（材料加工工程专业论文）基于模拟的标码机导向件注塑模cad系统的开发.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 随着生活水平的提高，人们对塑料产品的需求量日益增多，从而使得塑 料注射模具变得非常重要。但目前在塑料注射模设计过程中存在着一些问题， 如大量的重复劳动、c a d 的运作效率和质量较低、产品的开发周期长等。 而解决这些问题的关键在于对支持注射模具设计的c a d 系统进行二次开 发。鉴于此，本文提出了基于模拟的塑料注射模c a d 系统的研究与开发这一 课题。该课题结合企业生产的实际情况，利用p r o e n g i n e e rw i l d f i r e 2 0 的二次 开发工具f a m i l yt a b l e 、p r o p r o g r a m 、p r o t o o l k i t 的功能，在v i s u a lc + + 6 0 程 序开发平台上进行参数化设计研究与开发工作。 该设计利用v i s u a lc + + 6 0 中的m f c 设计开发了系统的调用界面，并对 所有功能实现函数进行了编写。通过该课题的研究，得到如下的成果与结论： 1 ) 建立了p 硷压下二次开发的系统框架，编写了接口类函数，在p r o e 下开发 了零件设计模块，模架设计模块、标准件参数化设计模块、浇注系统和顶出 机构自动装配模块。2 1 完成了模架库系统的总体设计，提出采用l a y o u t 来进 行模架和模具组件的快速定位装配，为模架库的普及和推广打下基础，提高 了p r o 但软件对模架快速设计和装配的实用程度。3 ) 建立了浇口套、定位环、 导柱导套、螺钉等塑料模具标准件库；文中所提到建库方法具有一定的推广 性，专门应用领域的用户可用文中所提到的方法来扩充自己所需的标准件库， 提高开发效率和质量。实现了采用c a d c a e 进行并行设计的数据交换， 成功对塑件进行了翘曲变形的模拟分析，并优化了模具结构和注塑成型工艺 参数，为模具设计提供科学可靠的依据，减少模具设计的盲目性。5 ) 实现二 次开发可行性论证，由于该课题在研究过程中采用的是“全相关、参数化” i 江苏大学硕士学位论文 的三维软件p r o e ，因此保证了设计平台的先进性，减少了工作量。6 1 该系统 的数据管理完全符合v i s u a lc + + 6 0 的接口技术，可供用户在自己的使用范 围内进行再开发。 总之，该论文在优化注塑成型模拟的基础上，通过建立该三维参数化c a d 系统提高了企业模具开发的运作效率，简化了p r o e 的操作难度、优化了p r o e 的操作界面，达到了预期的研究目的，并且具有较强的实用性和推广性。同 时文中较为详尽地阐述了进行p r o e 二次开发的具体过程，关于p r o e 二次开 发的技术对于其他领域的应用也有一定的参考价值。 关键词：注塑模，p r o e n g i n e e r ，二次开发，p r o t o o l k i t ，m f c ，模拟分析， m o l d f l o w 江苏大学硕士学位论文 w i t ht h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d , t h er e q u i r e m e n to fp l a s t i cp r o d u c t sa n d p l a s t i ci n j e c t i o nm o u l di si n c r e a s i n gd a yb yd a y ，w h i c hm a d ei n j e c t i o nm o u l df o rp l a s t i cb e c o m e m o r ei m p o r t a n t b u ta tp r e s e n tt h e r ea r cm o l ep r o b l e m si nt h ep r o c e s so fd e s i g n i n gt h ei n j e c t i o n m o u l df o rp l a s t i c , s u c ha sal o to fr e p e a t e dw o r k , l o we f f i c i e n c ya n dq u a l i t y ，l o n gp e r i o do f e x p l o i t a t i o ne t c t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fc a d s y s t e mi st h ek e ym e t h o dt or e s o l v et h e s ep r o b l e m s a i m i n ga tt h i s , t h es u b j e c ta b o u ts t u d ya n dd e v e l o p m e n to ft h ei n j e c t i o nm o u l df o rp l a s t i c p r o d u c tb a s e do ns i m u l a t i o nw a sg i v e n c o m b i n i n gt h ea c t u a lc i r c u m s t a n c ei nt h eb