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四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 材料加工成型 研究生肖粲俊指导老师郑忠俊 摘要 为响应国家“十一五”期间模具发展重点的要求，本课题针对国家标准塑 料注射模大型模架，基于o b j e c t a r x 建立的二维参数化自动绘图系统技术进行 了深入研究。在模具行业中，由于存在大量的通用件、标准件和系列化产品， 参数化设计技术的应用，能显著地减少此类产品的重复设计。在c a d 参数化设 计系统中，绘图自动化是一项关键技术。它既能缩短设计周期，同时建立了标 准的产品数据库，也能为后期的c a d 与c a e 和c a m 的集成做出必要准备。 a u t o c a d 在当今二维图形处理软件中，一支独秀，其优异的绘图功能和开 放性的数据结构，为其它绘图软件所望尘莫及。同时，它还具有价格优势，是 广大中小型企业最为青睐的c a d 软件，以它为平台来实现本设计有着重大意义。 据此本文开发塑料注射模大型模架的参数话绘图系统，主要成果和特色如下： 1 在比较多种二次开发工具的基础上，选用o b j e c t a r x 作为对本系统 a u t o c a d 二次开发工具。它采用面向对象的编程思想，共享a u t o c a d 的内存地 址空间，生成动态链接库，具有强大的参数化开发功能。本文讨论了a r x 开发 环境设置、基本程序结构、图形数据库操作等功能。 2 本文研究了二维参数化自动绘图的原理。整个系统贯穿了参数化设计思 想。通过约束关系对设计参数分析，筛选出每类模架及其零件的主要结构参数。 再用参数来设计每种图形的结构。 t 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 3 根据设计要求，选用了a c c e s s 作为该工程的数据库系统，通过参数确定， 建立了相应的工程数据库。 4 o d b c 数据库技术。通过深入学习o d b c 思想和结构，为工程添加数据源。 再结合s q l 语言，实现数据库的管理和数据库系统与参数化绘图系统的数据传 递。 5 以v i s u a lc + + 6 0 为开发平台，结合o b j e c t a r x 的类库，开发了一系列 a r x 的绘图和标注等功能函数。 6 实现了注塑模大型模架装配图和零件图的自动绘制及自动标注。同时实 现了绘制完装配图后，不需选择参数直接绘制其相应的零件图。 本系统针对标准塑料注射模大型模架自动绘图的需求，结合c a d 参数化理 念，利用o b j e c t a r x 的类库开发而成。系统拥有良好的人机交互界面，操作简 单，实现了标准塑料注射模大型模架自动出图，提高了设计效率。该参数化自 动绘图技术也可应用于其它模具标准件中。由于基于平台较低的a u t o c a d 系统， 价格低廉，容易被广大中小企业采用，很具有实用价值。 关键词：塑料注射模大型模架；参数化；a u t o c a d ：o b j e c t a r x ；o d b c i i 四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 ap a r a m e t r i c d r a w i n gs y s t e mo fl a r g ei n j e c t i o n m o l db a s e m a i o r m a t e r i a lp r o c e s s i n ge n g i n e e r i n g g r a d u a t es t u d e n 乞x i a oc a n i 蚰a 量v i 8 0 玛：z h e n gz h o n g i u n t or e s p o n dt h ed e m a n do f m o d e i n d u s t r y d e v e l o p m e n ti nt h e “e l e v e n t h f i v e y e a r sp l a n o fo u rc o u n t r y t h eo b j e c t i v eo ft h i sp a p e ri st os t u d yt h e2 dp a r a m e t r i c d r a w i n gb ym e a r l so fo b j e c t a r xf o rl a r g ei n j e c t i o nm o l db a s e i nt h em o d ei n d u s t r y , t h e r ea r ea na m o u n to fg e n a r a l p u r p o s e p a r t s ，s t a n d a r i z e dp a r t sa n ds e r i e s p r o d u c t s t h ea p p l i c a t i o no fp a r a m e t r i cd e s i g nc a nr e m a r k a b l yr e d u c et h er e p e a t i n g w o r ki ns u c hp r o d u c t sd e s i g n a n di nt h ep a r a m e t r i cd e s i g ns y s t e m , a u t o m a t i c d r a w i n g i sa n i m p o r t a