（机械设计及理论专业论文）基于ug的自动流量平衡阀模具制造工艺cadcam系统研究.pdf

c i a s s i f i e dl n d e x ： u d c ： t h l 6 2 d i s s e r t a l i o nf o rt h emu i s s e r t a t l o nt o rt h em c a n d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： l iy a q i a l l p r o f w a n gb i n x i u a c a d e m i cd e g r e e a p p l i e d f o r ：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g s p e c i a l 锣： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i 锣： m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o 巧 j u n e2 0 1 0 q i n g d a ot e c h n o l o g i c a lu n i v e r s 时 。等-奢晰善， i，舻 2 3 3 u g o p e n a p i 的两种不同环境的运行方式1 0 2 3 4 u g o p e na p i 程序的通用执行方式1 1 2 3 5 u g o p e na p i 相关函数的查询1 1 2 4 系统界面开发技术1 2 2 4 1u s e rt 0 0 1 s 工具l2 2 4 2m e n us 嘶p t 菜单开发技术1 3 2 4 3 u i s t y l e r 对话框开发技术1 6 2 5 二次开发工具之间的接口设计1 7 2 5 1对话框的调用方式1 8 2 5 2 对话框及其u i o b j e c t 对象的响应接口程序18 2 5 3 u g 0 l p e l lu i s t y l e r 对话框嵌套1 9 2 6 基于u g 的三维参数化零件库的创建方法2 0 2 6 1关系表达式法( e x p r e s s i o n ) 2 1 2 6 2 电子表格法( s p r e a d s h e 武) 2 1 学工学硕士学位论文 d e f i n e df e a t l l r e ) 2 2 “2 2 ”2 3 ”2 3 ：! ! ； ”2 5 ”2 5 “2 5 2 6 3 2 3阀芯体拉深次数的确定2 6 3 2 4 确定工艺方案2 8 3 3计算2 8 3 3 1计算所需力2 8 3 3 2 拉深行程的确定”3 0 3 3 3模具各工作部分尺寸的计算3 0 3 4 模具的总体设计3 2 3 4 1阀芯体四套模具拉深圆角的确定3 2 3 4 2 模具结构”3 4 3 4 3 模具的润滑一3 8 3 4 4 冲压设备的选择3 9 3 5 本章小结4 0 第4 章弹簧端盖、阀芯外壳和阀体的压铸成型4 1 4 1弹簧端盖、阀芯外壳和阀体的压铸成型4 1 4 2 平衡阀弹簧端盖的压铸成型4 1 4 2 1弹簧端盖的工艺性分析“4 1 4 2 2 计算“4 3 4 2 3 弹簧端盖压铸模具设计4 7 4 3阀芯外壳的压铸模具4 9 4 3 1阀芯外壳的工艺性分析”4 9 4 3 2阀芯外壳模具结构设计4 9 4 4 阀体压铸模具5 3 4 4 1阀体零件工艺性分析”5 3 4 4 2阀体模具结构设计5 3 4 5 本章小结“5 4 i i 青岛理工大学工学硕士学位论文 第5 章阀芯冲压模具c a d 系统的研发 5 1阀芯冲压模具c a d 系统模块设计 5 1 1 模具库模块“ 5 1 2 模具装配图库模块 5 1 3二维工程图库模块 5 2阀芯模具c a d 系统的建立 5 2 1阀芯模具库的建立 5 2 2自动流量平衡阀模具装配库的建立” 5 2 3 模具零件二维工程图库的建立 5 3 模具库的应用举例 第6 章阀体、阀芯外壳、弹簧端盖压铸模具c a d 系统的研发 6 1 模具库模块 6 2压铸模的c a d 系统 总结与展望 参考文献81 攻读硕士期间发表的论文8 3 致谢8 4 i i l 青岛理工大学工学硕士学位论文 摘要 自动流量平衡阀可以自动控制复杂截流面的过流面积，保证输出恒定流量，有 利于提高供水系统性能，在工业、生活中得到广泛的应用。因此，企业若要在自动 流量平衡阀市场上占领更大的市场份额，就必须制定先进的制造工艺，并借助c a d 平台，开发自动流量平衡阀专用模具的c a d c a m 系统。 本课题采用u gn x 4 0 软件为开发平台，在v i s u a lc + + 6 o 开发环境下，通过对 一系列二次开发方法的综合应用，设计出自动流量平衡阀专用模具，并把其开发成 适应市场需要的c a d 系统模具库。