u s i n e s s e n t e r p r i s e a n db a s e do nm a n ym a t e r i a l s t h e d e v e l o p i n g t o o l ss i i c ha sf a m i l yt a b l e 、 p r o p r o g r a m 、p r o t o o l k i to nv i s u a lc + + 6 0e n v i r o n m e n tw a su s e dt o f u r t h e rd e v e l o p p r o e n g i n e e rw i l d f i r ea n da3 dp a r a m e t r i cs y s t e mw a se s t a b l i s h e d , w h i c hc o u l d b eu s e dw i d e l y i nt h i ss y s t e m , m f ci nv i s u a la + 6 0w a su t i l i z c dt od e v e l o pt h ei n t e r f a c e s , a n dc o m p i l e d a l lt h ep r o g r a mf u n c t i o n s t h r o u g ht h es t u d yo ft h i ss u b j e c t , t h er e s u l t sa n dc o n c l u s i o n sa r cg o t a sf o l l o w s ：1 ) t h em a i ns y s t e mf 3 f l 血l cb a s e do us e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fp r o ew a se s t a b f i s b e d t h ep a r td e s i g ns c c t i o l l ，m o l db a s ed e s i g ns e c t i o n , s t a n d a r dp a r tp a r a m e t e rd e s i g ns e c t i o n , g a t e l o c a t i o ns y s t e ma sw e l la se k c tp i na u t o - a s s e m b l ys e c t i o nw e r ed e v e l o p e d t h ew h o l cd e s i g n o ft h i sm o l db a s es y s t e mw a sc o m p l e t e d t h em e t h o do fu s i n gl a y o u tt oa s s e m b l ea l lt h em o l d b a s ea n dp a r t si sp u tf o r w a r d , w h i c hl a i daf o u n d a t i o nf o rt h ep o p u l a r i z a t i o no fm o u l ds t a n d a r d p a r t sa n di m p r o v e dt h eu t i l i t yo fp r o e n g i n e e rs o f t w a r e 3 ) t h ep l a s t i cm o l ds t a n d a r dd a t ab a s e o f i n j e c t i o ns p r u e 、l o c a t i n gr i n g 、g u i d eb u s h i n ga n d b o l tw a se s t a b l i s h e d t h em e t h o do f b u i l d i n g l i b r a r ym e n t i o n e di nt h ea r t i c l eh a sc e r t a i np o p u l a r i z a t i o nn a t u r ea n du s e i sc a ne x p a n dt h e s t a n d a r dp a r tl i b r a r yf o rt h es p e c i a la p p l i c a t i o nw h e nn 戗捌；强r y ，w h i c h 啪i m p r o v et h e d e v e l o p i n ge f f i c i e n c ya n dq u a l i t y 钔t h ed a t ee x c h a n g eb e t w e e nc a da n dc a e o fc o n c u r r e n t e n g i n e e r i n gw a sr e a l i z e d t h es i m u l a t i o no fw a r p a g e t ot h ep r o d u c tw a ss u c c e s s f u la n dt h em o l d d e s i g na n di n j e c t i o np a r a m e t