短制模周期、 降低成本、节约材料和采用高新技术，都具有十分重要的意义。 模具使用面很广，品种繁多，为了系统地、有计划地制定模具标准，应首先开发和 锵涮震 鸯“豫一 图卜1 模具标准体系 4 第一章绪论 制订模具技术标准项目名称、性质、内容和标准分类，并使之成为体系。 图1 - 1 为我国模具标准化技术委员会制订的我国模具标准体系，该体系分为五层。 第一层为模具技术标准体系表；第二层为十大类模具技术标准名称：第三层为每大类模 具标准的分类标准名称，包括基础标准( 如名词术语) 、产品标准( 如模架、零件) 、工 艺与质量标准( 如模架精度等级) 、相关标准( 如技术条件、材料及热处理工艺、制品 性能和精度等) 以及派生标准( 派生模具的标准名称) ；第四层为派生模具标准的分类 标准名称；第五层为标准项目名称。例如，在塑料注射模技术标准中，基础标准已有一 项标准项目( 塑料成型模具术语) 、产品标准已有三项标准项目( 塑料注射模具零件及 技术条件、中、小型模架及技术条件、大型模架及技术条件) 、工艺与质量标准已有两 项标准项目( 塑料注射模具技术条件、塑料注射模模架产品质量分等) 、相关标准己有 一项标准项目( 塑料成型模具用钢及热处理) 均列入了国家标准【2 。 1 2c a d 软件二次开发的进展 随着机械设计零件软件的逐渐成熟，软件各个设计模块也逐渐完善和实用，国外的 一些大的软件开发公司如p t c 等，都根据本国的标准建立标准件库，以便于在使用软 件进行设计时更加便捷，国内一些高校和科研机构也开始对适合于本国设计软件的开 发，由于我国在这方面涉足的时间短、底子薄，缺乏一套真正实用且符合国家标准的标 准零件设计系统，借助国外的软件平台，添加国内标准模块，成为国内软件开发的潮流。 这也是由于国外软件的优势所造成的，第一，国外软件在设计实用方面比较成熟、合理， 可以借助于它的模块进行二次开发；第二，一些成熟的国外设计软件都带有二次开发的 开发接口，从而让用户能够加入自己设计模块，可阻扬长避短。 三维c a d 软件正逐步替代传统的二维c a d 软件，成为机械产品设计中的主导力量。 在众多高端c a d 软件当中，美国p t c 公司的p r o e 以尺寸驱动和统一全关联数据库而 闻名于世，并且在中国市场有很高的占有率。对于p r o e 这样的高端进口软件，其功能 无庸置疑。但由于其用户遍及从航空航天、汽车、造船、轻工到家用电器等各行各业， 产品对象千变万化。在这种情况下，此类软件显得通用性有余而专一性不足，这是对 p r o e 进行二次开发的一个重要原因。另外，由于进口软件在许多细节方面采用的规范 与国内不同，例如：零件标准、投影视角、单位选取等，这也促使用户必须根据我国的 产品标准和企业自身产品的特点来对设计软件进行适当的二次开发。只有这样，才能真 正实现c a d 软件的“量身定做”，充分发挥进口软件的潜力与价值。这类高端的c a d 软件在通用性上非常出色，覆盖了众多产品的设计领域，也考虑了一般性的设计规范。 但由于产品设计的要求千差万别，企业所拥有的设计资源和设计环境也不相同。为了使 引进c a d 软件适应本企业的产品特性和实现产品专业化设计流程，以及企业在更高层 次上进行c a d 技术的应用与推广，对三维c a d 系统的二次开发已迫在眉睫。国内在二 维c a d 系统，如a u t o c a d 软件的二次开发上有非常良好的业绩，取得了丰硕的成果。 第一章绪论 但在三维c a d 系统上的二次开发还处于探索阶段，有待进一步研究。 本文论述了企业在实施三维c a d 软件的二次开发时应注意的问题。然后通过笔者 以p r o t o o l k i t 和a u t o m a t i o ng a t e w a y 为开发工具，对三维商用c a d 软件p r o e 开发了“注 塑模标准零件库和模架库”，并详细介绍了在开发中源文件的编写、可执行文件的生成 和可执行文件在p r o e 中的注册运行等关键技术。