n tt e c h n o l o g y p a r a m e t r i cd e s i g nc o u l dd e c r e a s et h e d e s i g n - p e r i o d ，a n dc o u l db u i l dt h es t a n d a r dp r o d u c t s d a t a b a s e ，a l s oi tc o u l dp r e p a r e f o rt h ei n t e g r a t i o no fc a d ，c a ea n dc a m a sw ek n o w , a u t o c a di st h eb e s t2 d d r a w i n gs y s t e ma m o n dt h ee n g i n e e r i n gd r a w i n gs o f t w a r e sn o w a d a y s w i t hi t s b r i l l i a n td r a w i n gp e r f o m a n c ea n dt h eo p e n i n gd a t as t r u c t u r e ，a u t o c a dh a sc h e a p p r i c e i ti st h ef a s h i o n e s ta n dm o s tp o p u l a rc a ds o f t w a r e s oi ti si m p o r t a n tt od ot h e d e s i g nb a s eo n t h ea u t o c a d ih a v e p r o d u c e dt h ep a r a m e t r i cd r a w i n gs y s t e mb yt h i s t h o u g h t t h ep r i m a r ya c h i e v e m e n ta n df e a t u r eo f t h i sp a p e ra r ea sf l l o w s ： 1 a f t e rc o m p a r i n gw i t hs e v e r a lc a da d v a n c e dd e v e l o p i n gt o o l s ，o b j e c t a r xi s c h o o s e da st h ea d v a n c e dd e v e l o p i n gt o o li nt h i ss y s t e m i ti so b j e c t - o r i e n t e d ，s h a r e s t h em e m o r yw i t ha u t o c a da n di sa d y n a m i cl i n k i n gl i b a r a r y , s oi th a sp o w e r f u l 1 1 1 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 f u n c t i o nf o r p a r a m e t r i cd e s i g n t h i sp a p e r h a sd i s c u s s e da b o u tt h ea r x p r o g r a m m i n ge n v i r o n m e n tc o n f i g u r a t i o n , b a s i cp r o g r a ms t r u c t u r e ，g r a p h i c sd a t a b a s e c o n t r o la n ds oo n 2 t h ep a p e rs h o w sh o wt h e2 dp a r a m e t r i cd r a w i n gw o r k s t h et h o u g h to f p a r a m e t r i cd e s i g n h a sr u nt h r o u g hw h o l e s y s t e m b yt h ea n a l y s e so fd e s i g n p a r a m e t e r s t h ec h i e f s t r u c t u r a lp a r a m e t e r so f e v e r yk i n do f m o l db a s e s eo rp a r t s a n d u s et h i sp a r a m e t e r st od e s i g ne v e r yl ( i n do fs t r u c t u r e s 3 c h o o s et h ea c c e s sa st h ed a t a b a s es y s t e n aa c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t so f t h ed e s i g n a f t e rg o tt h ep a r a m e t e r s ，b u i l dt h ec o r r e s p o n d p r o j e c t sd a t a b a s e 4 0 p e n - d a t a b a s e c o n n e c t i v i t yt e c h n o l o g y a f t e r s t u d i e dt h e t h o