注射模CAD 二次开发平台的设计与实现.pdf

塑机与模具 注射模CAD二次开发平台的设计与实现 周华民 李德群 张宜生 华中理工大学模具技术国家重点实验室 430074 摘 要在分析AutoCAD不足的基础上 规划了AutoCAD环境下注射模CAD二次开发平台的 设计目标与功能模块 介绍了各个模块的实现方法 关键词 注射模 CAD 二次开发 AutoCAD 收稿日期 1998202224 1 引言 塑料制品在工业与日常生活中的需求日益 广泛 作为塑料制品的主要生产手段之一的注 射成型技术得到了突飞猛进的发展 适应当前 对注射模设计制造提出的高精度 短周期 低成 本要求的正确途径之一是采用CAD CAE CAM技术 1 目前国内已有不少单位开展了塑 料注射模CAD的研究 涌现了一批注射模CAD 系统 由于80年代中期AutoCAD系统的引入 及其市场的繁荣 绝大部分的注射模CAD软件 都是基于这样一个图形支撑平台 2 但是Auto2 CAD仅是一通用的绘图软件 其本身在机械制 图方面的局限及其与我国国家标准的不一致使 得由系统自动生成可用于生产的工程图纸十分 困难 还需要模具设计人员完成大量的编辑 修 改 标注等工作 这恰恰是耗力耗时的劳动 同 时 由于AutoCAD缺乏参数化设计功能而对注 射模标准零件与结构的自动设计与绘图无能为 力 模具设计师的重复性工作仍然很大 设计效 率难以提高 因此 开发注射模CAD系统应该 首先在基本的图形支撑环境AutoCAD上建立 一个更高层次的通用机械CAD绘图与设计平 台 在此二次开发平台的基础上再构建塑料注 射模CAD系统 其层次结构可用图1表示 图1注射模CAD系统层次结构 Auto CAD图形支撑环境 通用机械CAD系统 注射模CAD系统 2 二次开发平台的设计 要在AutoCAD环境下设计注射模CAD的 二次开发平台 首先要全面了解AutoCAD绘图 软件 其次要对注射模CAD有充分的知识 平 台设计的总体目标是 1 二次开发平台要具 有机械行业的特点 对注射模设计中的工程图 输出有全面的帮助 2 要直接建筑在Auto2 CAD原始操作平台上 以充分利用其强大的图 形处理功能和便于升级 3 制图要完全符合 国家机械制图标准 并能覆盖各种绘制 标注方 式 4 要具有较强的参数化功能 并提供相应 的参数化零件库管理工具 5 用户界面友好 操作方便 功能实用 结构开放 根据平台设计总体目标的要求 利用模块 化设计思想 规划了如图2所示的功能模块结 构 主要包括 1 常用绘制功能的增强 包括 74 第6期 总第128期 1998212 塑 料 科 技 PLASTICS SCI 2 完善方便 的标注功能 公差可以自动查询 标注覆盖各种 标注方式 能方便地标注尺寸公差 形状公差 位置公差 粗糙度 3 能方便地生成工程图 交互选择图幅 比例 标题栏 方便地进行总装 图或部装图零件序号的标注 编辑与位置调整 方便地填写与编辑标题栏 明细表等 4 符合 中国习惯的绘图环境的初始化设置与控制 包 括图层 颜色 线型 系统变量等 5 参数化功 能及参数化零件库管理 6 注射模CAD辅助 工具 包括零件的分离与设计 添加凸凹台 局 部放大等 图2平台的功能模块结构 Auto CAD操作平台 注射 模设 计辅 助模 块 参数 化及 库管 理模 块 绘图 环境 控制 模块 工程 图生 成模 块 工程 标注 功能 模块 绘图 功能 增强 模块 Auto CAD二次开发平台 3 二次开发平台的实现 AutoCAD提供了它的C语言开发系统 ADS ADS既能利用AutoCAD环境的强大功 能 又能利用C语言的结构化编程 系统处理方 便 运行效率高的优势 本二次开发平台的各个 模块均是基于ADS开发而成 3 1 常用绘图功能增强模块 AutoCAD提供了广泛的绘图功能 但是在 机械设计制图实际应用中经常使用的功能并不 多 而这些常用功能在AutoCAD中并没有得到 特别的重视 实际绘图的效率难以提高 因此有 必要增强这部分绘图功能 