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四川大学硕士学位论文 热流道注塑模辅助设计模块的开发 材料加工工程专业 研究生：黄锐坤指导教师： 张杰副教授困教授 摘要：本文在分析了热流道模具设计中建立标准件库的优势基础上，针对目前 三维c a d 软件内置的专业标准件库不足，分析和总结了国内外同行在此领域所 做的一系列研发工作的成果，选取三维特征造型的s o l i d w o r k s 为开发平台，应 用s o l i d w o r k sa p i 和数据库技术，开发了基于s o l i d w o r k s 环境下的注塑模热流 道辅助设计插件。 t 该插件主要包括三维模型库、热流道辅助计算，参数数据库、标准件选择 和生成模块，以及用户界面模块。其中，参数数据库采用关系数据库a c c e s s 存 储标准零部件的数据；三维模型库包含了注塑模模架和热流道标准件的图形， 通过尺寸驱动，实现了热流道和模架的参数化设计，旨在提高热流道模具的设 计效率。 经实例检测表明，本系统运行良好。用户通过插件的菜单和界面选择所需 功能及主要参数，即可实现对标准件模型的直接调用和辅助计算。 关键词：注塑模具；模架；热流道；辅助计算；参数驱动；s o l i d w o r k s ；二次 开发；c o m ；v i s u a lc h ；d a o 热流道注塑模辅助设计模块的开发 r e d e v e l o p m e n t o ft h em o d u l ef o rd e s i g n i n gh o t r u n n e r i n j e c t i o n - m o l d m a j 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 p o s t g r a d u a t e ：i - i u n gr u i k t ms u p e r v i s o r a s s o c i a t ep r o f z h a n gf f i e ，p r o f 叵圈 a b s f r r a c t ：1 t h e s i sa n a l y z e dt h ea d v a n t a g eo fu s i n gt h es t a n d a r dp a r t sl i b r a r y i nt h ep r o c e s so fd e s i g n i n gh o t r u n n e ri n j e c t i o nm o l d , a n dt h es h o r t c o m i n g so ft h e s t a n d a r dp a r t sl i b r a r yo fs o n i c3 dc a ds o f t w a r e sc o u l i n o l lu s e dc u r r e n t l y t h e e o t p e r i g i l e ea c c u m u l a t e db yt h es p e c i a l i s t si nt h e i rr e s e a r c hw o r ka th o m e a n da b r o a d w a f ts u 脚由嘶刁e d b yu s i n gs o l i d w o r k sa st h ed e v e l o p i n gp l a t f o r ma n dt h et e c h n i q u e o fa p ia n dd a l a b $ , s c t h i st h e s i sd e v e l o p e dam o d u l ef o rd e s i g n i n gh o u m m e ri n j e c t i o n m o l 正 t i l em o d u l ew a se o m s i s t e do ft h et h r e ed i m e n s i o n a ls t a n d a r dm o d e ll i b r a r y ，t h e c a l c u l a t i n gf o r m u l a ef o rh o tr u n n e r d e s i g n , t h ed a t a b a s eo f p a r a m e t e r so f t h es t a n d a r d p a r t s t h ep a r tt oc h o o s ea n dc r e a t es t a n d a r dp a r t sa n du s e r - i n t e r f a c ep a r t n c d a t a b a s eo fp a r a m e t e r so ft h es t a n d a r dp a r t sw a se s t a b l i s h e db yo r g a n i z i n gt h e s t a n d a r dd a t au s i n gt h er e l a t i o nd a t a b a s eo fa c c e s s n ”s t a n d a r d - m o d e ll i b r a r y i n c l u d e dt h es t a n d a r d - p a r tg r a p h i c so fh o t r u n n e ra n dm o l db a s e b yu s i n gd i m e n s i o n d r i v i n g , t h ep a a m e t e r i z c dd e s i g no f m o u l dw a sl _ e a l i z e di no r d e rt oi n c r e a s i n gm o u l d d e s i g ne f f i c i e n c y 田t e s ts h o w e dt h a tt h ep r o g r a mt u b sw e l la n dt h et a r g e tw a l m o s ta c h i e v e d u s e r sc a l lu s et h es t a n d a r d - p a r tm o d e la n dc a l c u l a t i n gf o r m u l a ee o n v e r d e n t l ya n d d i r e c t l yb yc h o o s i n g t h ef u n c t i o na n dm a i np a r a m e t e r si nt h em e u ua n d u s e r - i n t e r f a c e k e y w o r d s ：蠲e e t i o nm o l d ；m o l db a s e ；h o t r u n n e r ；c a l c u l a t ea i d ；p a r a m e t o r - d r i v i n g ； s o l i d w o r k s ；r e d e v e l o p m e n t ；c o m ；v i s u a lc + + ：d a o 四川大学硕士学位论文 1 绪论 模具作为一种高附加值的技术密集型产品，其技术水平已经成为衡量个 国家制造业水平的重要评价指标 1 1 c m ) c a m 技术的迅猛发展，软件和硬件水 平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持；使得企业在产品设计、 制造和生产的水平有了质的飞跃，已经成为现代企业信息化、集成化、网络化 的最优选择【2 】。 1 1 模具c a d c a m 技术的应用和优势 据统计，每套模具中平均有4 0 一6 0 的零部件为标准件。因此，建立标 准模架和标准件库，对于快速绘制模具装配图、拆分零件图、优化模具设计和 缩短设计周期具有重要的意义【3 】。 模具c a d c m v l 具有如下优点： 一 1 ) 可以提高模具的综合质量； 2 ) 可以节省设计时间，缩短模具生产周期，提高效率； 3 ) 可以减少试模，降低成本，为企业创造更多的效益； 4 ) 把技术人员从繁冗的计算、绘图和n c 编程工作中解放出来，使其可以 从事更多的创造性劳动。 1 2c a d c a m 软件国内外发展概况 c a d 技术经历了二维平面图形设计、交互式图形设计、三维线框模型设计、 三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计和特征造型设计等发展过 程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术和虚拟产品建模技术。随着 互联网的协同化( c o l i a b o r a d v e ) ，集成化( i n t e g r a t e d ) 成为c a d 技术新的发展特点， 使c a d 技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和网络共享 的网络c a d 4 。 热流道注塑模辅助设计模块的开发 1 2 1 国外c a d c a m 的发展历程 国外的c a d c a m 技术经历了四个主要发展阶段【5 】： 1 ) 2 0 世纪5 0 年代的初始准备阶段，开始了交互式计算机图形学的研究； 2 ) 2 0 世纪6 0 年代前期的研制试验阶段，此阶段是交互式计算机图形学发 展的最重要时期。但当时显示器价格十分昂贵，c a d 系统难以普及。 3 ) 2 0 世纪6 0 年代末至7 0 年代的商品化阶段，交互图形技术日益成熟并得 到广泛应用。此时期c a d c a m 的发展着重于绘图技术、几何模型化及工程分 析的研究工作，主要是运行于6 位机上的三维线框系统及二维绘图系统，只能 解决一些简单的产品设计问题。 4 ) 2 0 世纪8 0 年代后的迅速发展阶段。2 0 世纪8 0 年代工业界开始认识到 c a d c a m 新技术的重要性，大量推出新原理、新方法和新软件，并把单一功 能的软件集成，使之不但能绘制工程图形，而且能进行自由曲面设计、有限元 分析、三维造型、机构及机器人分析与仿真等多种应用。