（机械设计及理论专业论文）基于proe的连续弯曲模具cad系统研究与开发.pdf

天津科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或 撰写的成果内容。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：篇，l 莨 e l 期：。2 孝年多月f 莎日 专利权声明 本人郑重声明：所呈交的论文涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技 大学所有。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：喻巾奠k 日期：0 i 矿年多月f8 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 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。本人授权天 津科技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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密il ( 请在方框内打“”) ，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 万保密囤( 请在方框内打“”) 。 作者签名： 裔小丑日期：0 2 姑年；月，p 日 导师签名：彳写疋 日期：o 彬年多月日 摘要 随着模具工业的快速发展，利用模具c a d c a m 技术改变传统模具设计方式，使模 具设计达到集成化、智能化和标准化，正成为现代模具工业研究的热点。目前我国在冲 模c a d c a m 方面的研究已取得很大进展，相继推出了一些冲模c a d 系统。随着冲模c a d 系统的不断完善和发展，对于弯曲模c a d 系统的研究成为需要。本文以目前在国内模具 行业中应用广泛的p r o e n g i n e e r 软件为研究平台，基于m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 语 言，利用其二次开发工具p r o t o o l k i t ，开发出连续弯曲模具c a d 设计系统。 该系统包括工艺性分析模块、工艺方案模块、工艺计算模块、零件设计模块、装配 模块和总装图生成模块。具体内容有：( 1 ) 利用p r o e n g i n e e r 参数驱动，设计了连续弯 曲件工艺性分析和工艺计算的交互式设计模块，提高了设计效率。( 2 ) 通过对弯曲凸、 凹模进行参数化设计，并结合p r o e 提供的特征创建方法特征元素树和用户交互思 想，设计连续弯曲模中冲裁部分凹模设计模块，实现了非标准件的自动设计。( 3 ) 对模 具零件中的标准件建立了三维模型和数据库，在使用这些标准件时可直接调用。( 4 ) 对 于排样部分，采用最小矩形包络法对排样图形进行了预处理及优化，更好地提高了排样 效率和材料利用率。( 5 ) 采用p r o t o o l k i t 的界面设计技术和v i s u a lc + + 6 0 提供的 m f c 类设计了友好的系统界面，可视化程度高。( 6 ) 通过实例验证了系统的可行性。该 系统经测试，运行平稳可靠。 本文通过建立连续弯曲模c a d 系统，提高了连续模设计效率，实现了连续弯曲模设 计的智能化和自动化，达到了预期的研究目的。 关键词：连续弯曲模；特征创建；矩形包络；参数化 a b s t r a c t wi t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o l di n d u s t r y ，t h et r a d i t i o n a lw a yo fm o l dd e s i g nw a s c h a n g e db yc a d | c a mt e c h n o l o g yw h i c hm a d ei t t oa c h i e v ei n t e g r a t e d ，i n t e l l i g e n ta n d s t a n d a r d i z a t i o n 。c a dlc a mt e c h n o l o g yw a sb e c o m i n gr e s e a r c hf o c u so fm o d e mm o l d i n d u s t r y 。融p r e s e n tt h er e s e a r c ho nc a d | c a ms y s t e mo fb l a n k i n g d i eh a sm a d eg r e a t p r o g r e s si no u rc o u n t r y an u m b e ro fc a ds y s t e m so fb l a n k i n gd i ew a s b o r n e d i tb e c o m e s n e c e s s i t yt o r e s e a r c hc a ds y s t e mo fb e n d i n gd i ew h e nc a ds y s t e mo fb l a n k i n gd i eh a d c o n s t a n ti m p r o v e m e n ta n dd e v e l o p m e n t b a s e do np r o e n g i n e e rs o f t w a r ew h i c hw a s a p p l i e dw i d e l yi nc u r r e