u g h ta n d s t r u c t u r eo fo d b c ，a d dt h ed a t a b a s es o u r c ef o rt h ep r o j e c t u s et h es q ll a n g u et o a d m i n i s t e rd a t a b a s ea n dt r a n s m i td a t ai nt h ep r o j e c t 5 b a s e do nv i s u a lc + + 6 0a n dc o m b i n e dw i t ho b j e c t a r x d e v e l o pas e r i e s a r xf u n c t i o n ss u c ha sd r a f t i n gt o o l sa n dd i m e n s i o nt o o l st od r a w 6 t h ed e s i g nr e a l i z e sa u t o m a t i cd r a w i n gf o rl a r g ei n j e c t i o nm o l db a s ea n dt h e d a t at r a n s m i t t i n gf r o ma s s e m b l i e st ot h e i ra c c o r d i n gp a r t s t h i ss y s t e ms a t i s f yt h ea u t o m a t i cd r a w i n gf o rs t a n d a r dl a r g e 蝎e c t i o nm o l d b a s e ，c o m b i n a t i o no fc a dp a r a m e t r i cd e s i g na n du s i n gt h eo b j e 宅t a r x sc l a s s e s t h es y s t e mh a sa f r i e n d l yr i s e ri n t e r f a c e ，i se a s yt oo p e r a t ea n dp r o v i d e sa c o n v e n i e n t u t i l i t yf o rt h ep a r a m e 仃i cd r a w i n go fl a r g ei n j e c t i o nm o l db a s es y s t e m t h e r e f o r e ，i t i m p r o v e st h ed e s i g ne f 五c i e n c y m e a n w h i l e ，t h ea u t o m a t i cd r a w i n gt e c h n o l o g yc a n b eu s e db yo t h e rs t a n d a r dp a r t so fm o l d b e c a u s ei ti sc h e a pt og e ta u t o c a d ，t h i s s y s t e mi se a s ya c c e p t e db ys m a l l e rf a c t o r i e s ，s oi ti sw o r t h yi np r o d u c t i o n k e y w o r d s ：l a r g ei n j e c t i o nm o l db a s e ；p a r a m e t r i c ；a u t o c a d ；o b j e c a r x ；o d b c i v 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 申明 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，也不包含为获得四川i 大学或其他教育机 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。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期问在导师指导下取得的，论文成 果归四川大学所有，特此声明。 作者签名： 日期：丝z 彳!日飙z j 口7 f f 7 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 1 绪论 计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ，简称c a d ) 技术，作为工业制造 信息技术的一个重要组成部分，很好的将人的创造能力和计算机的高速运算能 力，巨大存储能力和逻辑判断能力结合在了一起。极大的提高了设计质量，减 轻了设计人员的劳动强度，缩短了设计周期，降低了生产成本，为开发新产品 和新工艺创造了有利条件。随着c a d 技术迅速成长，目前，c a d 技术的应用 水平已成为衡量一个国家，一个企业技术水平的重要标志l l j 。 1 1c a d 技术 计算机辅助设计( c a d ) 技术是计算机科学、电子信息技术与现代设计技 术相结合的产物，是当代先进的生产力，被国际公认为2 0 世纪9 0 年代的十大 重要技术成就之一。 2 1 1 1 1c a d 技术概念 计算机辅助设计( c a d ) 技术是工程技术人员以计算机系统为工具，综合 应用多学科专业知识进行产品设计、分析和优化等过程问题求解的先进数字信 息处理技术，是专家创新能力与计算机硬件功能有机结合的产物。