最后作者简要介绍了注塑模建库的工 作流程 2 4 - 3 2 。 1 3 国内建库技术的研究近况 1 3 1 标准件建库研究进展 西北工业大学的杜江，韩毅，李原，杨海成等开发的p r o e2 0 0 0 i 环境下基于参数 化典型零件库的造型系统。 ( 1 ) 建库的基本方法 利用p r o e2 0 0 0 i 制作零件模板，通过p r o e2 0 0 0 i 的二次开发工具p r o t o o l k i t 可 以开发出对零件模板中定义了的参数进行访问、动态更新参数值的程序模块，实现自动 化造型，同时通过建立参数间的约束关系，当参数值更新后生成的新零件在结构上可能 与原零件不同，因而形成了在原零件基础上的变形设计。如果用典型零件作零件模板， 按典型零件功能分类建立参数化的典型零件库，并提供可视化的数据库检索、数据显示和 典型零件模板参数输入界面，通过p r o t o o l k i t 程序模块就可以实现基于典型零件的自动 化、可变形设计的产品造型系统，简化设计流程，提高设计效率和质量【3 3 。明。综合以 上思想，系统的设计步骤如下： 在p r o e2 0 0 0 i 的环境下针对典型零件建立典型零件模板，进而按零件功能分类 建立典型零件数据库，以便于实现对典型零件的管理。 用v i s u a lc + + 6 0 开发交互、可视的典型零件库管理和零件参数输入模块，实现对 典型零件库中数据的查找、显示并实现典型零件模板中定义参数的交互输入【4 0 】。 用p r o t o o l k i t 建立接口程序，实现v i s u a lc + + 程序和p r o e2 0 0 0 i 的数据通讯，从 而动态更新典型零件参数，实现自动造型。 开发后的零件库管理模块的界面如图1 2 和图1 3 所示。 ( 2 ) 问题及改善措旌 这种零件库满足数据管理功能，可视化程度比较高但是，对于标准零件来说，零件的各 个尺寸组是一定的，软件使用者在使用这种数据库时，还必须查阅零件对应的各尺寸参数， 既繁琐又容易出错，而且使用v i s u a lc + + 制作的界面容易出现叠影，使得界面粗糙。使用 p r o t o o l k i t 函数制作界面，实现界面的一致，以数组的形式储存数据，通过点击选取行选取。 图1 - 2 典型零件库管理模块的界面图1 - 3 参数输入模块界面 l3 2 材料库和知识库的研究进展 山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室的李成栋、田学雷、王培风等 开发的铸件材料库管理系统。 ( 1 ) 建库的基本方法 系统采用v i s u a lc + + 和p o w e rb u i l d e r 为开发工具，系统可充分利用p o w e rb u i l d e r 的 图1 4 数据库功能表 网络功能，达到企业( 集团) 资源共享。具有便于管理( 如： 企业领导总体把握、管理分工 细致) 、信息反馈及时的优势。 系统具有以下功能：读取1 个数据库；增加数据库记 录；删除数据库记录；查 询数据库记录；随时显示数据库记录资料；透过多种方式输出数据。数据库记录格 式功能图见图1 4 。 ( 2 ) 问题及改善措施 虽然该系统利用了其他软件强大的建库和查询功能，充其量也不过是对p o w e r b u i l d e r 软件的使用，谈不上软件的开发。他所设计的是一个独立的系统，使用时必须在 p o w e r b u i l d e r 下打开，不存在软件接口问题，所以使用很不方便，缺乏对于不同库之间 的关系连接，使的库存资料单调，没有设置网络查询系统，不能利用丰富的网络资源。 建库的好坏，查询功能是关键，好的查询功能能让使用者最快的找到所需的资料。 