与此同时，计算机硬 件及输入输出设备有了较大发展，性能优良的3 2 位的工作站、价格低廉的彩色 显示器和计算机网络的广泛应用，也促进了c a d c a m 的发展3 0 年来，工业 发达国家的c a d 技术不断创新完善，逐步发展形成一个从研究开发、生产制造 到推广应用和销售服务的完整的高技术产业 国外著名的三维设计软件有u g 、p r o e 、m d t 、i - d e a r s 和s o l i d w o r k s 等， 其中一些带有独立的注射模设计模块，如美国p t c 公司的p r o e 、u g s 公司的 u g - i i 和s d r c 公司的i - d e a s 系统。这3 个c a d c a m 系统发展较早，目前在塑料 模具工业中的应用最为广泛。而s o h d w o r k s 于1 9 9 5 年1 1 月研制成功，由于易 学易用，功能强大，市场份额增长很快，广泛应用于机械制造业，在模具中也 有所应用啪 1 2 2 国内模具c a d c a m 发展 我国的计算机技术起步较晚，模具c a d c a m 的开发始于2 0 世纪7 0 年代末，但 发展也相当迅速。国内许多高校、软件公司和企业使用v i s u a lc + + 。v i s u a lb a s i c 等工具开发出符合中国用户习惯的c a d c a m 软件或模块。到目前为止，先后通过 国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等c a d c a m 2 四川大学硕士学位论文 系统，其中有一些成果已经得到推广应用，并产生较大的经济效益四。 1 国内自主开发软件的情况朋 国内具有自主知识产权的软件有：北航海尔软件有限公司推出的三维电子 图板和c a x a - m e 制造工程师，能进行3 d 零件设计与n c 加工，其特点是基于3 d 参数化的特征设计，实现了实体、曲面和n c 加工的协调与统一。 中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发的p i c a d 系统及系 列软件，华中理工大学机械学院开发的c a d 和图纸管理软件开目c a d ，广州 红地技术有限公司开发的基于s t e p 标准的c a d c a m 系统金银花t l o n i c e r a ) ， 高华c a d 和浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系 统的软件g s c a d 9 8 等。这些软件己经在许多模具行业中的企业鼐到推广和应 用。 2 基于现有c a d c a m 平台二次开发的情况 模具行业使用的c a d c a m 软件大都为机械行业通用的c a d c a m 系统。这 些c a d c a m 系统都是作为通用机械设计与制造软件来设计的，没有特别针对模 具，为了提高模具设计的效率，需要对其进行二次开发或者软件是国外开发 的，明细表和标准符号等不符合中国国标或是没有国标的标准件库，不能很好 的满足国内用户的需求，为了适应特定企业的特殊需求，形成企业自己的特色， 使软件更有效的发挥作用，必须对其进行本地化和专业化的二次开发。 例如，基于a u t o c a d 平台二次开发的有：华中科技大学1 9 9 7 年推出了 h s c 2 0 注射模c 燃a i 狐a m 集成系统，包括模具结构设计、结构及工艺参 数计算校核、塑料流动和冷却等子系统。合肥工业大学基于a u t o c a d 与m d t 的三维参数化注射模系统i p m c a d v 4 0 等。基于s o l i d w o r k s 的二次开发有：武 汉汽车工业大学开发的三维标准件库3 d p a r t l i b ，西华大学开发的基于特征的 冲模三维标准件库，东南大学开发的智能注射模架设计c a d 系统，兰州理工大 学开发的三维冲模标准件库和模架库。在热流道方面有天津大学的注塑模拟分 析及热流道的选用，浙江大学的注塑模热流道辅助设计技术与应用研究。另外 许多的科研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模块。 热流道注塑模辅助设计模块的开发 1 。3 热流道模具的发展概况和优点 注射模热流道是通过流道附近加热棒或加热圈的加热，使流道中的塑料保 持熔融状态，生产时无需取出流道凝料。热流道技术的应用和推广是推动热塑 性塑料注射成型向节能、低耗、高效方向发展的强劲动力。 热流道注射成型法出现于上世纪5 0 年代，其应用推广虽经历了一个较长时 间，但其市场占有率逐年上升。8 0 年代中期，美国的热流道模具占注射模总数 的1 5 一1 7 ，欧洲为1 2 一1 5 ，日本约为1 0 ，但到了9 0 年代，美国生 产的塑料注射模具中热流道模具已占4 0 以上，在大型制品的注射模具中则占 9 0 以上。在2 0 0 2 年上海举办的国际塑料橡胶工业展览会上，世界各地著名模 具制造厂商，如美国d m e 公司、加拿大的m o l dm a s t e r s 公司等争相推出新型 的热流道系统，参展中演示的注射机几乎都选用了热流道模具。可见，随着模 具工业的发展，热流道技术正不断完善和加快其推广应用旧 热流道注射成型的优点： 1 ) 节约原料，降低制品成本是热流道模具最显著的特点。 