e rw a so p t i m i z e d 毋t h ef e a s i b i l i t yo ft h es e c o n dd e v e l o p i n gw a s r e a l i z e d p r o 但n # n e e rs o f t w a r e , w h i c hh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so ff o i la s s o c i a t i v e l ya n dp a r a m e t r i c , w a sa d o p t e da st h ep l a t f o r mo fs e c o n dd e v e l o p i n g t h i sa s s u r e dt h ea d v a n c e m e n to ft h ep l a t f o r m a n dr e d u c e dt h ew o r h o a d 价t h i ss y s t e m sd a t am a n a g e m e n tf u l l ya c c o r d sw i t ht h ei n t e r f a c e m 江苏大学硕士学位论文 t e c h n o l o g yo fv i s u a lc + + 6 o s ot h a ti tm a d ei tp o s s i b l ef o r u s e r st or e - e x p l o i tw i t h i nt h e i ro w n r a n g c - i naw o r d , b a s e d0 1 1s i m u l a t i o no fi n j e c t i o nm o l d i n ga n db ye s t a b l i s h i n gt h i s3 dp a r a m e t r i c s y s t e m ，t h ew o r k i n ge f f i c i e n c yo fp r o ew a si m p r o v e d ，t h ed i f f i c u l t yo fo p e r a t i n gw a sr e d u c e d a n dt h ei n t e r f a c eo fp r o e n g i n e e rw a so p t i m i z e d , t h u si th a sh i g hp r a c t i c a lv a l u e i nt h i sa r t i c l e ， t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tp r o c e s so fp r o l w a se x p l i c a t e di nd e t a i l ，a n dt h et e c h n o l o g yo f s c c o n d a r ) rd e v e l o p m e n to fp r o ea l s oh a ss o m er e f e r e n c ev a l u ef o r o t h e rd o m a i na p p l i c a t i o n s k e yw o r d s ：i n j e c t i o nm o l d , p r o e n g l n e e r , s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t , p r o f r o n l k i t , m f c , s i m u l a t i o n , m o l d f l o w i v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解江菱太堂有关保留、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。本人授权江莶太堂可以将学位论文 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。 本学位论文属于 保密口在年解密后适用本授权书 不保密口 学位论文作者签名：f 电雪本 签字日期：b 。岛年f 月f 舻日 导师签名： 2 够 签字日期：v “年p 月修日 独创性声明 本人郑重声明：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，除了文中已注明引用的内容 以外，论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得江蒸太堂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。本人完全意识到本声明的法律结果由 本人承担。 学位论文作者签名：气需易啐 签名日期：加。 ，年f j 月1g 日 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 塑料注射模具的重要性 模具广泛应用在汽车、电子、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信、建材等 产品中，6 0 8 0 的零部件都要依靠模具成形。