p 】它把人类 的决策判断、创新能力与计算机的高速运算、信息存储等功能有机结合起来， 从而达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。【4 】它是随着计算机、 外围设备及其软件的发展而逐步形成的高技术领域。经过最近4 0 多年的发展， c a d 技术在国内外己被广泛应用于机械、电子、航空、建筑、纺织、化工、环 保及工程建设等各个领域。 c a d 系统是应用现代计算机技术，以产品信息建模为基础，以计算机图形 四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 处理为手段，以工程数据库为核心，对产品进行定义、描述和结构设计，用工 程计算方法进行性能分析和仿真等设计活动的信息处理系统。c a d 功能包括建 立几何模型、分析计算、动态仿真和自动绘图四个方面，因此它需要计算分析 方法库、图形库、工程数据库等资源的支持。本文主要介绍c a d 在自动绘图 这个方面的技术。 1 1 2c a d 技术发展历史与现状 c a d 技术的发展主要经历了以下几个阶段：【4 】 2 0 世纪5 0 年代，第一台图形显示器作为m i t 旋风工号( w h i r l w i n d1 ) 计 算机的附件诞生。1 9 5 8 年美国c a l e o m p 公司把联机的数字记录仪发展成为滚动 式绘图仪，g e r b e r 公司把数控机床发展为平面式绘图仪。不久，美国通用汽车 公司和i b m 公司率先设计了d a c ( d e s i g na u g m e n t e db yc o m p u t e r ) - l 系统，利 用计算机来设计汽车外形与结构，这可以说是c a d 技术用于工程设计的最早 例子。这一阶段是c a d 技术的准备和酝酿时期。 2 0 世纪6 0 年代，计算机硬件技术从晶体管技术发展到集成电路技术，运 算速度和内存容量有了很大提高。美国洛克希德( l o c k h e e d ) 飞机制造公司与 i b m 通用机器制造公司联合开发了基于大型计算机的( c a d c a m ) ，它用于设 计及绘图，并具有三维结构分析能力。这一阶段是c a d 技术的蓬勃发展和应 用时期。 2 0 世纪7 0 年代，开始出现基于小型机的c a d 成套系统( t u m k e ys y s t e m ) ， 即交钥匙系统。此时，美国c a d 工作站安装数量超过1 2 0 0 0 台，使用人数超 过2 5 万人。这一时期是c a d 技术进入了广泛的使用时期。 2 0 世纪8 0 年代c a d 技术进入了突飞猛进的发展时期。美国安装的c a d 系统达到6 3 0 0 0 套，c a d 技术从大中型企业向小型企业扩展，从产品设计发展 到用于工程设计和工艺设计。 2 0 世纪9 0 年代c a d 技术发展的鲜明特色是开放式、标准化、集成化。智 能c a d 技术把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化的用 户管理系统集于一身，为c a d 技术发展提供了更广阔的空间。 2 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 c a d 技术【5 】经历了二维绘图、三维线框造型、曲面造型、实体建模、变量 化设计、参数化设计、特征建模、复合建模、装配及参数化、智能化设计等阶 段、随着计算机硬件的不断发展，目前c a d 软件技术的发展具有如下几个方 面特点。嘲 ( 1 ) 易用性。由于计算机硬件飞速发展，计算机普及程度越来越高，用户 也对现行的操作系统十分熟悉，使得c a d 技术普及有了良好的硬件和软件环 境。同时，网络的飞速发展，使得c a d 技术在网络上得到共享。 ( 2 ) 成熟性。经过3 0 多年的发展，c a d 技术核心几何拓扑学已经趋 于成熟，并且逐步形成公认的图形标准。目前使用最为广泛的有p a r a s o l i d 和 a c i s 等图形核心软件。 ( 3 ) 智能性。随着c a d 技术的不断发展，设计知识从一个零件的关键尺 寸参数化逐步发展到零件特征的参数化和装配件关键尺寸的参数化等几何知 识。 ( 4 ) 集成性。为了实现并行工程和协同工作，c a d 软件有必要尽早与c a e 、 c a p p 、c a m 等技术集成。 1 2参数化设计概念及意义 1 2 1参数化设计概念及其特点 参数化设计( p a r a m e t r i cd e s i g n ) f 】是指先用一组参数来定义几何图形( 体素) 尺寸数值并约定尺寸关系，然后提供给设计者进行几何造型使用。 对于序列化、通用化和标准化的定型产品，如模具、夹具、组合机床、阀 门等，这些产品设计所采用的数学模型及产品的结构都是相对固定不变的，所 不同的是产品的结构尺寸有所差异，而这种结构尺寸差异只是由于相同数目及 类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同值造成的。往往产品每种规格 的尺寸值是固定不变的，不同规格的产品也通常只是几个数据来确定的1 8 1 。这 样，可以通过不同的几个数据在数据库技术的帮助下查询该规格的其它所有数 四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 据，这便是参数化设计的基本思想。那么，我们在对这类产品设计时，可以用 相应的变量来取代可以将已知条件和随产品规格变化的基本参数，然后通过计 算机自动查询图形数据库，再由专门的图形绘制系统自动绘制产品图形，通过 计算机输出设备数车。 