具体研究内容如下： 1 ) 制定自动流量平衡阀的四个关键零件的制造工艺，并设计四个零件的专用模 具，四种模具总体分为两大类：冲压模具和压铸模具；对这两类模具的一般设计流 程，及模具的生产工艺和生产所用设备的选择进行研究。 2 ) 深入研究了u g 二次开发的相关内容。包括：菜单m e n us c 邱t 定制技术； 利用u g o p e i lu i s t y l e r 可视化编辑器设计u g 标准对话框的方法；用户界面与开发 程序的接口技术；v c + + 6 0 开发工具与u gn x 4 o 应用程序接口方法；基于u g 的三 维参数化模具库的创建方法，并对其各自的特点进行了分析比较。 3 ) 利用软件工程的基本方法，针对自动流量平衡阀模具c a d 系统从需求分析、 实施原则、实现目标等方面提出自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的总体设计 方案。该系统主要包括三大模块：自动流量平衡阀模具库模块、模具装配模块、各 零部件的二维工程图模块。在分析各模块特点要求的基础上，针对不同的模块提出 了不同的开发方法和实现要求的程序流程图。 4 ) 通过实例详细介绍了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的对话框设计、 应用程序设计、动态链接库的创建，并解决了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系 统各模块的核心问题，包括模具库模块的对话框动态控制、模具零部件模块的对象 创建和访问方式、装配模块中w a 、便几何链接功能的实现、动态赋予初值等；最后 通过用户菜单举例介绍了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的应用。 关键词：自动流量平衡阀；制造工艺；冲压模具；压铸模具；二次开发；参数 化设计；特征建模；u g i i ；模具库 青岛理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t r h ea u t o m a t i cn o wb a l a n c ev a l v ew h i c hi sw i d e l ya p p l i e dt 0i n d u s t 巧a i l dd a i l y1 i f e c 锄c o n 仃d lt h eo r i f i c ea r e ao fc o m p l e xi n t e r c 印如gf a c ea u t o m a t i c a l l y ，e i l s u r eac o n s t a n t o u t p u tn o wt oi m p r o v ep e r f o m a l l c eo ft h ew a t i e r s u p p l ys y s t e m t h e r e f o r e ，i ft h e e n t e r p r i s ew a n t st og a i nl a r g e rm a r k e ts h a r ei nt h ef i e l do ft h ea u t o m a t i cf l o wb a l a i l c i i l g v a l v e ，i ti sn e c e s s a 巧n o to n l yt 0d e v e l o pa d v a i l c e dt e c l l l l 0 1 0 9 ) ，o fm a i l u f a c n g ；b u ta s l o d e v e l o pc a d c ms y s t e m 恤c hi su s e di n 也ea u t o m a t i cf l o wb a l a i l c ev a l v es p e c i a l m 0 1 d ，b ym ep 1 a t f o 彻o f c a d r h i sr e s e 疵hs l l _ b j e c tr e a l i z e si nt h es o rd e v e l o p m e n tl ( i to fu gn x 4 o ，u n d e rt h e s u a l c + + 6 0d e v e l o p m e i l tc n v i 】r o n m e i l t ，m r o u g has e r i e sc o m b i n e du s eo fs e c o n d a d r d e v e _ l o 】) m e n t ，id e s 咖e ds p 积a 1m o l do fa u t o m 撕cn o wb a l a l l c ev