a c c e s s 和p o w e rb u i l d e r 等建库软件具有强大的查询功能，通过v i s u a lc + + 编辑连接可以 实现软件对接，在p r o e 中可以直接调用其他软件建立的数据库，并具有其他软件所 拥有的优势功能h ”。用v i s u a lc + + 构建的网络查询系统，可以实现网络的无限制查询， 通过p r o e 按钮直接启动，方便快捷。 1 4 课题来源、研究意义及内容 1 4 1 课题来源及研究意义 课题来源于教育部重点项目：基于知识工程的薄壁注塑技术参数化及制品质量控制； 江西省跨世纪学术带头人项目：智能化薄壳注塑成型技术应用研究。 因为标准零件系列化、通用化、标准化程度高，成为设计者在三维设计中最常用到 的构件，设计中的频繁使用，对同一系列零件的重复建造，既浪费了时间，又容易出错。 建立可视化程度高的标准件库，通过对零件的调用和尺寸的选取，可以避免不必要的浪 费，设计更加快捷、方便。 材料性能参数及设计参数是设计者在进行设计时的依据和标准。长期以来，企业从 事产品设计时主要通过查阅设计手册来选择合适的材料，既增加了工作量又容易出错。 材料库的建立，可以使设计者对零件设计时，更为直接地获得设计零件材料的相关资料。 并通过经验设计资料的相关数据，对零件材料的选用做出选择。建立材料库，实现多级 别用户服务，既统一了设计标准，又能使得数据查询更加便利，有利于提高设计者的工 作效率，减少不必要的机械劳动。 新科技的突飞猛进和大工业蓬勃发展，使得企业间的竞争加剧，企业要生存就要跟 上时代的脚步，“缩短开发周期，提高设计效率”成为当代追捧的话题。传统的设计方 式已经不能满足要求，数字化、信息化、知识化成为时代的主流，在这种趋势下必将对 应用工具进行开发，以实现其最大的利用率，缩短设计时间，降低生产成本。国内的各 大高校及研究机构也对s o l i d w o r k s 、a u t o c a d 、u n i g t a p h i c s 等熟悉的软件进行开发探 索，哈尔滨工业大学、江南大学和上海交通大学等高校也开始了对p r o e 的开发，但他 们的开发也只是面对某种具体零件的开发，很少涉及到与其他软件的接合开发，这样就 限制了p r o e 的开发空间，使得开发结果不够理想。研究软件间的开发接口，实现软件 资源共享，可以权衡利弊，优势互补，开发后的软件更加实用、方便快捷。 1 4 2 论文研究的主要内容及安排 本文根据二次开发软件的模块结构和方法来组织和阐述，并对各部分，即注塑模标 准零件库、注塑模模架库、材料及知识库进行实例说明。 具体论文内容安排如下： 第一章注塑模具c a d 技术现状及发展趋势；软件二次开发的进展；国内建库技术 的研究近况和其建库中的缺陷及改善措施；课题来源、研究意义及内容，了解论文的研 究现状、研究意义和研究内容。 第二章注塑模具建库技术。介绍了系统的整体开发和各模块的实现技术。 第三章注塑模建库开发环境的设置和配套措施。介绍了开发平台的环境设置、软件 第一章绪论 开发方法、软件接口的实现和系统配套程序的建立。 第四章注塑模具建库的实现。介绍所要建立的各库模块的建立思路，不同类型模架 及标准件参数化和变量化的实现。 第五章p r o e 二次开发注塑模建库各模块的实现及运行实例。介绍系统的运行效果。 第六章对全文进行了总结，并对今后的研究和发展趋势做了展望。 1 5 小结 本章详细地介绍了注塑模c a d 技术的国内外发展现状和软件二次开发的必要性； 简要的介绍了注塑模建库的建立技术及其实现内容，并通过对国内类似系统开发的分析 比较，得出软件开发设计存在的缺陷和改正措施；介绍了该课题的开发思路和各模块的 实现目标， 最后，对本课题的来源、研究意义及研究内容作了说明描述，具体分析了要解决的 任务和目标，并介绍了本论文中研究内容的具体安排顺序。 第二章注塑模具建库技术 2 1 特征技术 第二章注塑模具建库技术 特征技术具有很广泛的定义，在不周的应用领域、不同的行业具有不同的意义和表 现形式，因而特征概念有不同的解释和定义，至今仍没有统一的认识。