参数化设计主要有以下几个特点【9 】： ( 1 ) 约束。约束是指利用一些法则或限制条件来规定构成实体的元素之间 的关系。约束分为尺寸约束和几何拓扑约束。尺寸约束一般是指对角度，长、 宽、高，直径，坐标位置等这些可以具体测量的数值量进行限制；几何拓扑约 束一般指对平行、垂直、相切、共线、相交等这些非数值的几何关系方面的限 制。 ( 2 ) 尺寸驱动原理。 通过约束推理确定需要修改某一尺寸参数时，系统自动检索出此尺寸参数 对应的数据结构，找出相关参数计算的方程组并计算出参数，驱动几何图形形 状的改变。 ( 3 ) 数据相关。对形体某一模块尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相 关尺寸得以全部更新。这就彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以 尺寸的形式而牢牢地控制住。 ( 4 ) 基于特征的设计。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并 将其所有尺寸存为可调用参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的 几何形体的构造。 1 2 2参数化设计的意义 参数化设计其实就是参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定 的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸1 1 0 ! 。也就是采用参 数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型。 参数化设计方法与传统方法相比，其最大的不同在于它存储了设计的整个过程， 能设计出一族而不是单一的产品模型。参数化设计以其能够使得工程设计人员 不需考虑细节而能尽快草拟零件图，并可以通过变动某些约束参数而不必运行 4 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 产品设计的全过程来更新设计。它成为进行初始设计、产品模型的编辑修改、 多种方案的设计相比较的有效手段，深受工程设计人员的欢迎。 产品图形的参数化设计对产品及工程设计而言具有非常重要的意义。因为 随着工业的快速发展，产品的开发周期要求越来越短。在产品设计中，对于那 些系列化、相似的、标准化的产品或工程设计，如果能够运用参数化设计，可 以使设计者的设计工作效率大大提高，从而可以节约大量的人力、物力、财力， 最后降低整个产品或工程的设计制造成本，以至缩短设计周期，加速新产品上 市适应市场日益激烈的竞争i l ”。同时产品的参数化设计，可以更科学，更方便 地管理产品的设计方案；也为c a d 技术、c a e 技术c a p p 技术和c a m 技术 的集成做了准备，为它们之间的数据传递打下了基础。 1 3 本文研究的背景、意义及主要内容 1 3 1模具在工业生产中的重要性 什么是模具昵? 在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具， 通过压力机的压力，使金属和非金属材料在专用工具内变形、流动获得所需形 状和尺寸的制件，这种专用工具统称为模具【1 2 1 。 模具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备，是工 业生产中发展和实现少、无切削加工技术不可缺少的工具。如航空、航天、汽 车、电机、电器、电子、仪表等行业6 0 8 0 的零件需用模具加工，轻工业日 用品的生产需用模具更多，螺钉、螺母、垫圈等标准零件，没有模具就无法大 量生产。由此看来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备之一。 模具是一种高效率的工艺装备，用模具进行各种材料的成形，可实现高速 度的大批量生产，并能在大量生产条件下保证制件的质量、节约原材料。因此， 在现代工业中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工业发展 方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业 的发展水平。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的 四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 重要标志之一【1 3 】。 1 3 2我国模具工业发展现状 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。 中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到2 0 世纪 8 0 年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有 了很大发展，三资企业、乡镇( 个体) 模具企业的发展也相当迅速【1 4 】。虽然中 国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、 大型、复杂、长寿命模具领域。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具 水平也有很大提高，但由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面， 中国设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。