a l v e ，a n dd e v e l o pi tt o m o u l dd a t a b a s ew h i c hc o n f o n n st om a r k e td e l n d ，d e t a i l e ds t l l d ya sf 0 1 1 0 w s ： 1 ) f i r s t l yw o f k e do u tt h em 锄u f a 咖血gp r o c e s s e so ff o u rk e yp a r t so fa u t o m a t i c n o wb a l a n c ev a l v e s e c o n d l yd e s i 印e ds p e c i a lm o l do ft h ef o l l rk e yp a n s ，41 ( i n d so f m o l d sa r eg e i l e r a l l yd i v i d e di i l t o 仰oc a t e 9 0 r i e s ：d i em o l da l l dc a s t i n gm o l d ，t h i sr e s e a r c h s u b j e c td e s 嘶b e st h eg e n e r a ld e s i 盟p r o c e s sa n dt h ep r o d u c t i o nt ec ：h n 0 1 0 9 yo fm i s 俩o t y p e sm 0 1 d ，a l l dt h ec h o i c eo fp r o d u 嘶o ne q u i p m e l l t 2 ) 1 1 1 ea n i c l ei i l t e i l s i v es t l l d i e dt h er e l a t e dc o n t e n to fm e s e c o n d a r ) ，d e v e l o p m e i l to n u g 1 1 1 c l u d e ：c u s t o m i s a t i o nt e c l l l l 0 1 0 9 yo fm e i l us 嘶p t ；t h em e m o do fu s i n gu g o p e n u i s t y l e rt od e s i g nu gs t a n d a r dd i a l o gb o x ；t 1 1 et e c h n o l o g yo fu s e r 证t e r f a c ea n d d e v e l o p m c n tp r o g r 觚l ；t h e 硫疵em e m o do fv c + + 6 od e v e l o p m e n tt o o l sa n du g n x 4 o 印p l i c a t i o np r o 伊锄；m em e t h o do fc r e a t i n g 仕i r e e d i m e i l s i o n a lp a r 锄e t r i cm o u l d d a 诎a s eb a s e do nu g ，a n d 锄a l y z e da 1 1 dc o m p a r e dt h d rr e s p e c t i v ec h a r a c t 舐s t i c s 3 ) u s i l l g t l l eb 2 l s i cm e t h o d so fs o f t w a r ee n 酉n e e r i n g ，p o i n t i n gt oa u t o m a t i cn o w b a l a n c ev a l v em o l dc a d s y s t e m ，t h ea n i c l eo f 衔e dt h er 印i dd e v e l o p m e i l to fa u t o m a t i c n o wb a l a i l c i n gv a l v em o l dd e s i 萨c a ds y s t e mp r o 伊锄，i n c l u d em en e e d sa n a l y s i s ， i n l p l e m e n t a t i o no ft h ep r i n c i p l e ，a i m - o r e i n t e d 印p r o a c ha i l do t h e ra s p e c t s t h es y s t 锄 c o n s i s t so f 廿l l 优m o d u l e s ：a u t o m a t i cf 1 0 wc o i l t i 0 1v a l v e sm o u l dd a t a b a s e m 