随着工程技术的需要和材料科学 的不断发展，塑料制品越来越受到人们的青睐，“以塑代木”，“以塑代钢”的趋势 越来越明显。塑料作为新型的合成材料，由于重量轻、耐水、耐化学腐蚀、外观美 观、制造、安装方便，广泛用于国民生产的各部门l i 3 1 。目前，在国民经济的各个部 门中，特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通 信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强， 并陆续出现了全塑产品。塑料产品一般采用模塑成型方法生产，因而塑料模具已成 为一种重要的生产工艺装备，在国民经济中起着越来越重要的作用。随着人们生活 水平不断提高，国民经济领域的各个部门对塑料件的品种和产量需求量愈来愈大、 用户对塑料件的质量要求愈来愈高，进而对塑料模具设计与制造的周期和质量提出 了更高的要求。塑料注射模主要用来成型热塑性塑料件，但近三十多年来也广泛地 应用于成型热固性塑料件注射模具具有生产适应性强、生产效率高和容易实现自 动化等特点，在塑料件的生产中起着至关重要的作用。目前它约占整个塑料件成型 模具的一半以上。因此对塑料注射模实现最优化的设计具有非常重要的现实意义。 实践表明，缩短模具设计与制造周期，提高塑料制造精度与性能的正确途径之一是 采用c d ，c a e c a m 技术。年代以来，注射模c a d c a m 技术已从实验室研究 阶段进入了实用化阶段，并在生产中取得了明显的经济效益。2 1 世纪已进入通讯时 代，很多产品更新换代的周期越来越短，对产品外观、功能要求越来越苛刻，相应 地对模具设计制造的周期、质量、成本的要求也越来越高，因此应用c a d ，c e c m 技术必将带来巨大的经济效益m 。 本文阐述对镇江成功高科技有限公司的标码机导向件注塑模c a d 部件库系统 的开发和对其模具设计进行优化模拟的过程，实现缩短模具设计与开发周期，提高 江苏大学硕士学位论文 企业运作效率，降低开发成本的目的。 1 2 塑料注射模具c a d 技术概况 注塑模c a d 技术是一项改造传统模具生产方式的关键技术。采用这一技术可 以很方便地在计算机中创建注塑件及注塑模具的模型，进行注塑工艺过程以及加工 的模拟与评估，以获得最佳设计效果，从而避免传统模具生产中需要的“反复试模” 这一复杂过程，极大的提高了生产效率。据有关资料统计表明，模具c a d c a m 技 术的应用，可使模具成本降低1 0 - 3 0 ，交货期提前2 0 - 5 0 ，材料消耗减少2 _ 5 ， 这其中又主要是c a d 技术带来的【堋计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高， c a d 技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮之中。作为c a d 技术应用的一个 十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即c a d 、c a e 、 c a m ，也一直是国内外普遍关注的热点，图1 - 1 模具c a d c a e c a m 流程图。 图卜1 模具c a d c a e c a m 流程图 f i g 1 1 f l o w c h a f i o f c a d c a e c a m o f t h e d i e 2 1c a d 曲面造型系统的产生 c a d 技术起步于5 0 年代后期，6 0 年代出现的三维c a d 系统只是极为简单的 线框式系统，这种初期的线框式造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达 几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，c a e 及c a m 均无法实现。 进入7 0 年代，此间飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，当时只能采 2 江苏大学硕士学位论文 用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图表达的 不完整性，经常发生设计完成后，制造出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚 至完全不同的情况。此时法国人提出了贝塞尔算法，使人们用计算机处理曲线与曲 面问题变得可行，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系 统c a d a m 的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维 曲面造型系统c a t i a 它的出现，标志着计算机辅助技术从单纯模仿工程图纸的三 视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使 得c a m 技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统c a t i a 为人类带来了第一次 c a d 技术革命1 1 n 。 