普通浇注系统中要产生大量的浇注系统凝料，在生产小制品时，浇注系统 凝料的重量可能超过制品重量。而塑料在模具热流道内保持熔融状态，不会产 生大量的浇注系统凝料，制品无需修剪浇口，减少了回头料的回收工序，故省 工省时、节约能耗、降低成本 2 ) 提高产品质量。由于没有回头料的加入，原料的性能得以提升；同时由 于浇注系统塑料保持熔融，压力损失小，能改善塑件因补料不足而形成的凹陷、 缩孔、变形等缺陷，且易实现多浇口、多型腔模具及大型制品的低压注射 3 ) 操作简化，周期缩短。省去了取出浇注系统凝料的工作，缩短了制件的 脱模和成型周期，而且有利于实现自动化生产。据统计，普通流道改用热流道 后，成型周期一般可以缩短3 0 。 4 ) 适用树脂范围逐渐扩大，成型条件设定方便。由于热流道温控系统技术 的完善及发展，现在热流道不仅可以用于熔融温度较宽的p e 和p p ；也能用于 加工温度范围窄的热敏性塑料，如p v c 和p o m 等；对易产生流涎的p a 和p e t ， 通过选用针阀式喷嘴也能实现热流道成型。 5 ) 多种浇口方式，进料平衡。对于一模多腔或多点进料的模具，可以通过 4 四l f l 大学硕士学位论文 流道压力平衡，调节分流道和各浇口的温度，控制浇口的启闭时间等方法达到 进料平衡。 1 4c a d c a m 技术在热流道模具应用中的不足 在模具c , m ) c a i v l 技术取得长足进步的同时，c a d c m v i 技术在热流道的 应用却有所不足。许多模具c a d 设计软件都没有提供热流道元件库和辅助计算 等功能。 随着热流道技术应用的日益广泛，热流道元件正向着标准化、系列化的方 向发展。因此，可以将热流道模具的流道板、喷嘴、灌嘴、密封环、隔热垫圈、 堵头等制成参数化零件库，供设计时调用并通过尺寸修改重新建模，生成用户 需求的图形，从而大大提高设计和绘图的效率。同时可以将常用的计算公式程 序化，利用计算机快捷的计算功能进行辅助计算。 1 5 课题目的和意义 热流道模塑具有诸多优点，而且应用日益普遍。然而，热流道系统的设计 具有其自身的技术特点，涉及材料学：结构设计和热变形等诸多知识领域，影 响因素较多，因此在国内善未普及。为了加快热流道模塑技术的推广、扩大热 流道元件的应用范围、使用户能够正确快捷地设计热流道模具，本课题将在总 结借鉴相关理论知识的基础上，充分利用计算机和数据库功能，在s o l i d w o r k s 平台上开发注塑模模架库、热流道元件库、热流道辅助计算等热流道注塑模辅 助设计的插件。 本课题的目的是：协助操作人员正确快捷的进行热流道模具设计，为操作 人员提供高效便利的工具，更是对s o l i d - w o r k s 平台二次开发方法的一种尝试， 研究参数化特征造型平台的二次开发方法。 热流道注塑模辅助设计模块的开发 2 s o l i d w o r k s 二次开发的方案比较和选择 s o l i d w o r k s 是基于w m d o w s 平台的三维设计软件，它采用非全约束的特征建 模技术，其设计过程全相关性，可以在设计过程的任意阶段修改设计，仍能保 持零部件之间和零部件与图纸之间的同步更新；s o l i d w o r k s 能自动进行动态约束 检查，具有强劲的复杂曲面造型能力，能设计表面形状复杂的曲面零件。由于 以上特点，s o l i d w o r k s 成为目前微机平台上的主流三维设计软件之一。 2 1s o l i d w o r k s a p i 接口简介 s o l i d w o r k s 通过o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ，对象的链接和嵌入) 和 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组件对象模型) 技术为用户提供了强大的二次开 发接q a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，应用程序界面) s o l i d w o r k s 心接口采用面向对象的方法，包含了几百个函数。通过对象属 性的设置和方法的调用，用户可以在开发的程序中直接访问s o l i d w o r k s ，实现草 图绘制、零件模型建立和修改等几乎所有的s o l i d w o r k s 软件的功能川 s o l i d w o r k s 的对象模型是一个多层次的网络结构( 如图2 一1 ) ，对象包括 s l d w o r k s ，e n v i r o n m e n t ，f r a m e ，a t t r i b u t e d ，m o d e l e r ，s w p r o p e r t y s h e e t ，m o d e l d o c 2 以及其他对象隅l 。 s l d w o r k s 对象是s o l i d w o r k sa p i 的最顶层对象，能够直接或间接地访问 s o l i d w o r k s a p i 中的其它子对象，主要完成应用程序的最基本操作，如生成、打 开、保存、关闭文件 9 1 。 e n v i r o n m e n t 对象分析文本和几何关系，用于生成符号。 f r a m e x f f 象可以修改、检查、添加s o l i d w o r k s 的下拉菜单和弹出菜单。 