0 1 d a s s e m b l ym o d u l e ，t 、) l ，o - d i m e i l s i o n a ld r a w i n g so fa l lp a r t so ft h em o d u l e b a s e do nm e t 青岛理工大学工学硕士学位论文 a n a l y s i so fn l ec h a r a c t 喇s t i c so fe a c hm o d u l e ，n e 甜i c l es e t e du pd i f j f 自e n td e v e l o p m e n t m e t l l o d so fd i f j f 打锄tm o d u l e sa n dp r o c e s sn o wc h a i to fa c h i e v e r e q u i r c ：m e i l t s 4 )t h ep 印e ra l s oi i l 仃o d u c e dd i a l o gb o x ，a p p l i c a t i o nd e s i 萨，c r e 撕n gd y n a m i cl i l l l ( 1 i b r a r yo ft l l er 印i dd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i cn o wb a l a i l c i n gv a l v em o l dd e s i g nc a d s y s t e m ，a i l ds o l v c dm ec o r ei s s u eo fe v e 巧m o l do ft h ec a ds y s t e m ，i 1 1 c l u d i n gm o u l d d a t a b a u s ed i a l o gd y i l 锄i cc o 椭r 0 1 ，m o l dc o m p o n c n t st oc r e a t ea n da c c e s st h em o d u l eo b j e c t 印p r o a c h ，t h ea s s e m b l ym o d u l ew a v eg e o m e 仃j cr e a l i z a t i o no ft 1 1 e1 i i l k c t i o n ，t h e d y n 锄i c 酉v e n “t i a lv a l u e ，e t c ；f 证a l l y ，u s i n gt 1 1 eu s e rm e n uc x a m p l e si n 仃d d u c e dt h e a p p l i c a t i o no fm er 印i dd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i cf l o wb a l a n c i n gv a l v em o l dc a d s y s t e m k e y w o r d ：a u t o m a t i cf l o wb a l a n c ev a l v e ；m a n u f 诎u r i n gt e c h n o l o g y ； d i e ；c a s t i n g m o l d ； s e c o n i l a 巧d e v e l o p m e n t ；p a r a m e t r i cd e s i g n ； f e a n 】r e m o d e l 血g ；u g i i ；m o u l d d a t a h a s e i i 青岛理工大学工学硕士学位论文 第1 章绪论 c a d 技术是计算机科学与工程设计、分析相结合而形成的新兴技术，是计算机 在工程技术中最有影响的应用之一，它是实现设计自动化，增强企业创新能力和竞 争能力，加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术，也是进一步向现 代集成制造系统发展的重要技术基础。c a d 技术在模具方面的应用推动了整个模具 设计制造业的长足发展，使模具向精密、小巧、高效、复杂、可靠、长寿命迈出了 一大步。 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，模具c a d 技术的应用已经非常普遍。建立通用化、实用化的模具 c a d c 蝴系统成为国内外有关机构研究和开发的主攻方向。 本文首先对制造自动流量平衡阀所用模具和c a d c a e 技术的发展进行介绍， 然后对生产平衡阀所用模具进行系列开发，创建一组适合平衡阀制造的模具库。 1 1自动流量平衡阀的特点 自动流量平衡阀能够在工作压差范围内，以其内部安装的高性能弹簧控制复杂 截流面的过流面积，使输出流量保持恒定，有利于提高工业、生活供水系统的性能。 