因 此，每年需要大量进口模具。 那么，国家提出了“十一五”发展重点及发展展望i l ”。 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明 显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具 市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到 我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场 总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展， 我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五” 期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产 品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大 发展。 模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字 化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。 根据“十一五”模具行业发展规划，“十一五”期间模具产品发展重点主要有 如下几类： ( 1 ) 汽车覆盖件模具。 ( 2 ) 精密冲压模具。 6 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 ( 3 ) 大型精密塑料模具。 ( 4 ) 主要模具标准件。 ( 5 ) 其他高技术含量的模具。 用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进 步的关键环节。c a d c a e c a m 技术在模具工业中的应用，快速原型制造 技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。 1 3 3塑料注射模模架参数化设计的必要性和优点 塑料注射模是模具大家族中的重要一员。随着高分子技术的快速发展，塑 料制品的应用越来越广泛，在很多情况下逐步替代了陶瓷、木、甚至是金属制 品。然而塑料制品中9 0 的产品全是通过注塑成型的，可见塑料注射模的重要 地位。并且基于上述讨论，可以看出大型塑料注射模模架就属于“十一五”期间 模具产品发展的重点。它既是大型精密塑料模具不可或缺的辅助件也是主要模 具标准件中的成员。它的参数化c a d 设计具有重要的意义，是符合“十一五” 发展精神的。 和所有标准建立的初衷一样，塑料注射模模架的标准化同样是为了规范产 品设计、加工的方法和过程，同时给使用者提供方便。标准化的塑料注射模模 架，每一个型号的模架都只需要确定几个参数，而其它的参数都是可以在标准 中查到的。但是令人头痛的是，塑料注射模模架标准模架分为大型和中小型， 其中又分了很多类型。比如说本设计中的塑料注射模大型模架就分为基本型和 派生型，其中基本型分为a 型、b 型两大类。而整个标准中，a 型、b 型的模架 共有不同尺寸6 4 x 6 2 = 7 6 8 种【1 6 1 ，还有相对应的成千上万个尺寸不同的零件。 其实它们的结构是完全一样的，只是尺寸不同。 然而传统的方法是先绘制图形，再从中抽象出几何关系，因此设计只存储 最后的结果，而将设计的过程丢失【1 7 】。这样的系统存在如下显著的问题： ( 1 ) 系统无法支持初步设计过程。在实际设计初期，设计人员关心的往往是 零部件的大小、形状以及标注要求，对精度的尺寸不十分关心，而传统设计绘 图系统始终是以精确形状和尺寸为基础的。 7 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 ( 2 ) 在实际设计过程中，大量的设计是通过修改己有图形而产生的。由于传 统的设计绘图系统缺乏变参数设计功能，因而不能有效地处理因图形尺寸变化 而引起图形相关变化的情况。 ( 3 ) 对于各种不同的产品模型，只要稍有变化都必需重新设计和造型，从而 无法较好地支持系列产品的设计工作，使产品的设计费用高、设计时间长，无 法满足快速更新的现代化大生产市场的需求。 为了加快新产品开发周期，提高设计效率，减少重复劳动，就必须采用参 数化设计方法l l 司。 如果我们把塑料注射模模架标准模架其中起决定性作用的尺寸用变量替 代，每次只需给变量赋值，其余参数通过数据库查询，然后通过计算机编程， 自动绘出图形，这样不仅可以实现绘图的自动化，也大大提高了设计效率，安 全可靠地管理了设计图纸库。 8 四川大学工程硕士学位论文 塑料注射模大型模架参数化绘图系统 2 系统软件平台 2 1a t u o c a d 与v i s u a lc + + 6 0 简介 2 1 1a t u o c a d a u t o c a d 是由美国a u t o d e s k 公司于二十世纪八十年代初为微机上应用c a d 技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行 的绘图工具1 1 9 1 。 