n tm o l di n d u s t r yo fo u rc o u n t r ya n dm i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 ，t h e t h e s i sd e v e l o p e dap r o g r e s s i v ec a ds y s t e mo fb e n d i n gd i ew h i c hw a sd e s i g n e db ys e c o n d a r y d e v e l o p m e n t t o o l - p r o | t o o l k i t t h es y s t e mi n c l u d e sp r o c e s sa n a l y s i sm o d u l e ，p r o g r a m m em o d u l e ，p r o c e s sc a l c u l a t i o n m o d u l e ，p a r td e s i g nm o d u l e ，m o d u l ea s s e m b l ya n dm o d u l ea s s e m b l yd r a w i n g d e t a i l sa r ea s f o ll o w s ：( 1 ) u s i n gp r o ep a r a m e t e r d r i v e n ，t h ep a p e rd e s i g n e df o rb e n d i n gp a r t sp r o c e s s a n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o no ft h ei n t e r a c t i v ed e s i g nm o d u l e ，i ti m p r o v e dd e s i g ne f f i c i e n c y ( 2 ) t h r o u g hb e n d i n gm a l e a n df e m a l ed i ep a r a m e t r i cd e s i g n ，i nc o n j u n c t i o nw i t h p r ol e n g i n e e rp r o v i d e df e a t u r e sc r e a t em e t h o d s f e a t u r ee l e m e n tt r e ea n du s e r si n t e r a c t i v e t h i n k i n g ，b l a n k i n gp a r t o fb e n d i n gd i ed e s i g nm o d u l ew a sd e s i g n e d i th a sr e a l i z e dt h e n o n s t a n d a r dw o r k p i e c ea u t o m a t e dd e s i g n ( 3 ) t h es t a n d a r dw o k p i e c e so fm o l dc o m p o n e n t s h a v eb e e ne s t a b l i s h e dt h et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l sa n dt h ed a t a b a s e ，w h i c hw a st r a n s f e r e d d i r e c t l y ( 4 ) l a y o u td r a w i n gw a sc a r r i e do nt op r e t r e a t m e n ta n do p t i m i z a t i o nb yu s i n gt h e s m a l l e s tr e c t a n g u l a re n v e l o p i n gm e t h o d i ti n c r e a s e dt h el a y o u te f f i c i e n c ya n dt h em a t e r i a l u s i n ge f f i c i e n c yw e l l ( 5 ) t h es y s t e mi n t e r f a c ew a sd e s i g n e db yu s i n gp r o t o o l k i ti n t e r f a c e d e s i g nt e c h n i q u ea n dm f c c l a s s e sw h i c hv i s u a lc + + 6 0p r o v i d e d i th a sf r i e n d l yi n t e r f a c ea n d h i g hd e g r e eo fv i s u a l i z a t i o n ( 6 ) t h r o u g ht h ec o n c r e t ee x a m p l e ，t h es y s t e mh a s b e e nc o n f i r m e d t h ef e a s i b i l i t y t h i ss y s t e mh a sp a s s e dt h r o u g ht h et e s ts t e a d i l y t h em o v e m e n tw a sr e l i a b l e t h r o u g ht h e e s t a b l i s h m e n tp r o g r e s