自动流量平衡阀的阀胆能根据水系统的压差变化而变化，保证不会超过初始设定的 水流量并吸收过量的压差，从而实现整个水系统压力和流量的自动平衡。它将会在 人们的日常生活和生产过程中被广泛的应用，在如区域供暖系统、中央空调水系统、 建筑给排水系统、石油化工流体输送系统、农业灌溉系统、电厂和冶金炼钢工业冷 却水系统等一些复杂管路系统中，可以很好的调节流体输配系统，确保流体不偏离 设计流量( 即流量不平衡) ，保证各个系统安全运行。其结构如图1 1 所示： 其优点主要有以下几点： ( 1 ) 节约项目成本，提高经济效益 省略系统调试：可以为工程项目节约大量的时间，缩短施工周期，使工程提前 竣工，节约施工成本，提高效益； 省略同程管理：可以为工程项目增加使用的面积和空间、节约安装及材料费用。 青岛理工大学工学硕士学位论文 123l06 1 阀芯体2 端盖3 阀芯定位弹簧4 可变过流端帽5 高精度控制弹簧6 阀芯可调螺母 图1 1自动流量平衡阀内部装配结构图 ( 2 ) 方便使用，方便更改，减小能耗 工程施工较为灵活，工程安装分期完工或设备分期使用都不会影响水系统平衡； 当某些区域的水系统需要重新设计时，不会影响其它区域的水系统设计和平衡；由 于整个水系统得到平衡，保证制冷机组( 锅炉、换热器) 及水泵以最佳的工作状态 运行，具有明显的节能效果；保证水流量不会超过原来设计，保障所有设备的耐用 性，避免流量过大而造成的铜管损耗；水系统的流量平衡是自动进行，杜绝了人为 破坏性调节的可能性。 ( 3 ) 减小的设计工作量，设计过程更加灵活 无需对整个管道进行繁琐的阻力计算，加快设计速度；节省管材、相应材料及 安装费用，把平衡水力系统的工作交给动态流量平衡阀来完成；可以避免因水系统 不平衡带来的其他许多麻烦。 1 2自动流量平衡阀制造工艺分析 自动流量平衡阀的使用范围较广，一般阀体、阀芯外壳采用铸造工艺成型，并 设计专门的夹具，用传统的切削方式加工主要配合面；阀芯体采用拉深工艺成型， 并利用激光切割不规则的侧孔。本文在此工艺基础上，设计铸造工艺和拉深工艺的 专用模具，尽量使模具标准化，方便其他设计者借鉴。 总的来说，利用模具制造零件的方法，是一种少切削、无切削、多工序重合的 生产方法。用模具成型的工艺来代替传统的切削加工工艺，可以有效的提高生产效 率，保证制件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得较高的经济效益。作为工 2 业部门的重视。 几毫米的小零件到轮廓尺寸达2 3 m 、厚度达2 0 0 3 0 0 m m 的大型零件【3 1 。因此用拉 深工艺生产尺寸跨度较大的阀芯体是比较合理的。 阀芯体是桶形零件，结构简单，精度要求较高，适用于精整拉深成型。精整拉 伸成型最后得到的零件精度可达i t 6 i t 7 级，表面质量与磨削相似，完全符合阀芯 体的加工要求 3 】o 不过该零件拉深比比较大，一次拉深系数超过了极限拉深系数，采 用多次拉深，即把零件总的变形量进行分配，每次拉深只完成一部分变形，经过几 次拉深最后得到所要形状。为了保证模具的加工精度和标准化设计，在这采用比较 保守的多各单工序成型设计。 多次拉深成形与一次拉深成形相比，在变形上存在以下特点： 1 ) 除第一次拉深外，多次拉深成形的坯料都为半成品，也就是已经经过一次变 形，产生了加工硬化效应，这时坯料的力学性能和厚度均匀性上都比较差。 2 ) 在一次拉深变形中，凸缘部分参与变形，但在多次拉深成形中，只有压边圈 下面的小部分凸缘参与拉深变形，凸缘的面积在变形中基本不变。坯料( 半成品零 件) 筒壁的材料只是转移到压边圈下时才发生直径收缩。 考虑到以上的一些因素，本文第三章是以阀芯零件的冲压模具为例，介绍整套 冲压模具的设计过程，并详细介绍工艺、计算、结构、零件、质量和材料等方面设 计工作。 1 2 2阀体、阀芯外壳、弹簧端盖的压铸成型 这些关键件适合采用压铸成型工艺，如阀体的形状比较复杂，精度要求较高，所 以制定加工工艺如下：首先用压铸方式成型毛坯，然后再机加工主要配合表面，以 便保证阀芯在阀体中可以自由活动、阀体与管道可以紧密连接。另外阀体端盖和阀 3 青岛理工大学工学硕士学位论文 芯可调内螺帽壁厚度不均，不适合板料拉深成型，也采用压铸方式成型。压铸工艺 是在高压作用下，把液态或半液态金属很高的速度压入模具型腔，并在高压作用下 快速凝结形成铸件的一种方法。只要设计出合理的模具，就可以利用压铸工艺制造 阀体、阀芯外壳、弹簧端帽等形状不规则的零件 压铸模具设计涉及通常的模具设计、制造知识，也涉及到铸件的凝固过程、浇注 系统的设计、排气系统的设计、砂芯与芯座的定位及温度对模具材料的强度、硬度、 变形量影响等方面。它要求设计者不但在本领域有较深的理论知识和实践经验，而 且对相关领域也应有所了解。 