a t t r i b u t e 对象用于访问特征对象上的附加属性信息，可以用属性对象来设 置、查询、修改相应的属性值。 m o d e l e r 对象为管理临时体的对象提供界面。 s w p r o p e a y s h e e t 对象允许程序添加记录到s o l i d w o r k s 的输出属性表中。 m o d e l d o c 2 对象属于模型层，是s l d w o r k s 的子对象，同时又是p a r t d o c 、 a s s e m b l y d o e 、d r a w i n g d o c 等的父对象。m o d c d o c 2 对象可以实现与实体模型相 6 四川大学硕士学位论文 关的通用属性和方法，如视图设置、轮廓线修改、参数控制、对象的选择等。 p a r f f ) o c 对象操作零件模型，实现生成实体和特征，压缩特征等功能。 图2 - 1s o li d w o r k s 的对象模型 7 热流道注塑模辅助设计模块的开发 a s s e m b l y d o c , 对象用于完成装配功能，如增加新组件、增加配合要求、隐藏 或炸开组件。 d r a w i n g d o c 对象主要是制图功能，生成标准三视图、明细表、标注等。 f e a t u r e 对象用于特征的各种操作，如访问特征的类型、名称、参数。 d i m c n s i o n 对象用于设置尺寸标注值和公差标注等。 p r o p e r t y m a n a g e r p a g e 2 对象给插件提供和p r o p e r t y m a n a g e r p a g e 交互的能力， 使所有的p r o p e r t y m a n a g e r p a g e 外观保持一致【1 0 l 。 2 2s o l i d w b r k s 二次开发工具的选择 任何支持o l e 和c o m 的编程语言都可以作为s o l i d w o r k s 的开发工具。通 过o l e c o m 技术，许多面向对象的编程语言和应用程序可以与s o l i d w o r k s 通 信，可编制用户化的程序直接访问s o l i d w o r k s 从而满足设计需求【8 】 常用的二次开发工具有：v t s u a lc + + 6 0 、c 井、v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 、v b a 等。使用v i s u a lb a s i c 可以开发外挂模块，但是外挂的工作模式需要用户程序和 s o l i d w o r k s 之间进行前后台切换，降低了设计效率。而使用v t s u a lc + + 可开发 内嵌模块直接嵌入到s o l i d w o r k s 内部，加载成功后应用程序菜单直接出现在 s o l i d w o r k s 主菜单上，如同s o l i d w o r k s 自带的功能一样进行工作，提高了设计 效率。 s o l i d w o r k s 类库是由v i s u a lc + + 生成的，支持封装、继承和多态性。当采 用v i s u a lc + + 进行二次开发时，既能充分利用s o l i d w o r k s 的类，又可以继承和 开发新类，并能提高所开发程序的兼容性，达到完全集成。 本课题采用多种编程方法进行尝试： 1 ) 直接用v i s u a lc + + 开发s o l i d w o r k s 插件，实现菜单和功能调用，达到完 全集成； 2 ) 用v i s u a lc + + 开发s o l i d w o r k s 插件的菜单，调用v i s u a lb a s i c 开发的建 模装配程序和人机交互界面的模块。充分利用v i s u a lc + + 的嵌入功能，v i s u a l b a s i c 强大的界面编辑功能和生成s o l i d w o r k s 零件的简便性【1 1 1 。 8 四川大学硕士学位论文 图2 2 逻辑关系图 2 3s o l i d w o r k s 二次开发方法的选择 2 3 1 c o m 和o l e 的选择 使用s o l i d w o r k sa p i 进行二次开发有两种选择： 一种是基于o l e ( 对象链接与嵌入) 技术，通过i d i s p a t c h 接口暴露对象的 属性和方法，以便在客户程序中使用这些属性并调用它所支持的方法。0 l e 提 供了方便的技术将文档和不同程序的数据结合起来，用户可以使用多个 w i n d o w s 应用程序的资源解决复杂的问题。此种技术只能开发e k e 形式的程序， 所开发的c a d 系统不能直接加挂在s o l i d w o r k s 系统界面下，无法实现与 s o li d w o r k s 系统的集成【l ”。 另一种开发方式是基于c o m ( 组件对象模型) 技术。c o m 是微软公司创建 的一种以组件为基本单元的对象模型。它既提供了多个应用程序或组件对象协 调工作并相互通信的规范，也提供实现交互的环境，使组件对象之间的交互不 依赖于任何特定的语言，成为不同语言协作开发的一种技术标准n ”。 