s i v eb e n d i n gd i ec a ds y s t e m ，t h ee f f i c i e n c y o f p r o g r e s s i v eb e n d i n gd i ed e s i g nw a si n c r e a s e d t h i sa r t i c l eh a sr e a l i z e di n t e l l e c t u a l i z a t i o na n d a u t o m a t i o no fp r o g r e s s i v eb e n d i n gd i ed e s i g n i ta c h i e v e dt h ea n t i c i p a t e dr e s e a r c hp u r p o s e k e yw o r d s ：p r o g r e s s i v eb e n d i n gd i e ，f e a c h u r ef o u n d a t i o n ，e c t a n g u l a r e n v e l o p m e n t ， p a r a m e t r i z a t i o n 目录 l 前言l 1 1 模具工业及模具c a d 技术1 1 1 1 模具工业概况1 1 1 2 模具c a d 技术l 1 1 3 国内外c a d 技术在模具工业的应用状况1 1 2 模具c a d 技术的优越性3 1 3 模具c a d 的发展趋势3 1 4 本课题的研究意义和丰要内容4 1 4 1 本课题的研究意义4 1 4 2 本课题的主要内容5 2 系统开发平台、开发工具等相关理论7 2 1 系统开发平台p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 及二次开发工具7 2 1 1p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 简介7 2 1 2p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 二次开发工具8 2 2 系统开发工具m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 简介9 2 3 系统数据库软件m i c r o s o f to f f i c e a c c e s s 2 0 0 3 及数据库访问方式1 0 2 4 本章小结1l 3 创建p r o t o o l k i t 应用程序1 3 3 1 应用程序的初始化1 3 3 2 编译与连接设置h 1 1 3 3 3 注册文件及p r o t o o l k i t 应用程序的运行1 4 3 4 本章小结1 5 4 连续弯曲模c a d 系统的开发1 7 4 1 连续弯曲模c a d 系统简介1 7 4 1 1 系统设计思路1 7 4 1 2 用户界面设计1 8 4 2 系统开发1 9 4 2 1 菜单设计技术1 9 4 2 2 特征创建原理2 2 4 2 3 模型的调入及显示2 4 4 2 4 最小矩形包络法2 6 4 3 系统各模块的开发2 8 4 3 1 工艺性分析模块2 9 5 6 7 8 9 1 0 4 3 2 工艺方案确定模块嘲3 3 4 3 3 工艺计算模块3 3 4 3 4 零件设计模块4 3 4 4 本章小结5 4 连续弯曲模c a d 系统应用实例5 5 5 1 弯曲件5 5 5 2 系统验证5 6 5 2 1 制件工艺性分析5 6 5 2 2 制件工艺方案确定5 8 5 2 3 制件工艺计算5 8 5 3 丰要零件设计。6 3 5 3 1 模具总体结构设计6 3 5 3 2 凸模设计6 3 5 3 3 凹模设计6 7 5 3 4 模座设计6 9 5 3 5 卸料弹簧的确定。7 0 5 3 6 凸模固定板设计7 2 5 3 7 模柄设计7 2 5 3 8 导柱导套设计7 3 5 4 模具的装配7 5 5 5 建立工程图7 6 5 6 本章小结7 6 结论和展望7 7 参考文献7 9 论文发表情况8 5 致谢8 7 附录8 9 天津科技大学硕士学位论文 1 1 模具工业及模具c a d 技术 1 1 1 模具工业概况 1 前言 模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母 。7 5 的粗加工工业产品零 件、5 0 的精加工零件由模具成形，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的 基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范 围十分广泛。 模具技术涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是一门技术综 合性强的精密基础工艺装备技术，是冶金、材料、理化、计量、摩擦与润滑、机电一体 化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统 工程。 用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是 其他仟何加工制造方法所不及的。可见，模具工业已成为与高新技术产业互为依托的产 业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一憎。 在信息社会和经济全球化发展的进程中，模具工业发展趋势主要是模具产品向着更 大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高；模具生产技术向着 专业化、信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具工业向着技术集成 化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 现在，决定模具工业发展水平的模具技术水平的提高已成为各国首要攻关课题。