本文的第四章围绕阀体、阀体端盖和阀芯可调内螺帽三种零件的压铸模具设计， 论述了以下几方面内容，确定浇注方案，金属型模具总体结构设计的方法和原则， 浇注系统和排气系统的设计方法和原则，芯头与芯座的配合方式及选择合理的配合 间隙，金属型热平衡的计算，金属型失效的原因及延长使用寿命的方法，金属型材 料的选择原则，热芯盒射砂口及排气系统的设计等。 1 3 标准化在模具制造中的重要性 现在已是信息时代，产品更新换代很快。为满足用户的需要，必须加快制造过 程，而标准化是加快生产的必备条件，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，其代号为工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【1 7 】。 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 以下两点：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。国外己对模具标准化工作非常重视，但我国模具的标准化程 度并不高，模具设计者都按自己的意愿来设计，导致，即使一样的零件，也会有很 多不同结构形式及尺寸规格的模具，使模具的加工制造变得异常复杂，调试模具变 的冗长无序，延长了模具的生产周期。近几年来，我国在模具标准化上已有长足的 进步，随着工业产品日趋多品种、小批量、个性、短周期化，模具标准化工作意义 更为重大。目前模具行业标准件使用率已有提高，初步估计在4 0 q 5 之间，但与 4 青岛理工大学工学硕士学位论文 国际上7 0 8 0 的比率相差还比较大。我国不同地区、不同企业之间模具标准件使 用覆盖率有比较明显的差异，三资企业比其他企业高，南方企业比北方高，特别是 三资企业较集中的广东省，其企业的模具标准件使用率要远远高于其他地区。今后 我国必须采取相应措施，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，来全面推行模具的标准化。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达到6 0 ，2 0 1 0 年要达到7 0 以上【4 3 】。因此， 加快模具标准件发展，加强模具产品的技术含量，大力发展模具及c a d c a e c 蝴 技术，对于提升我国模具行业的水平、拓展国内外市场具有重要的意义。 1 4c a d 软件二次开发发展现状及前景 目前市面上有多种c a d c 舢w c a e 软件被应用于模具设计中，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。一个企业若想全面使用c a d 技术，并取得较好的效果，应 在c a d 系统基础，根据实际情况进行不同程度的用户化、本地化的二次开发，建立 应用绘图系统和相应的数据库，成功组建具有企业特色的产品设计c a d 系统。 基本c a d 系统的二次开发有很多，但简单功能的增加已不能满足要求，专业化 的功能开发应该是比较有前途。现在专家系统越来越受到社会的追捧，但发展现状 不容乐观。 有效的二次开发是c a d c 舢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，大多没有被充分的利用，企业对c a d 投资大，却没有真 正达到全面提高设计质量、缩短设计周期的目的，也没有带来相应的利益。究其原 因是未进行产品应用方面和管理方面的二次开发。抽样调查表明，目前国内引进了 c a d c a m 系统的企业，进行用户化、本土化二次开发且利用率高、效益好的单位 大约在2 0 左右。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。 目前在微机平台上存在大量的三维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 百n e c r 、e d s 公司的u g 、s o l i dw o r k s 公司的s 0 1 i dw o r k s 、 a u t o d e s k 公司的a m d 以及u n i 酉a p h i c ss o l u t i o n s 公司的s o l i de d g e 等。这些软件在 功能上都是比较出色的，也都提供了相应的二次开发接口。从已有的资料来看，国 青岛理工大学工学硕士学位论文 内对p r o e n 西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。本课题将综合利用其u go p e n 、零件族和u s e rt 0 0 l s 等工具进行二次开发的研究。 