通过v i s u a lc + + 编写基于c o m 的d l l 程序，可以实现对s o l i d w o r k s 底层的 开发并且代码的执行效率高，能直接在s o l i d w o r k s 的界面下添加菜单、工具条 等，在注册表中注册成功即可成为s o l i d w o r k s 的插件，实现了与s o l i d w o r k s 的无缝集成，是众多二次开发方法中的首选【1 4 】。 9 热流道注塑模辅助设计模块的开发 2 3 2 组件化程序设计思想 组件化程序设计思想注重应用系统全局，其基本思路是在开发复杂应用程 序时，将应用程序设计成一些功能单一的组件模块，最后各个组件模块采用“搭 积木”的方式构成完整的应用程序。在协同工作时，通过相互之间的接口完成 实际任务。 应用组件化程序设计思想，在程序开发时将程序分成功能相对独立的组件， 后续的维护和升级只要对相应的组件进行更新即可，因此切分的组件必须可以 单独开发、单独编译、单独调试和测试。 2 3 3e x e 和d l l 形式的选择 独立的e x e 文件和d l l 文件都可以作为c o m 的组件，但是编写e x e 程 序时，每次原型改变时都必须重建并测试；而d l l 则不同，不仅创建的模块小， 可以单独测试，在s o l i d w o r k s 中可作为插件直接加载，而且后续的维护升级简 便n 5 1 。 因此，本课题采用c o m 技术，选用v i s u a lc + + 开发d l l 插件。 2 4 数据库和数据库访问技术的选择 c a d 软件的开发涉及到大量数据表格和线图的存储和查找工作。如若没有 很好的数据管理技术，会给用户带来麻烦，而且会使某些算法变得十分复杂， 甚至难于实现。因此采用数据库编程技术，不仅可以把大量的数据表格预先存 储，通过数据库查找所需的参数值；而且可以将用户设计过程中一些必要的设 计数据予以存储，方便后续设计 1 5 1 。 v i s u a lc + + 支持多种数据库管理系统( d b m s ) ，尤其是m i c r o s o f ta c c e s s 、 m i c r o s o f ts q l s e r v e r 、o r a c l e s e r v e r 和s y b a s es q l s e r v e r 等主流的d b m s ，同时 v i s u a lc + + 提供了o d b c 、d a o 、o l e d b 等多种访问方法，以对所需数据进行 有效的读写操作，其中o d b c 和d a o 在v i s u a lc + + 中应用最广泛【垌。 1 0 四川大学硕士学位论文 2 4 1m f c d a o 简介 d a o ( d a t aa c c e s so b j e c t ) 是应用j e t 数据库引擎的面向对象的接口，是组 成数据引擎内核的一组动态链接库( d e e ) 。 m f cd a o 类将d a o 功能封装在若干个类中，这些类对应于d a o 对象， 包括：c d a o w o r k s p a c e 、c d a o d a t a b a s c 、c d a o r e c o r d s e 、c d a o t a b l e d e f 、 c d a o q u e r y d e f , c d a o e x e e p t i o n 、c d a o r e c o r d v i e w 和c d a o f i c l d e x c h a n g c 八个 类。其中最常用的三个类：c d a o d a t a b a s e 类代表应用程序与数据库之问的一个 连接；c d a o r e c o r d s e t 类代表从已连接的数据库中得到的一组记录； c d a o r c c o r d v i e w 类代表一个视图对象，用于在应用程序中显示特定的记录集。 2 4 2m f co d b c 简介 o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t ) 是m i c r o s o rw i n d o w s 开放式服务体系结构 ( w o s a ) 中的数据库部分。w o s a 是一种使基于w m d o w s 的桌面应用程序无需 为每个平台重写应用程序就能连接到多计算环境的接口o d b c 提供了一种从 任何一种数据库访问另一个数据库的开放的通用的方法，使得开发独立于具体 数据库产品的应用程序成为可能。 2 a 3 0 d b c 和d a 0 的比较 d a o 和o d b c 一样，都是m i c r o s o f t 采用的数据库编程接口，用户通过这 种编程界面可以开发出独立于任何数据库管理系统( d b m s ) 的应用程序。因此， m f cd a o 类和m f co d b c 类之间存在着许多相通之处，它们都是依靠外部驱 动程序来完成作业，但两种访问机制也具有不同点【l 川： m f cd a o 类支持d l l 操作，而m f co d b c 类不支持；在o d b c 类中 c r e e o r d s e t 的默认记录集类型是s n a p s h o t ，而d a o 类c d a o r c c o r d s c t 的默认 记录集类型是d y n a s c t ；在数据库支持方面，m f cd a o 类基于每个解决方案， 而m f co d b c 类则基于每个数据库等。