1 2 2c a d 实体造型技术 有了表面模型，c a m 的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形 体的表面信息，难以准确表达零件的其他特性，如质量、重心、惯性矩等，对c a e 十分不利，最大问题在于分析的前处理特别困难基于对c a d c a e 一体化技术的 探索，s d r c 公司于1 9 7 9 年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型 c a d c a e 软件- - i - d e a s 。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理 论上有助于统一c a d ，c a e ，c a m 的模型表达，给设计带来惊人的方便性。它代 表着未来c a d 技术的发展方向基于这样的共识，各软件纷纷仿效，时间实体 造型技术呼声满天下可以说，实体造型技术的普及应用标志着c a d 发展史上的 第二次技术革命【1 1 】 1 2 3c a d 参数化技术 正当实体造型技术逐渐普及之时，c a d 技术的研究又有了重大进展。那就是参 数化实体造型方法。该方法具有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、 尺寸驱动设计修改。最早的参数化软件就是p t c 公司的p r o e n g i n e e r 。进入9 0 年代， 参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上的简单 易行的优势。因而参数化技术的应用主导了c a d 发展史上的第三次技术革命【1 1 l 。 1 2 4o n ) 变量化技术 参数化技术的成功应用，使它在如年代前后几乎成为c a d 业界的标准。但参 3 江苏大学硕士学位论文 数化技术亦尚有一些不足之处，首先，“全尺寸约束”这一硬性规定就干扰和制约 着设计者创造力和想象力的发挥。全尺寸约束，即设计者在设计初期和全过程中， 必须将形状和尺寸联合起来考虑，如在设计中关键形体的拓扑关系发生变化，失去 了某些约束特征也会造成系统数据的混乱。于是一种以参数化技术为蓝本，比参数 化技术更先进的实体造型技术变量化技术应运而生1 1 1 】。 变量化技术将参数化技术中所需定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和 尺寸约束，而不是像参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何从c a d 技术的发 展历程可以看出，c a d 技术一直处于不断的发展和探索之中没有那一种技术是常 青树，正是这种此消彼长的互动和交替，造就了今天c a d 技术的兴旺与繁荣，促 进了工业的高速发展 1 3 - 堋 1 3 塑料注射模具o a t ：技术概况 随着计算机辅助设计( c a d ) 与计算机辅助制造( c a m ) 技术的发展及其在塑 料模具设计技术中的应用，逐步形成了以计算机模拟为手段，剖析塑料加工过程并 完成模具优化设计的计算机辅助工程( o 垣) 技术c a e 是c a d 技术的深化与发 展，a 、c a m 等技术实现了数字化，c a e 技术则是信息化的核心，是现代工程 和制造业创新的关键手段，且c a e 技术在实现创新的同时，提高了设计质量，降 低了研究开发成本，缩短了研究开发周驯1 6 1 注塑模c a e 技术就是根据塑料加工流变学和传热学的基本理论，建立塑料熔 体在模具型腔中的流动、传热的物理数学模型，利用数值计算理论构造其求解方法， 利用计算机图形学技术在计算机屏幕上形象、直观地模拟出实际成型中熔体的动态 充填、冷却过程，定量地给出成型过程的状态参数( 如压力、温度、速度等) 0 7 - 1 s l 。 早在5 0 年代，美国学者就对聚合物过程( 尤其是塑化挤出) 的数值模拟建模作 了一系列工作然而，这些计算模型对加工技术产生的影响并不大，直到1 9 7 8 年澳 大利亚推出了第一个注塑成型充填阶段的模拟软件m o l d f i o w 。舳年代，随着 c - m o l d 软件的问世及其他一些软件广泛用于注射成型过程，模具设计才成为依赖 于计算机预测的工程科学。9 0 年代，已将研究重点置于材料的粘弹性、复杂三维模 拟以及取向、残余应力和固化现象的研究。 4 江苏大学硕士学位论文 我国注塑模c a e 研究始于7 0 年代末，发展也很迅速。“八五”期间，由北京 航空航天大学、华中理工大学、四川联合大学等单位联合进行了国家重点科技攻关 课题“注塑模c a d c a e c a m 集成系统”，并于1 9 9 6 年通过鉴定，部分成果已投 入实际应用，使我国的注塑模c a d c a e c a m 研究和应用水平有了较大提高。目 前出现的拥有自主版权的软件有，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的塑 料注塑成型软件( 华塑c a e 最新版本h s c a e 6 2 ) ，郑州工业大学研制的z - m o l d 分析软件等。这些软件正在一些模具企业中推广和使用，有待在试用中逐步完掣1 9 1 。 伴随着科学技术的迅速发展，互联网技术的普及和全球信息化，塑料模c a e 技术功能进一步扩充，性能也进一步提高，呈现出如下的发展趋势： 1 数学模型、数值算法逐步完善 塑料模c a e 技术的实用性，取决于数学模型的准确及数值算法的精确。