传 统的模具设计和制造方式一人工设计、单件生产，已无法适应工业迅速发展的需要，计 算机辅助设计与制造技术( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n g ) ， 简称c a d c a m 在模具上的应用是提高模具设计与制造水平的有效途径。 1 1 2 模具c a d 技术 模具c a d 技术是指模具设计与制造工程技术人员在计算机系统的辅助之下，合理有效 地进行模具设计与制造的一项技术。模具c a d 技术的应用可以使企业缩短产品开发周期、 提高产品设计质量、降低生产成本以及提高管理水平，最终整体提高企业的竞争力。 1 1 3 国内外c a d 技术在模具工业的应用状况 随着工业技术的发展，成形产品逐渐占有了重要地位，对生产成形产品的模具也提 出了愈来愈高的要求。传统的模具设计与制造方法已经不能适应工业产品的及时更新换 代和提高质量的要求。因此，国外先进工业国家对模具c a d 技术的开发非常重视。早在 6 0 年代初期，国外一些飞机和汽车制造公司就开始了模具c a d 的研究工作，投入了大 1 前言 量的人力和物力。各大公司都先后建立了自己的模具c a d 系统，并将其应用于模具的设 计与制造。下面就与本研究相关的国内外在金属冲模方面的情况加以阐述。 1 9 7 8 年日本机械工程试验研究室研制成冲裁级进模c a d 系统( m e l 系统) ，该系统 由产品图输入、模具类型选择、毛坯排样、条料排样、凹模布置、工艺计算、绘图等 1 0 个模块组成。 1 9 8 2 年日本日立公司研制成弯曲级进模c a d 系统，该系统采用人工与计算机设计 相结合的批处理方式。即人工完成产品图展开及工序设计与条料排样、凹模布置，然后 由类似于a p i 语言输入计算机，再分别由前处理程序、主处理程序以及后置处理程序完 成毛坯排样与材料利用率计算、压力计算、模具结构设计及模具装配图、零件图、线切 割纸带等。采用该系统进行模具设计与加工后，所需时间减少到原来手工设计与加工的 1 5 ，即由3 0 天减少到6 天，其中设计时间减少到1 4 h 1 。 1 9 8 5 年日本n i s s i n 精密机器公司在u n i c 软件的基础上开发了冲裁级进模c a d 系 统，该系统可完成排样图设计、凹模与凸模设计、标准件设计以及生成线切割纸带等工 程引。 美国通用汽车公司、福特汽车公司、英国p s f 公司均已建立了覆盖件拉延成形模 c a d 系统，特别是福特汽车公司在覆盖件塑性成形模拟方面取得了很大成就，应用大应 变弹塑性有限元方法模拟覆盖件的成形过程，预测压力中心、应变分布，失稳破裂以及 回弹的计算等呻1 。 根据国际特种工模具协会( i s t a ) 的调查口1 ，美国和日本采用c a d 系统的冲模制造 厂商已达1 0 ，意大利有3 0 - 5 0 个冲模制造厂采用c a d 系统，欧洲其它国家约为5 。日 本采用c a d 系统较快的原因是日本模具行业的数控机床拥有比率大大高于欧洲。 由于我国计算机技术起步较晚，二十世纪8 0 年代初开始模具c a d 技术的研究，主 要集中在一些高等院校，其研究成果也正逐渐被转化为商品化软件。如：1 9 8 3 年初成 立的上海交大模具技术研究所，建立了c a d 研究中心，开展冲裁模、注塑模的c a d 研究 工作惜1 ；1 9 8 4 年华中工学院( 现华中理工大学) 开发的精冲模c a d 的h j c 系统；1 9 8 6 年华中理工大学建成的c a d 的h p c 冲裁模系统；这两个系统的冲裁件图形输入方法采用 的是编码法，绘图语言为a u t o c a d ，系统在d o s 环境下运行呻埘。1 9 8 9 年华中科技大学 完成了冲裁级进模c a d 系统h c c d ，1 9 9 1 年完成成型级进模c a d 系统。西安交通大学在 9 0 年代初开发出家电零件冲裁弯曲级进模c a d 系统j j m o l d 。1 9 9 5 年由武汉工学院开发 的冲裁模c a d 系统，系统在d o s 环境下运行，绘图语言为a u t o c a d 。2 0 0 1 年上海工程技 术人学开发了参数化冲裁模c a d 系统，其开发平台为a u t o c a d 2 0 0 0 ，编程语言为其内嵌 的v b a 。2 0 0 2 年由黑龙江煤矿机械研究所开发了冲裁模c a d 系统，采用a d s 语言，界面 制作采用v b 4 0 ，绘图语言为a u t o c a d 。但这些系统目前仍处于试用阶段，尚未在生产 中推广使用。 总体来说，国外在这方面的研究比国内起步早，已有不少企业使用c a d 系统，但由 于冲压产品品种繁多，形状复杂，其冲压工艺与模具设计是依据产品图考虑成形性能与 模具加工条件来进行设计，手工设计主要凭技术人员的经验，因此给建立冲模c a d 系统 带来了很多问题。所以目前国际上仍没有一个功能完善的、自动化程度较高的冲模c a d 天津科技大学硕士学位论文 软件出售。 1 2 模具c a d 技术的优越性 模具c a d 技术的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。无 论在提高生产率、改善质量方面，- 还是在降低成本、减轻劳动强度方面，模具c a d 技术 的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。 