因此，m f cd a o 和m f co d b c 这两 种数据访问机制的不同使用时机有所不同： 1 ) 如果直接使用o d b c 数据源，特别是在客户机，服务器模式下，使用 热流道注塑模辅助设计模块的开发 m f co d b c 类能够提供更好的性能；而d a o 类则适合于开发单一系统或小型、 本地化的应用程序。 2 ) 如果主要使用m i c r o s o f tj e t ( m d b ) 数据库或者是m i c r o s o f tj e t 数据库引 擎直接读取的其他格式数据库，则适宜使用d a o 类；如果要访问o r a c l e 之类 的数据库，那么o d b c 类是较好的选择。 3 ) 当应用程序需要得到m i c r o s o f tj e t 数据库引擎的高速度和d a o 类提供 的额外功能时，则可使用d a o 类访问o d b c 数据源。 4 ) 当应用程序需要访问1 6 位数据时，只能使用m f co d b c 类，因d a o 类不支持该操作。 2 4 4 数据库和访问方法的选择 目前，大型数据库系统软件如o r a e l e s e r v e r 和s y b a s e s q l s e r v e r 等是开发大 型工程数据库的主流，但使用时需要n t 技术支持，在软件运行环境上受到一 定限制；m i r e o s o f ta c c e s s 数据库是微软公司开发的一种专用于小型数据库的 d b m s ，它具有小巧灵活、支持s q l 语言、可以通过o d b c 管理、支持w m d o w s 的各种操作系统等特点。 由于开发的热流道模具辅助设计模块是本地化的应用程序，本课题采用 a c c e s s 数据库。考虑到d a o 对a c c e s s 数据库的操作灵活性和简便性，采用、r t s u a l c + + 提供的m f cd a o 技术访问a c c e s s 数据库。 2 5 基于特征的参数化建模方法介绍 2 5 1 特征造型的作用 计算机几何造型技术的发展经历了线框造型、曲面造型、实体造型和特征 造型等几个阶段。其中特征造型是c a d 建模方法的一个新的里程碑，与传统的 几何造型( 指线框、曲面、实体造型) 方法相比，它具有以下几个特点： 1 ) 特征造型不仅着眼于完善产品的几何描述能力，而且着眼于全面描述产 品的设计、分析、工艺准备、制造加工和质量管理等集成信息。由特征造型方 法建立起来的统一的产品信息模型完全可以替代在传统的产品设计和加工过程 四川大学颐士学位论文 中使用的成套图纸以及技术文档；由于特征造型的信息流畅通，使得产品设计 和生产准备等各项工作可以并行开展，从而大大加快产品的开发周期。 2 ) 特征造型使产品设计工作在更高层次上进行，设计人员的操作对象不再 是原始的线条和体素，而是产品的功能要素( 如螺纹孔、台阶孔、定位环等) 。特 征的引入直接体现了设计意图，使得建立的产品模型更容易为他人理解，设计 的图样也更容易修改，设计人员可以将更多的精力放在创造性的设计构思上。 3 ) 特征造型有助于推动产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化， 使其在产品设计过程中及早考虑制造要求，保证产品结构有更好的工艺性。 2 5 2 特征造型的定义 特征是具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体，它对应零件上 的一个或多个功能，可通过特定的加工方式来生成。不同的特征代表不同意义 的零件信息集合。一般来说，特征可分为造型特征和面向过程的特征。造型特 征是指零件的结构特征，用于描述零件的几何形状。而面向过程的特征并不实 际参与零件几何形状的构造，它可为精度特征、技术特征、材料热处理特征等【l 羽。 利用特征来代替简单的原始的几何元素作为基本元素，通过一定的组合法 则来建模，这就是特征造型。 2 5 3 参数化特征造型技术 参数化特征造型设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述并在设计时通过 修改特征信息的数值来更改零件的外形，从而实现尺寸对图形的驱动n 9 1 。参数 化特征造型设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，对产品结 构设计中所要进行的概念设计、实体建模、装配、有限元分析和机构仿真有着 革命性的意义。 2 5 4 参数化特征造型的基本原理 参数化特征造型设计的实质是实现人机交互的智能化设计。其主要内容是 在不同的集合元素或特征信息之间建立尺寸关联或集合特征的约束关系，提取 特征的有效约束来建立其约束模型并进行约束求解，然后通过图形显示特征的 1 3 热流道注塑模辅助设计模块的开发 外形。根据零件的功能、结构强度刚度和制造过程的不同来设定限制，然后将 限制映射成为特定的几何和拓扑结构，从而转化为约束。通常在国外将约束分 为基约束、尺寸约束，几何约束和拓扑约束。