随着 相关领域的技术进步，数学模型对成型过程的描述更准确、真实 2 用户界面更加友好，使用更为方便 由于计算机技术及多媒体技术的发展，用户界面具有更强的直观、直感和直觉 性，用户能以较少的工程知识背景，利用“向导”或语音等信息提示，实现简单的 操作 3 优化理论及算法，使c a e 技术“主动”地优化设计 现有的c a e 技术是建立在科学计算的基础上，但仅仅是校验设计方案的合理 性，“优化”仅是反复的校验、试凑，最终的设计方案仍需设计者的经验和技巧， 通过对多个方案的反复计算、比较、分析和判断来确定，使设计和分析过程仍带有 盲目性和随机性。利用现有的模拟结果，借助于优化理论构造有效的反问题算法， 给出明确的改进方向和尺度，对优化模具设计参数和成型工艺参数十分重要。这样， 可从根本上解决依赖经验和技巧的方法和手段。 4 c a e 技术的集成化与网络化发展 现代设计理论的应用，如并行工程等，用户将需要无缝连接的集成化的软件， 具有专业特色的c a d 忙a e ，c a m c a p p p d m 产品将应运而生，逐步完成模具及成 型加工全过程的模拟及控制，形成“过程工程与技术”的关键技术。该计算基于网 络环境，实时设计与制造系统的全过程结合，建立整个制造过程的研究、开发、规 江苏大学硕士学位论文 划、设计、实施与控制及管理的新体系。为适应电子商务的发展要求，塑料模c a e 技术，将立足与全社会的公开网络环境，实现异地的“协同设计”及“虚拟制造”， 建立专业化的虚拟网络服务环境，并开发相关产品，实施网上经销、培训与服务 l 嬲】 i 4 塑料注射模具c a d 系统的发展和研究概况 世界上第一套塑料模具c a d 软件是澳大利亚的m o l d f l o w 公司于1 9 7 6 年推 出的并以公司名字命名的m o l d f l o w 目前m o l d f l o w 已经发展的比较完善， 实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使 得设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上。制造”塑料产品并能灵活地适应市 场需求的变化继m o l d f l o w 之后美国康奈尔大学、德国的亚森( a a c h e n ) 大学、 美国的c v 公司、m c a p 公司、日本的c a d - m 公司等也相继开发了塑料模具 c a d c a m 系统 国内注塑模具c a d 系统的研究比较晚。由于吸收了国外软件开发的经验与技 术，发展很快。1 9 8 7 年在华中理工大学出现我国自行开发的第一个注塑模c a d 系 统；上海交大、合肥工大、大连理工大、浙江大学等也在注塑模c a d 系统的研究 方面也做了许多工作。合肥工大建立了基于微机的注塑模c a d 系统i p m c a d ，上 海交大结合人工智能技术进行智能注塑模c a d 系统的研究嗍 1 4 1 图形c a d 软件的研究开发现状 1 开发平台和开发方法的归一化 微机和工作站是图形处理的两大硬件环境，随着微机性能的大幅度提高，许多 过去只能在工作站上完成的工作现在可以在微机上完成。在微机上，w i n d o w s 操 作系统己成为主流操作系统，用户界面友好，方便于软件开发，目前软件开发大都 以w i n d o w s 为软件开发平台l 矧。 在软件开发过程中普遍采纳了软件工程的思想，特别是采用了面向对象的程序 设计方法，c c + 十语言是软件开发的主导语言开发方向更注重市场导向，突出了 软件开发的规范化1 2 q 。 6 江苏大学硕士学位论文 2 开发力量和面向行业的多样化 支撑软件的开发是一项系统工程，支撑软件作为应用软件的开发平台，应用范 围广，需求量大，具有非常广阔的市场。国内外高校、科研院所和公司均投入了大 量人力、物力和财力进行研究和开发，三个方面的开发力量各有所长，反映出软件 开发者的多样化唧。 3 处理手段交互化 交互手段是目前图形软件的基本处理模式，它在对使用者的要求、对软件开发 者的要求、对硬件条件的要求这三方面得到了较好的平衡，可以发挥人和计算机两 方面的优势。 对用户的要求不断降低，有助于软件的推广应用，但对软件开发者的素质要求 提高了，硬件质量的不断提高完全保证了交互的实时响应，给软件设计者以充分发 挥和大胆设想。通用的c a d 软件开发平台，使软件更容易移植。用户界面的统一， 也为软件的交互化提供了方便。 4 处理效果实时化 由于硬件质量的不断提高，使图形处理得以非常方便地达到实时化“所见即 所得”，已是大多数软件的基本功能。如“橡皮筋”式的拖动效果，基于“虚拟屏 幕的快速显示，这些实时响应使用户能及时而自由地驾驭自己的工作，各种处理显 得随心所欲。 5 软件应用工程化 软件的工程应用背景非常重要。为了增强软件的实用性，强调自己软件的特色， 各模块都在支撑软件的基础上开发了一定的应用功能。如多种汉字字体，面向不同 领域的特殊字符符号和多种剖面图案。面向特定行业的标准件、基本件库、形位公 差、尺寸公差的自动查找和标注。有的软件考虑了产品的优化设计、通过图形消隐 自动生成装配图和多视图多约束的参数化设计等。 6 软件性能柔性化 柔性化即不断降低对用户的要求，用户的任何操作都会得到系统相应的响应 这主要表现在软件的可靠性、健壮性和容错性等方面，而这正是国内软件比较薄弱 的地方，“死机”现象时有发生。