a u t o c a d 可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用 a u t o c a d 绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、 建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了 丰硕的成果和巨大的经济效益【2 0 】。 a u t o c a d 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各 种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在 不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效 率【2 1 1 。 a u t o c a d 具有广泛的适应性圈，它可以在各种操作系统支持的微型计算机 和工作站上运行，并支持分辨率由3 2 0 2 0 0 到2 0 4 8 1 0 2 4 的各种图形显示设备4 0 多种，以及数字仪和鼠标器3 0 多种，绘图仪和打印机数十种，这就为a u t o c a d 的普及创造了条件。 a u t o c a d 的发展过程可分为初级阶段、发展阶段、高级发展阶段、完善阶 段和进一步完善阶段五个阶段。 2 0 0 4 年、2 0 0 5 年和2 0 0 6 年，a u t o d e s k 公司分别推出了a u t o c a d2 0 0 5 、 a u t o c a d2 0 0 6 和a u t o c a d 2 0 0 7 。 目前正在推出最新版本是a u t o c a d2 0 0 8 。 9 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 2 1 2s u mc + + 6 o v i s u a lc + + 是m i c r o s o f t 公司推出的面向对象程序设计的可视化软件开发 工具，目前已成为国内外应用最广泛的软件编程工具之一【2 3 1 。v i s u a lc + + 的 核心是微软基本类库，即m f c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s ) 。m f c 封装了w i n 3 2 软件开发工具包( s d k ) 中的结构、功能，为开发者提供了一个应用程序框架。这 个应用程序框架为编程者完成了很多w i n d o w s 编程中的例行性工作，如管理窗 口、菜单和对话框、执行基本的输入和输出等。使用m f c ，能够使过去很专业、 很复杂的编程课题变得普通和容易。 v i s u mc + + 6 0 是m i c r o s o f t 公司于1 9 9 8 年6 月推出的v i s u a lc + + 编译 器的最新且最好的版本 2 4 1 。它包括了综合的微软基本类库，提供了功能强大的 资源编辑器，还有一个非常好的集成开发环境d e v e l o p e rs t u d i o 。v i s u a l c + + 6 0 在旧版本的基础上增加了一些新特性，如添加了一些新的控件、m f c 集 成了i e 浏览器中见到的工具栏和状态栏、增强了a p p w i z a r d 的功能，以及添加 了基于组件的编程和分布式组件对象模型等等【2 5 1 。 2 2 a u t o c a d 二次开发方法简介 a u t o c a d 荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结 构。它允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，t i p - - 次开发， 能最大限度地满足用户的特殊要求 2 6 1 。a u t o c a d 第一版于1 9 8 2 年1 1 月由 a u t o d e s k 公司推出，目前大家广泛使用的是a u t o c a d2 0 0 2 或2 0 0 4 ，最新版本 是a u t o c a d2 0 0 8 ，其二次开发语言及工具也在不断地涌现，以下我简单介绍。 2 2 1a u t o u s p a u t o l i s p 的全名是l i s tp r o c e s s i n gl a n g u a g e ，她出现于1 9 8 5 年推出的 1 0 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 a u t o c a d1 1 2 1 8 中，是一种嵌入在a u t o c a d 内部的编程语言，是l i s p 原版的一 个子集，她一直是低版本a u t o c a d l 的首选编程语言 2 7 1 。它是种表处理语言， 是被解释执行的，任何一个语句键入后就能马上执行，它对于交互式的程序开 发非常方便。其缺点是继承了l i s p 语言的编程规则而导致繁多的括号。 2 2 2a d s a d s 的全名是a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ，它是a u t o c a d 的c 语言开发 系统，a d s 本质上是一组可以用c 语言编写a u t o c a d 应用程序的头文件和目标 库，它直接利用用户熟悉的各种流行的c 语言编译器，将应用程序编译成可执 行的文件在a u t o c a d 环境下运行，这种可以在a u t o c a d 环境中直接运行的可执 行文件n q 做a d s 应用程序。