第一，模具c a d 技术可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各相关专业的综 合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与模具设计人 员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采 用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。 第二，模具c a d 技术可以缩短设计时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动 化大大缩短了模具设计时间。模具c a d 的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例如， 采用冲裁模c a d 系统设计制造模具，比传统方法提高效率5 倍以上，不但提高了模具质 量、增加了可靠性，同时使模具的交货时间大大缩短。 第三，模具c a d 技术可以较大幅度地降低模具加工设计成本。计算机高速运算和自 动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。例如，冲压件的毛坯优化排 样可使材料的利用率提高5 - - 一一7 。模具c a d 技术带来的经济效益有些可以估算，有些 则难以估算。由于采用c a d 技术，模具生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增 强了产品的市场竞争力。 第四，c a d 技术将模具设计技术人员从繁冗的计算、绘图工作中解放出来，使其可 以从事更多的创造性的工作。 总之，模具c a d 技术将逐步取代传统的模具设计方法，最终在模具设计制造中居统 治地位。 1 3 模具c a d 的发展趋势 未来冲模c a d 技术发展趋势是智能化n 、标准化u 别、网络化n 羽和最优化u 制。 第一，智能化。应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化生产过程 n 5 1 6 圳。产品设计是一个复杂的、创造性的活动，在设计过程中需要大量的知识、经 验和技巧。随着人工智能技术的发展，知识工程和专家系统技术日趋成熟，人们将人工 智能技术、知识工程和专家系统技术引入到c a d 领域中，形成智能的c a d 系统。专家系 统实质上是一种“知识+ 推理 的程序，是将人类专家的知识和经验结合在一起，使它 具有逻辑推理和决策判断能力。专家系统的开发相应用是c a d 系统一个很活跃的研究方 向，现在大型c a d 系统都很注重软件智能化的开发，如u g i i 的k n o w l e d g eb a s e d 。 第二，标准化。c a d 系统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具参数数 据库。标准零件库中的零件在c a d 设计中可以随时调用，并采用g t ( 成组技术) 生产。 菲标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需机构不尽相同，但利用系统自身的建模技 术可以方便地进行修改，从而加快设计过程，典型模具结构库是在参数化设计的基础上 c a d 技术是模具设计制造的发展方向。就目前国内的情况来看，适用于模具行业的 c a d c a m 软件已经为广大企业所接受，例如p r o e 、u g 、3 d m a x 等，但是目前大多数企 业利用这些软件多是进行一些辅助设计，再加上这些软件本身是由国外研发的，对国内 企业的适应性较差，尤其使用的一些标准与国内并不一致，并不能很好地满足国内模具 企业设计生产的需求。因此，对这些软件进行二次开发就显得十分必要。通过二次开发， 我们可以建立一套符合国内模具行业的系统。利用这些自己开发的系统，可以大大地提 高设计的效率和质量，充分发挥已有软件的功用，避免重复性的工作，缩短设计周期， 节约设计成本。 1 4 2 主要研究内容 本论文以目前在国内模具行业中应用广泛的p r o e n g i n e e r 软件为开发平台，基于 m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 语言，利用其二次开发工具p r o t o o l k i t 对其进行了二次 开发，在先期研究工作的基础上，进一步开发出一套连续弯曲模具c a d 设计系统，实现 了连续弯曲模具的参数化设计。本文研究的主要内容包括： ( 1 ) 对于弯曲部分非标准件如弯曲凸、凹模等，通过特征创建方法，用户通过输 入相应的参数，生成所需的模型： ( 2 ) 采用m ic r o s o f tv is u a lc + + 6 0 语言，利用p r o e n g i n e e r 二次开发工具包 p r o t o o l k i t 进行编程，生成可视化的视窗界面； ( 3 ) 通过程序的方式使弯曲件的工艺性分析和工艺计算达到一定程度的自动化， 提高工艺性分析的合理性和工艺计算的精度： ( 4 ) 针对弯曲件排样的优化问题，用最小矩形包络法对弯曲展开件进行排样预处 理和优化，并计算材料利用率： ( 5 ) 对连续弯曲模具的大部分零件建立三维模型，对模型添加参数； ( 6 ) 根据中国机械工业标准汇编冲压模具卷，对模具零件中的标准件建立数 据库，方便直接调用： ( 7 ) 通过实例验证连续弯曲模c a d 系统的可行性。 6 天津科技大学硕士学位论文 2 系统开发平台、开发工具等相关理论 2 1 系统开发平台p r o ，e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 及二次开发工具 机械设计行业中主要的c a d 应用软件有国外的u n i g r a p h i c sn x ，p r o e ，c i m a t r o n ， i d e a s ，s o l i d w o r k s ，s o l i de d g e 等，国内的有c a x a 和h s c 5 0 等软件。