拓扑约束用来约束零部件的结构， 几何约束用来约束各几何元素的固定联系，尺寸约束用来约束各几何元素的尺 寸，基约束为描述一个实体相对于其他实体的位置。将基约束、尺寸约束、几 何约束和拓扑约束作为构成几何或拓扑结构的几何要素和表面轮廓要素，可以 导出各形状结构的位置和形状参数，从而形成参数化的零件几何模型。 2 5 5 参数化特征造型设计的实现方法 1 ) 分析图形的拓扑关系，确定其结构特点、控制尺寸和图形结构参数。 2 ) 构建图形结构参数与几何参数的关系，建立图形的参数化模型。 3 ) 推导参数表达式。模型中的参数经常是互相关联的，可通过参数表达式 将几何特征表达出来。 4 ) 将分析结果编制成计算机程序，并进行调试。 2 6s oiid w o r k s 参数化建模的方法及选用 在s o l i d w o r k s 中参数化特征建模可以通过三种方法实现，一是根据需要直 接用程序生成需要的模型，称为程序驱动法；二是利用已有的模型，通过修改 模型参数的方法得到需要的模型，称为参数修改法闭；三是利用零件系列化设 计法直接生成零件簇。 2 6 1 程序驱动法 采用程序驱动方法建模时，建模的过程完全由程序控制，相当于将手动分 步建模的过程由计算机连续完成。完全程序建模的方法特别适合生成具有多个 变参数的模型，建模的灵活性强，不需要模型库的支持，可以在建模的同时完 成设计计算、强度校核、寿命计算等工作，程序可实现的功能强大。参数的输 入可以采用与用户的交互或数据库等多种方法，然后根据参数进行绘图，其绘 图代码由程序员完成【2 1 1 。 1 4 四川大学硕士学位论文 2 6 2 参数修改法 采用参数修改法建模必须有参数化模型库的支持，模型库事先用手工方式 建立，保存在程序指向的目录下。使用时，从模型库中打开模型文件，对指定 的尺寸参数进行修改，重建建模，从而获得需要的模型。参数修改法建模对模 型库的要求较高，手工建模时需要综合考虑尺寸标注方式，尽量避免尺寸参数 间的关联和制约关系，需要修改的尺寸参数必须独立标注，尺寸标注的名称可 通过查阅其属性获得。参数的输入可以通过对话框、数据库等方式实现，也可 以从程序的计算结果中获得，通过参数值的改变来生成结构相同而尺寸不同的 零件，这在零部件的修改和重新生成方面显示出极大的便利。修改模型参数前 必须打开零件库中对应的零件，可以手动打开，也可以通过程序打开【翊。 这种建模方法不需要程序员掌握大量的a p i 建模函数，程序的复杂程度与 模型的复杂程度无关。由于参数修改必须对应指定的标注对象和零件对象，所 以这种建模方法对模型库的依赖性很强，模型库一旦确定就不能随意修改，否 则将造成程序无法正常运行 2 6 3 零件系列化设计法 s o h d w o r k s 提供零件簇的方法，采用系列零件设计表进行零件的系列化设 计。s o l i d w o r k s 中的系列零件设计表是以e x c e l 格式保存的表格，对e x c e l 表格 的修改实现配置驱动，从而完成零件设计系列化渊 配置功能允许设计人员在单个文件中对零件或装配体生成多个设计变化。 在零件文件中，配置使设计人员可以生成具有不同尺寸、特征和属性的零件系 列化；在装配体文件中，配置使设计人员可以通过压缩或隐藏零部件，使用不 同的零部件配置，生成装配体系列化，简化装配体的设计 2 4 1 。生成配置时，需 先指定名称和属性，再根据需要修改的参数尺寸以生成不同的设计变化 打开文件时只需选择需要的配置名即可生成特定的零件，文件可以手动打 开，也可以通过程序调用。 ， 热流道注埋模辅助设计模块的开发 2 6 4 三种实现方法的对比和选用 程序驱动法、参数修改法和零件设计系列化法虽然都基于参数化设计思想， 但从程序编制和用户使用角度看有很大不同。 1 ) 首先程序驱动法的编程工作量较大，要求程序员对s o l i d w o r k s a p i 函数 具有较好的理解和运用能力，为了实现某个具体的零件，程序员必须清楚绘图 的每步操作和顺序，一旦操作顺序被打乱就会破坏模型各个特征之间的约束关 系。虽然程序驱动法可以借助s o h 羽敝s 的宏记录功能生成v b s c r i p t 代码，由 程序员把v b s e r i p t 代码转换为v i s u a lc + + 程序以达到实现程序驱动的目的，但 对于标准模架类的复杂零件，该过程就变得繁杂。故程序驱动法适合于模型比 较简单、参数变量多或参数间关联多的情况，如齿轮等的生成。而要实现相同 的功能，参数修改法就要简单得多，程序员只需用程序将需要修改的尺寸名称 进行尺寸替换即可，程序设计工作量小，与造型过程无关，适用于模型标准化 程度高的情况或造型过程复杂，可变参量少的情况。零件系列化设计法则无需 编程，对于造型复杂，参数变量多的情况提供了很大的便利，但是欠缺灵活性。 2 ) 对于计算机性能的要求也不同。如若程序驱动法执行步骤繁多的设计， 计算机的性能要求较高，要不用户等待程序执行的时间过长，甚至可能造成系 统忙或死机。参数修改法无需等待零件绘制，程序执行时间只相当于打开一个 零件或装配体的时间。而零件系列化设计法就是直接打开文件。 3 ) 维护和升级的难易。程序驱动法过多的程序代码，繁多的执行步骤，给 维护人员造成了较大的麻烦。要求绘图人员能严格按照一定的顺序绘制零件， 或者是要求程序员具有绘制零件的能力才能对程序进行维护升级，这不利于分 工合作，难以提高开发效率。因此