目前较为通用的 定义是任何已被接受的某一个对象的几何、功能元素和属性，通过它们可以很好的解释 该对象的功能、行为和操作。其中，特征必须是一个实体或零件中的具体构件之一；特 征能对应到某一形状；特征应该具有工程上的意义；特征的性质是可以预料的。特征技 术已被公认为新代设计造型的建模方式，它面向设计和制造过程，克服了传统的实体 造型的缺陷，是种理想的产品建模模式。基于特征技术的c a d 系统不仅含有产品几 何形状信息，而且将工艺信息如材质、热处理工序等建在特征模型中，所以易于实现系 统的c a d c a p p 集成综合以上分析，确定系统为基于特征技术的零件的模块化、参数 化c a d 系统模式。基于特征技术的c a d 系统，具有特征识别功能，能从现有的几何 模型中识别出特征、并将形状特征等作为属性添加到特征模型中，在实现c a d c a p p 的 集成时，这种方法不放弃原有的几何造型资源，符合人们设计习惯，开发周期短，自动 化程度较高。 2 1 1 特征建模技术 产品模型一直是人们研究的重点。现有的产品模型没有强调零件功能与零件几何特 征的关系，而注重研究纯几何分解和造型及纯几何面的相关关系，这样，零件的几何设 计与工艺设计在满足零件功能要求的前提下不能交叉进行。在分析以往特征建模的基础 上，本文提出了一种组合广义功能特征的建模方法。在本课题中成型零件部分的自动设 计就是通过特征这个信息的载体对工件的特征模型进行分析求解的，因此首先需要对塑 料工件进行基于特征的实体造型。基于特征的设计中，模型的建立通常使用的两种方法 为：基于加工特征的分解和基于设计特征的综合。基于加工特征的分解方法就是人们在 产品建模时，总是从一个待加工的毛坯体出发，通过布尔减运算逐个减去所选用的特征， 最后生成产品的特征模型。基于设计特征综合的方法与基于加工特征分解的方法不同， 可采用加上或减去特征的方法来实现建模。大多数商品化系统都采用基于设计特征综合 的方法进行特征设计，一个重要的原因是设计人员应该直接使用他们思考的对象设计特 征和功能特征进行设计，而不应该要求他们用加工特征进行设计。基于特征的设计是在 较高层次上的构造零件模型，它可以捕捉设计者的意图，能够更好地支持产品信息的集 成。注塑模c a d c a e c a m 系统的特征建模宜采用基于特征设计的方法，通过对注塑 模特征的合理分类，建立合适的特征库，创建注塑模的产品模型，实现注塑模 c a d c a e c a m 系统的集成。“特征”作为零件几何信息和工艺信息的载体，所包含的 第二苹注塑模具建库技术 语义信息为c a d 和c a m 共同理解，是实现c a d 和c a m 集成的关键，故可建立一面 向设计和制造的基于特征的零件信息模型。尤其在该系统的设计过程中，考虑到c a d 和c a m 的结合，将各个库模块信息互通，实现设计与加工的完美合一。 2 2 注塑模建库参数化技术 参数化技术是实现智能c a d 的一种方法。它通过在不同几何元素或特征之间建立 各种尺寸关联和几何约束关系，使设计者可以更好地表达设计意图，更加灵活方便地对 模型进行修改。参数化三维造型则可以准确表达设计者的设计意图，使设计过程更加符 合设计者的设计习惯和思维方式，设计者可以更专注于产品设计本身，而不是产品图形 的表示。三维造型还可以进行产品装配设计，直观地进行几何体的碰撞和干涉检查，通 过赋予零部件一定的物理属性，如材料、比重等，就可以进行产品的各种物性计算。 参数化改变了以往传统的设计方式，它的优越性能使得c a d 及其二次开发技术日 益得到广泛应用，尤其在国外，近些年陆续出现了“无纸作业”、“无人工厂”。近几年 在国内c a d 技术也得到了前所未有的推广和应用，将c a d 先进理论融入到设计当中， 例如国内的汽车覆盖件模具行业的模具设计参数化系统，大大