a d s 由于其速度快，又采用结构化的编程体系，因 而很适合于高强度的数据处理，如二次开发的机械设计c a d 、3 - 程分析c a d 、 建筑结构c a d 、土木工程c a d 、化学工程c a d 、电气工程c a d 等。 2 2 3v i g u a l l i s p v i s 砌l 1 s p 已经被完整地集成到a u t o c a d 中，她为开发者提供了崭新的、 增强的集成开发环境，一改过去在a u t o c a d 中内嵌a t u o l i s p 运行引擎的机制， 这样开发者可以直接使用a u t o c a d 中的对象和反应器，进行更底层的开发。 其特点为自身是a u t o c a d 中默认的代码编辑工具：用它开发a u t o l i s p 程序的 时间被大大地缩短，原始代码能被保密，以防盗版和被更改；能帮助大家使用 a c t i v e x 对象及其事件；使用了流行的有色代码编辑器和完善的调试工具，使 大家很容易创建和分析l i s p 程序的运行情况。在v i s u a l l i s p 中新增了一些函 数：如基于a u t o l i s p 的a e t i v e x c o m 自动化操作接口；用于执行基于a u t oc a d 内部事件的l i s p 程序的对象反应器；新增了能够对操作系统文件进行操作的函 数。 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 2 2 4v b a v b a 即m c r o s o f lo f f i c e 中的v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ，它被集成到 a u t o c a d 中。v b a 为开发者提供了一种新的选择，也为用户访问a u t o c a d 中 丰富的技术框架打开一新的通道。v b a 和a u t o c a d 中强大的a e t i v e x 自动化 对象模型的结合，代表了一种新型的定制a u t o c a d 的模式构架。通过v b a ， 我们可以操作a u t o c a d ，控制a c t i v e x 和其它一些应用程序，使之相互之间发 生互易活动弘卅。 2 2 5 o b j e c t a r x o b j e c t a r x 是a u t o c a d 公司针对a u t o c a d 平台上的二次开发而推出的一 个开发软件包，是一种崭新的开发a u t o c a d 应用程序的工具，在下一节我将详 细介绍它。 2 3 o b j e c t a r x 开发方法 2 3 1 o b j e c t a r x 介绍 o b j e c t a r x 是支持面向对象编程，以c c + + 为编程语言，采用先进的面向 对象的编程原理1 2 9 】，它的数据具有抽象性、封装性、继承性和多态性等特点， 并且开发的程序具有更好的保密性。提供可与a u t o c a d 直接交互的开发环境， 能使用户方便快捷地开发出高效简洁的a u t oc a d 应用程序。o b j e c t a r x 并没有 包含在a u t o c a d 中，可在a u t o d e s k 公司网站中去下载，它能够对a u t o c a d 的 所有事务进行完整的、先进的、面向对象的设计与开发，并且开发的应用程序 速度更快、集成度更高、稳定性更强。o b j c c t a r x 从本质上讲，是一种特定的 c + + 编程环境，a r x 程序实质上是一组动态链接库( d l l ) 1 3 0 1 ，这些库与 1 2 四川大学工程硕士学位论文塑料注射模大型模架参数化绘图系统 a u t o c a d 在同一地址空间运行并能直接利用a u t o c a d 核心数据结构和代码，库 中包含一组通用工具，使得二次开发者可以充分利用a u t o c a d 的开放结构，直 接访问a u t o c a d 数据库结构、图形系统以及c a d 几何造型核心，以便能在运行 期间实时扩展a u t o c a d 的功能，创建能全面享受a u t o c a d 固有命令的新命令。 a r x 程序在很多方面都与a d s 程序、a u t o l i s p 程序不同。最重要的一点是 a r x 程序实质上是一个动态连接库( d l l ) ，它和a u t o c a d 共享地址空间并且 直接和a u t o c a d 进行通信( 图2 1 ) ，这样可以提高程序的运行速度。除此之外， 由于它支持面向对象编程，因此它允许创建和派生新的类( c l a s s ) ，这些类和程 序源代码都是可以为其他程序所用的。这样又可以大量的节省资源。 圄2 1a u t o l i s p ，a o s ，a p , x 与a u t o c a d 的通信【3 1 】 o b j e c t a r x 的核心是两组关键的a p i ，i i p a c d b ( a u t oc a d 数据库) 和 a c e d ( a u t oc a d 编译器) ，另外还有其它的一些重要库组件，如a c r x ( a u mc a d 实时扩展) 、a c g i ( a u t oc a d 图形接口) 、a c o e ( a u t oc a d 几何库) 、a d s r x ( a u t o c a d 开发系统实时扩展) 。o b j e c t a r x 还可以按需要加载应用程序；使用 o b j e c t a r x 进行应用开发还可以在同一水平上与w i n d o w s 系统集成，并与其它 w i n d o w s 应用程序实现交互操作。 简要介绍o