1 5 本课题的主要研究内容 本课题主要针对生产自动流量平衡阀所用模具的结构及工艺性，以提高自动流 量平阀模具的开发效率和研制水平为目的，就如何进行专用c a d 系统的二次开发做 了深入的研究，完成了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统各模块的设计，并对 专用系统的关键技术理论及实现方法进行了研究，具体内容如下： 1 ) 设计了生产自动流量平衡阀的四个关键零件的模具，四种模具总体分为两大 类：冲压模具和压铸模具；介绍了这两种模具一般的设计流程，及模具的生产工艺 和生产所用设备的选择。 2 ) 深入研究了u g 二次开发的相关内容。包括：菜单m e l l us c 邱t 定制技术； 利用u g o p e nu i s t y l e r 可视化编辑器设计u g 标准对话框的方法；用户界面与开发 程序的接口技术；v c + + 6 0 开发工具与u g n x 4 0 应用程序接口方法；基于u g 的三 维参数化模具库的创建方法，并对其各自的特点进行了分析比较。 3 ) 利用软件工程的基本方法，针对自动流量平衡阀模具c a d 系统从需求分析、 实施原则、实现目标等方面提出自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的总体设计 方案。该系统主要包括三大模块：自动流量平衡阀模具库模块、模具装配模块、各 零部件的二维工程图模块。在分析各模块特点的基础上，针对不同的模块提出不同 的开发方法和实现要求的程序流程图。 4 ) 通过实例详细介绍了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的对话框设计、 应用程序设计、动态链接库的创建，并解决了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系 统各模块的核心问题，包括模具库模块的对话框动态控制、模具零部件模块的对象 创建和访问方式、装配模块中w a v e 几何链接功能的实现、动态赋予初值等；最后 通过用户菜单举例介绍了自动流量平衡阀模具快速开发c a d 系统的应用。 6 青岛理工大学工学硕士学位论文 第2 章自动流量平衡阀模具库的开发平台 2 1 开发平台选用 实现产品的快速开发，相关的二次开发平台的选择是非常重要的，目前适合于进行 机械产品二次开发的软件也有很多，比较常用的有：u g 、p e 、a u t o c a d 等软件。对 比分析目前二次开发软件，本文在进行自动流量平衡阀模具库的开发中选用u gn x 4 o 和s u a lc 州o 作为开发平台，原因有以下几点 4 】： 1 ) u g 是国际著名的c a d c a e c a m 一体化软件，应用广泛。 2 ) u g 具有多种功能应用模块的无缝集成，可满足用户的各种需求。 3 ) u g 具有良好的二次开发环境，可方便地实现各种用户定制。 4 ) u g 中的u g o p e na p l 支持c c + + 功能，v c + + 6 o 平台有良好的继承性。 2 2u g 的技术特性 u g 是一个全面的数字产品开发系统，它横跨产品的整个开发周期。从概念设计 到生产制造，u g 都表现出极大的创新性、设计协同性、可用性和高效性。总的来说， 该软件主要有以下技术特性：z 1 集成性 u g 是一个完全集成的c a d c a m c a e 软件集，它致力于从概念设计到工程分 析，到数字制造的整个产品开发过程，其c a d c 创w c a e 工作流程如图2 1 所示。 2 相关性 主模型( m a s t e rm o d e l ) 方法，可使得从设计到制造过程中所有的应用相关联。 主模型是u g 各种应用功能共同引用的零件模型，主要包含零件的三维模型数据。 青岛理工大学工学硕士学位论文 图2 1c a d c a e c 蝴工作流程图 3 并行协作性 u g 通过使用主模型、模具数据管理p d m ( i m a n ) 、产品可视化( p v ) 以及i n t 锄e t 技术，支持扩展企业从产品开发到客户应用各个阶段的并行协助。 4 知识驱动自动化( k d a ) 所谓知识驱动自动化就是，获取过程知识来实现产品开发流程的自动化。技术 与系统工作的方式相关，而工作流程和经验则与人们工作的方式相关，过程、经验 和技术三者的结合是关键，u g 可以捕捉并反复利用知识。知识驱动自动化，u g 解 决了怎样捕捉、使用和运用制造者及其制造过程中积累的知识问题。 5 客户化 用户可以利用u g 提供的先进c a d c a e c a m 编程工具集，编辑开发u g ，以 满足用户的需要。 2 3u g 二次开发技术 u g 是支持三维参数化设计的造型系统，不仅具有强大的实体造型、曲面造型、 虚拟装配和工程图设计等功能，还提供了u g o p e ng r p 、u g o p e na p i 、 u g o p e n + + 和u g 】 f 程序设计模块、u g o p e nm e 肌s 嘶p 和u g o p e nu i s t y l e r 两 个辅助开发模块，便于用户开发符合自己要求的c a d 系统【1 0 】。 