其中上述的国 外软件都是以三维参数化设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多功能为一 体，为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。国内的c a x a 和h s c 5 0 等软件，其 主要应用在二维上，至于三维参数化设计还处于试验研究阶段。 p r o e 在中国企业尤其在冲压模具行业应用范围比较广，其具有界面友好、易操作、 符合工程技术人员的机械设计思想等优点，得到广大设计者的青睐。 2 1 1p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 简介 p r o e n g i n e e r 软件是美国p a r a m e t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ( p t c ) 公司开发的 产品，从1 9 8 8 年问世以来，它已是世界上最为普及的c a d c a m 软件之一，基本上成为三 维c a d 的一个标准平台。p r o e n g i n e e r 广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、 航空航天、家电和玩具等各个行业，是一个全方位的3 d 产品开发软件，集合了零件设计、 产品装酉己、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、压力分析和产品数据管理等功能于一体昭。本课题使用的版本是 p r o e n g i n e e rw il d f i r e2 o 。 本课题选用p r o e n g i n e e r 为开发平台，是因为其具有如下特征： 1 3 d 实体模型 将使用者的设计概念以最真实的模型在计算机上呈现出来，随时计算出产品的体积、 面积、质心、重量以及惯性矩等属性，解决复杂产品之间的干涉，提高效率降低成本， 便于设计人员与管理人员之间的交流。此外，p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 提供了注解 功能( a n n o t a t i o nf e a t u r e s ) ，便于用户在3 d 模型中获取和管理传统2 d 制图的信息， 确保尺寸、公差、曲面粗糙度以及其他关键设计信息的交换更加准确。 2 单一数据库，全相关性 由3 d 实体模型可随时产生2 d 工程图，而且自动标注工程图尺寸，无论是在3 d 或 2 d 图形上作尺寸修正，其相关的2 d 图形或3 d 实体模型均自动修改，同时装配和制造等 相关设计也会自动修改；可确保资料的正确性，并避免反复修正的耗时性，确保工程数 据的完整与设计修正的高效。此外，p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 处理其他c a d 数据的 能力更强，如可以通过p t c 的相关拓扑总线( a s s o c i a t i v et o p o l o g yb u s ) 专利技术与 u n i g r a p h i c sr e l e a s e1 8 、u n i g r a p h i c sn x 和c a t i av 5 进行数据交换，支持从s d r c 2 系统开发平台、开发工具等相关理论 d e a s 中导入数据。 3 以设计特征作为数据库存取单位 以常规的工作模式从事设计操作，如钻孔、挖槽和圆角等。充分体现设计概念，设 计过程中导入实际的制造行为，以特征作为资料存取的单元，可随时对特征做合理、不 违反几何顺序的调整、插入、删除和重新定义等修正动作。 4 参数化设计 配合单一数据库，所有设计过程中所使用的尺寸都存在数据库中，设计者只需要更 改3 d 零件的尺寸，则2 d 工程图、3 d 组合、模具等就会依照尺寸的修改做稽核形状的变 化，以达到设计修改工作的一致性，避免发生人为改图的疏漏情形，且减少许多人为改 图的时间和精力消耗陇儿2 3 1 。 2 1 2p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 二次开发工具 p r o e n g i n e e rw i l d f i r e2 0 为用户提供了丰富的二次开发工具。常用的有 p r o p r o g r a m 、族表( f a m i l yt a b l e ) 、用户自定义特征( u d f ) 、j l i n k 和p r o t o o l k i t 鱼蟹【2 4 】c 2 s 寸o 1 p r o p r o g r a m p r o e n g i n e e r 对每个零件或组件模型都有一个主要的设计步骤和参数列表，那就是 p r o p r o g r a m 。它是零件与组件自动化设计的一种有效工具。设计人员可以使用类似b a s i c 的高级语言，根据需要来编写该模型的p r o g r a m 。包括：控制特征的出现与否、尺寸的 大小，零件与组件的出现与否、零件与组件的个数等。然后，p r o e n g i n e e r 就可以通过 运行该程序来读取此零件或组件，并通过人机交互的方法得到不同的几何形状，以满足 产品设计的需要。 2 族表( f a m il yt a b l e ) 族表可以用于管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于标准零件的管理。