这主要与国内软件的投入较少，以及是否真正应 7 江苏大擘硕士学位论文 用软件工程的思想来进行软件开发有关嗍。 7 软件商品化 商品化是图形软件产业化的必由之路，是国内软件产业的一个永恒主题，是科 研成果转化为生产力的具体体现。 同时也应该看到，国内软件新成果虽不断出现，但商品化程度并不高，主要由 于国内软件开发机构尚未形成规模、软件工程的思想在软件开发过程中尚未得到真 正贯彻执行。 1 4 2 图形c 加软件的研究开发热点嘲 1 智能化 将人工智能领域的一个分支一专家系统，引入c a d 系统，使c a d 系统有专家的 经验知识，具有学习、推理、联想和判断的能力， 以及智能化的视觉、听觉、语 言的处理能力从而达到设计自动化的目的目前广泛应用的c b r ( c a s eb a s e d r e a s o n i n g ) 和r b r ( r u l e b a s e dr e a s o n i n g ) ，它们是人工智能的两个分支。 2 自动化 虽然辅助设计不是自动设计( 也不应该盲目追求自动设计) ，但许多繁琐的工 作应尽量做到不让用户介入。黑箱式的输入输出能使用户备感方便。如轮廓识别法， 多数软件已不使用繁琐的由用户逐点或逐线指点轮廓组成元素的方法，而可以由用 户给定轮廓一内点，由计算机自动识别轮廓。又如明细表生成，通过属性的定义和 提取，计算机自动生成明细表，省去7 用户编辑文本的麻烦。 3 一体化 在二维处理中，己经实现或正在实现如下一体化处理技术：交互式与参数一体 化，图形与尺寸一体化，尺寸标注和字符标注一体化，汉字和其它字符处理一体化， 零件图与装配图一体化。在三维处理中，三维图形处理与真实感图像处理一体化。 4 集成化 二维工程绘图、三维几何造型、有限元分析、数控加工、数据库管理等几个支 撑软件领域的有机集成。以特征三维造型为基础的c d c a e c p p c a m 的集成是 未来产品开发的主要模式尤其是与快速原型制造( r p m ) 的集成，将构成一个闭 8 江苏大学硕士学位论文 环快速产品开发系统，在并行工程( c e ) 环境下，能对产品进行快速评价、修改。 4 3p r o e n g i n e e r = 次开发现状 由于p r 鲫嘲n e 盯在c a d c a m 领域的优秀表现，它在各个大中型企业中的使 用率越来越高。但是这同时也带来了另外一个问题，那就是怎样对通用软件进行本 地化的问趔捌。因为通用的c a d 软件在设计的时候不可能考虑到每个企业的特殊情 况，要想充分发挥c a d 软件的功能，为企业创造更大的效益，企业必须跟据自身的 特点，对软件进行本地化的工作，即二次开发。这也是所有c a d 软件都留有开发接 口的原因。p r o e n g i n e e r 的开发从实现方法上大致可以分为两类：一类主要是对 p r o e n g i n e e r 中使用的标准( 如：公差符号、尺寸标注样式等) 进行符合企业标准 的改造。这类开发只需要根据p r o e n g i n e e r 的开发工具p r o t o o l k i t 文档进行相应配 置的设置就可以了：另一类是需要开发出人性化的界面以方便用户的使用，以及进 行数据库的连接这一类一般是在比较大型的系统中出现，因为操作复杂必须要有 友好界面1 3 l - 3 2 由于p r o t o o l k i t 开发界面的功能很弱，而且根本没有连接数据库的 功能，所以必须借助于其它的开发工具来实现。而这就涉及了开发工具和p r o t o o l k i t 的兼容性问题。这个问题长期以来一直医扰着开发人员，没有得到很好的解决。这 也是使得人们认为p r 0 e n g i 盯难于开发的原因之一【珏卅。 1 5 本文工作与章节安排 1 5 1 本文工作重点 目前在塑料注射模设计过程中存在着一些问题，如大量的重复劳动、c a d 的运 作效率和质量较低、产品的开发周期长等。 本文以三维实体造型软件p r o e w i l d f i r e 2 0 为二次开发平台，利用p r o e 自带的 二次开发工具包p r o t o o l k i t ，使用v i s u a lc + + 语言开发一套界面友好的注塑模部件 库规范化设计系统组件。 本论文需要做的主要工作有： ( 1 ) 对调研中获得的塑料模设计中常用的各种机构、设计经验、现代塑料模 设计理论中的设计准则和计算公式等进行总结和规范化。 9 江苏大学硕士学位论文 ( 2 ) 解决p r o e n g i n e e r 与v c + + 6 0 的接口问题。 ( 3 ) 利用p r o e n g i n e e r 的二次开发工具f a m i l yt a b l e 创建三维的标准零件库 并实现零件库与p r o e n g i n e e r 的集成。 ( 4 ) 利用p r o e n g i n e e r 的二次开发工具p r o p r o g r a m ，f a m i l yt a b l e 和p r o t o o l k i t 及v c + 6 0 进行二次开发，设计出人机交互式的界面，开发出参数化的标码机导向 件参数化零件设计及模具装配部件设计系统。 ( 5 ) 模拟优化标码机导向件注塑成型工艺及模具设计。 本论文是在与镇江成功高科技有限公司合作项目的基础上，针对设计过程中所 遇到的问题而做的部分研究工作。如何充分她运用参数化技术进行三维零件的参数 化建模来提高各种零件的建模效率是本文研究的重点。 