本课题主要应用u g 二次开发技术中u g o p e na p i 、m e 肌s 嘶p 和u g o p e n u i s t v l e r 三个功能模块。其中，u g o p e na p i 使用c 语言进行程序设计，使用c 连 接器和编译器建立在外部( e x t e m a l ) 和内部( i n t 锄a 1 ) 环境都能运行的可执行程序 青岛理工大学工学硕士学位论文 ( e x e ) ，和只能在内部环境运行的动态链接库( d l l ) 形式的程序。本课题相关 程序的开发利用了强大的m i 啪s o r s u a lc + + ( 简称v c ) 进行编辑，很好的利用了 v c 的丰富资源和强大功能，使用面向对象的软件工程方法进行软件开发。本节重点 介绍在w i n d o w s 系统和s u a lc + + 6 0 集成开发环境中如何创建u g o p e i l a p i 应用程 序。 2 3 1 u g o p e a p i 二次开发工程的创建 u g o p e l la p i 程序可以使用的是c 和c + + 编程语言，基于、i n d o w s 操作系统的 u g 软件的开发可以在v c + + 6 0 环境下进行而。而编制u g o p e l la p i 程序需要进行 一定的设置，因为会牵扯u g 的其他文件，像头文件( 木h 文件) 、库文件( 木1 i b 文 件) 和c 语言编程环境等。利用v c 生成动态链接库文件( d 1 1 ) ，它可以实现开发程 序与u g 有的无缝连接，因为u g 启动时会自动加载动态链接库文件，其过程如图 2 2 所示。生成d l l 文件有三种方法，下面分别对其进行介绍： 图2 2d l l 调用过程 ( 1 ) 利用w i n 3 2d y n 锄i c l i n kl i b r a r y 创建u g o p e l la p i 工程 w i n 3 2d l l 向导只能创建w i n d o w s 的常规d l l ，生成的这种文件只能导出c 样 式函数，不能导出c + + 类成员函数和重载函数，也不支持m f c 。相比较u g o p e n a p p w i z 矾，这种创建方式太过繁琐，还必须人为的在v c 中进行各种设置，来建立 u g 软件和v c 的连接。 ( 2 ) 利用m f ca p p w i z 砌( d 1 1 ) 向导创建u g o p e na p i 工程 采用m f c 应用向导( m f ca p p w i z a r d ) 建立系统框架，可方便地调用m f c 类 库。m f c ( m i c r o s o rf o u n d a t i o nc l a s s ) 类库是w i n d o w s 下c + + 编程使用最广泛的类 库。v i s u a lc + + 及其m f c 的界面灵活性和表达能力均优于u i s t y l e r 的功能。有效灵 活的m f c 框架结构大大方便了开发者的编程工作，达到事半功倍的效果。 利用u i s t y l e r 设计的u g 对话框本身并不支持m f c ，为使其可行，应在u s e re x i t 9 青岛理工大学工学硕士学位论文 函数的开头插入宏语句：a f xm a n a g es n 汀e ( a & g e t s t a t i c m o d u l e s t a t e ( ) ) ； ( 3 ) 利用u g o p e i l a p p w i z 莉向导创建u g o p e n a p i 工程 在$ u g i i a s e ) 瓜) u g o p e n目录下找到名为u g o p 蛆v 1 9 椭，) 【和 u g o p e n - v 1 9 h l p 的文件，将其复制到v c 工程向导目录，例如c ：p r 0 铲a m f i l e s u 嘶c r o s o r s u a ls t u d i o c o m m o n m s d e v 9 8 锄p l a t e 目录下。启动v c 时，会自 动创建u n i 伊a p h i c sn xa p p w i z a r dv 1 向导，如图2 3 所示。在u n i 乒a p h i c sn x a p p w i z a r d v l s t 印lo f 2 中，指定u g o p e i l 应用程序的创建模式，内部或外部方式， 并指定语言类型，c + + 或c 。如果选择外部方式，将会直接生成工程模板。若选定内 部方式，在向导第三步中还要选择程序的入口和卸载方式，之后向导才生成工程模 板。在生成的工程模板中添加代