它是 通过建立基础零件为父零件，然后在族表中定义各个控制参数来控制模型的形状及大小。 这样，就可通过改变各个参数的值来控制派生的各种子零件。 3 用户自定义特征( u d f ) 设计人员在使用p r o e n g i n e e r 进行零件设计时，经常会遇到一些重复出现的特征。 例如，螺钉、螺栓的底孔等。因此，设计人员就要花费许多时间进行这种重复性的操作。 用户自定义特征则能将同一特征用于不同的零件上，或将若干个系统特征融合为一个自 定义特征，使用时作为一个全局出现。这样，设计人员就可以建立自己的用户自定义特 征库，根据产品特征快速生成几何模型，从而极大地提高设计人员的工作效率。 4 j l i n k j l i n k 是一种用来扩展、定制和自动处理p r o e n g i n e e r 功能的强大工具。j l i n k 是一个面向对象、独立于平台、向上兼容且基于j a v a 的应用程序接口。j l i n k 具有以 天津科技大学硕士学位论文 下功能：定制用户界面；处理文件，其中包括检索文件、重命名文件等；处理窗口和视 图，包括：打开和关闭窗口、刷新视图及旋转模型；获取和处理参数、尺寸和关系；处 理特征，包括：压缩、恢复及重排特征；建立和处理组件系列表；旋转和处理几何图形： 处理层；访问和处理部件，包括：生成材料清单和替代组件；“侦听”特征创建等事件， 并应用这些事件来触发动作；输出i g e s 、d x f 、绘图文件等多种格式文件。 5 p r o t o o l k i t p r o t o o l k i t 是p t c 公司为p r o e n g i n e e r 定制的开发工具包，它提供了应用程序接 口( a p i ) ，使客户或第三方具有扩展p r o e n g i n e e r 功能的能力。p r o t o o l k i t 使用面向 对象风格的c 编程，且提供了一个庞大、用于底层资源调用的c 语言函数库和头文件， 外部应用程序可借此访问p r o e n g i n e e r 的数据库和应用程序。p r o e n g i n e e r 程序也是 基于p r o t o o l k i t 应用程序开发的，用它写成的程序可以达到于p r o e n g i n e e r 无缝连接 的境界，而且p r o t o o l k i t 所提供的大量函数库，也能满足设计人员对p r o e n g i n e e r 功 能扩充的要求。p r o t o o l k i t 的主要功能有以下几方面：( 1 ) 对已有菜单扩展或修改；( 2 ) 提供了传递信息、接受键盘输入、鼠标互相失去图元的工具；( 3 ) 直接访问p r o e 数据 库；( 4 ) 获取特征类型，几何形体及尺寸；( 5 ) 能组装和拆卸组件；( 6 ) 能产生零件或 装配体的截面和视图啪1 。 使用p r o t o o l k i t 对p r o e 进行二次开发主要有两种模式：同步模式( s y n c h r o n o u s m o d e ) 和异步模式( a s y n c h r o n o u sm o d e ) 。同步模式分为动态链接库模式( d y n a m i c a l l y l i n k e dl i b r a r ym o d e ) 和多进程模式( m u l t i p r o c e s sm o d e ) 或称为派生模式( s p a w n e d m o d e ) 。异步模式分为简单异步模式( s i m p l ea s y n c h r o n o u sm o d e ) 和全异步模式( f u l l a s y n c h r o n o u sm o d e ) 。 本文主要采用p r o t o o l k i t 开发工具包，通过v i s u a lc + + 6 0 调用工具包内的c 语 言函数库来进行开发，同时利用p r o p r o g r a m 、族表( f a m i l yt a b l e ) 、用户自定义特征 ( u d f ) 创建标准零件库。 2 2 系统开发工具m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 简介 可视化与面向对象程序设计是当今流行的编程技术，v i s u a lc + + 是m i c r o s o f t 公司 开发的、基于w i n d o w s 操作系统的c + + 语言程序的可视化编程工具啪1 。v i s u a lc + + 自诞 生以来一直都是w i n d o w s 环境下最主要的应用开发系统之一，v i s u a lc + + 不仅是c + + 语 言的集成开发环境，而且与w i n 3 2 紧密相连，v i s u a lc + + 可以完成各种应用程序的开发， 从底层软件到上层直接面向用户的软件瞳啪1 。 本课题采用的p r o t o o l k i t 开发工具包借助v i s u a lc + + 6 0 来进行编辑、编译、调 试，设计出可视化程度高的人机交互界面。它优于p t c 公司提供的早期版本p r o e 的开 发工具p r o d e v e l o p 。采用v i s u a lc + + 作为编译器和连接器来开发p r o e ，是一种既 先进又便捷的应用程序创建方法。 2 系统开发平台、开发工具等相关理论 v i s u a lc + + 6 0 包含了文本编辑器、资源编辑器、工程创建和管理工具、调试器、 在线帮助等各个工具，在这个环境中，程序员可以完成应用程序的创建、编码、测试、 完善等各个阶段的工作。v i s u a lc + + 6 0 将大量w i n d o w sa p i 以c + +