1 5 2 论文章节安捧 本课题的内容涉及模具三维参数化系统的二次开发，包括注塑产品的参数化设 计、各模具部件库的开发设计，注塑模流道系统优化设计，成型过程中计算机辅助 分析及模拟等，具有较好的应用前景及实用价值 本文结构安捧如下：第一章绪论，主要介绍了塑料模c a d 、c a e 技术和c a d 系统的发展和研究概况；第二章系统开发环境及相关技术，介绍了p r o e 和 p r o t o o l k i t 以及和系统开发相关的一些关键技术；第三章标码机导向件三维参数化 设计，介绍了塑料制件的结构设计特点以及标码机导向件三维参数化设计过程；第 四章注塑模c a d 部件库系统的详细设计，详细介绍了注塑模系统的开发第五 章标码机导向件注塑模g 虹i a 垣并行设计；第六章结论与展望对研究工作进行 了总结，指出了存在的问题并展望本课题的研究前景。 1 8 本章小结 本章介绍了当前国内塑料注塑模具概况，综述了塑料模c a d 的发展特点，由曲 面造型、实体造型、参数化设计到变量化设计的发展过程；阐述了塑料模c a e 技 术的发展概况：图形c a d 系统的发展和研究概况；对p r o e 二次开发这一研究课题 的意义、内容也作了阐述。 江苏大学硕士学位论文 第二章系统开发环境及相关技术 选取二次开发工具的基本思想是：在能够完成设计目标的前提下选取最容易实 现的开发工具一般说来，企业自行开发的系统通常要和企业已有的软件相互兼容。 对于机械产品设计系统的开发，首先考虑到开发系统与企业主导三维c a d 软件兼 容性的问题；其次还要考虑到开发系统如何嵌入企业信息资源管理系统中运行的问 题。本课题选择在v i s u a lc + + 6 0 程序开发环境下，用c 、c + + 语言，结合p m t o o l l d t 中的c 函数库开发基于p r o e n g n e e rw d d f i r e 2 0 的标码机导向件参数化设计模块， 及基于装配的注塑模部件库参数化设计模块。 2 i 开发环境介绍 2 i 1p r o e 简介 p r o e n g i n e e rw i l d f i r e 2 0 ( 简称p r o e ) 软件系统是美国参数化技术公司p t c ( p a r a m e t r i c t e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ) 的优秀产品，它提供了集成产品的三维模型设 计、加工、分析及绘图等功能的完整的c a d c a e c a m 解决方案。该软件以使用 方便、参数化造型和系统的全相关性而著称。p t c 公司提出的单一数据库、参数化、 基于特征、全相关的概念改变了机械c a d c a e c a m 的传统观念，利用该概念开 发出来的第三代机械c a d c a e c a m 产品，p r o e 软件能将设计至生产全过程集成 到一起，让所有用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工 程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 。目前p r o e 共有多个专用模块，涉及工业设计、机械 设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。近年来，该软件在 我国的机械、电子、家电、模具等行业取得了广泛的应用，在国内的应用数量大大 超过了同类型的其它国内外产品。 p r o e 系统主要特点如下： ( 1 ) 全参数化。p r o e 是世界上第一个商品化的参数化软件，参数化使零件的 设计修改变得方便易行，用户在任何时候都可对零件的设计尺寸进行修改。 ( 2 ) 全相关。由于p r o e 采用了单一的数据库，这使得零件设计、模具设计， 加工制造等任何一个环节对数据的修改都可自动反映到其他相关的各个环节，从而 江苏大学硕士学位论文 保证设计、制造等各个环节数据的一致性。 ( 3 ) 基于特征的实体建模。实体建模是当今c a d 技术的先进建模技术，基于 特征的实体建模，使软件的设计思想与工程师的设计思路完全吻合，从而使设计工 作变得简单易行。 2 1 2p r o e 开发方法简介 p r o e 是应用广泛的三维设计软件，提供多种标准件设计方法，如族表( f a m i l y t a b l e ) 、用户定义特征( u d f ) 、p r o p r o g r a m 、p r o t o o l k i t 、j - l i n k 等，在不同的应 用场合，它们各有特点在做零部件的二次开发时，根据零部件的结构特点可选用 合适的方法来实现产品的开发应用p r o e 对标准零部件的设计与开发，能够大大 的提高设计效率 一，v a m i l yt a b l e ( 家族表) 在制作某一类外形类似的零件如轴承、螺钉、螺栓、螺母、垫圈、键、销等零 件的时候，工程师不需要逐一创建每一个零件，只要明了该零件群的异同处，事先 创建一个具有代表性的零件，以编辑族表( f a m i l yt a b l e ) 的方式，将相异的尺寸、 特征、参数等变化性项目填入此族表内，系统就会自动读取此表内容再一一产生每 一个零件利用族表方式产生零件，可以系统地管理众多相似性高的零件群，不仅 分类清楚，而且可以在制作过程中提取迅速。族表建立程序如图2 1 所示。 二、p r