这些功能主要包括 平行线 过定点 给定距离 垂直线 过端点 过 中点 过定点 中心线 线 圆 相切线 相切圆 等 基于提高绘图效率的考虑 这些辅助绘图工 具的开发着重强调功能实用 操作简便 自动化 程度高 智能性好 3 2 工程标注功能模块 尽管AutoCAD本身提供了完整的尺寸标 注系统 但其使用很不方便 尤其是其变量设置 达三十多个 同时AutoCAD并不支持我国的公 差配合标准 因此还需要设计人员自行查阅手 册 相当繁琐 为此 根据机械设计规范用使用 习惯开发出工程标注模块 通过人机对话进行 变量设置并提供相应的幻灯说明 实现对公差 配合国家标准的自动查询 保证公差代号与公 差带的双向关联 并能支持各种标注方式 形位 公差 粗糙度是机械设计中特有的标注方法 也 是重复出现的符号 由于这类标注有比较固定 的几种形式 通过AutoCAD的 块 与 属性 的 结合便能较好地实现 3 3 工程图生成功能模块 生成可用于生产的工程图纸仍然是目前 CAD系统的基本目标 AutoCAD在这方面的功 能相当欠缺 系统的工程图生成功能模块就是 为填补AutoCAD的不足而开发的 用户通过对 话框可以交互地选择图幅大小 绘图比例 标题 栏的形式 装配图或零件图 系统通过 块 与 属性 实现标题栏 明细表的填写与编辑 对于 零件标号 系统将标号中生成的辅助实体 引出 线等 与标号数字实体进行分别处理 通过ADS 提供的AutoCAD扩展实体数据来记录二者之 间的联系和各自携带的工程信息 并开发了相 应的处理程序 实现总装图或部装图零件序号 的标注 编辑 增 删 改 与位置调整功能 3 4 绘图环境控制功能模块 AutoCAD中绘图环境变量的设置对出图 有重要的影响 系统针对这些变量开好符合中 国习惯的绘图环境的初始化设置与控制功能 包括图层控制 颜色控制 线型控制 线型比例 控制及其他的一些系统变量的控制等 3 5 参数化及库管理功能模块 基于约束的参数化设计系统以一种全新的 方式来进行产品的创建与修改 使得设计的效 率得到根本的改观 对具有大量标准零件 常用 84周华民等 注射模CAD二次开发平台的设计与实现 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 结构及标准模架的注射模CAD而言 参数化对 提高设计效率具有特别重要的意义 目前参数 化设计方法主要有基于构造过程的方法 变量 几何法 人工智能方法等 3 系统采用基于几何 推理的工人智能方法 以工程约束作为知识库 以已知几何元素作为事实库 通过约束传播与 推理求解未知元素的特征点 从而依次确定图 形的所有几何元素 同时 系统通过在零件各个 视图之间添加辅助线的方法实现了零件的多视 图联动 在零件参数化技术的基础上 系统通过建 立装配模型来解决注射模具中各个零件之间的 约束与关联 4 装配模型记录了零件之间的定 位关系 尺寸依赖关系等约束 一旦某个零件发 生改变 系统就可以根据这些约束对整个模具 进行更新修改 从而实现了模具的自适应设计 对于注射模具这样的复杂装配体 基于装配模 型的自适应设计具有十分重要的意义 为了更有效的组织管理参数化零件与装配 模型 系统还提供了库维护工具 可以实现零件 系列化数据的管理 装配模型约束关系的管理 根据零件本身含义的分组管理等 3 6 注射模设计辅助模块 在注射模设计中 有一些常用的方法 技术 与规范 辅助工具主要是为这些过程提供方便 如 注射模一般先设计总装图 再在总装图基础 上拆画零件图 系统就提供了零件分离与设计 功能来辅助这一过程 镶拼结构在注射中广泛 使用 系统就提供了添加凸凹台功能等 4 结束语 注射模CAD二次开发平台是在AutoCAD 环境下直接开发的 保留了AutoCAD的全部精 华 同时充分考虑了机械行业的特点 对机械工 程图的绘制有较大的帮助 系统提供的参数化 用库管理功能可以帮助用户将注射模结构中标 准件与结构以参数化形式存放在库中 实际设 计时直接从库中调用 只需给定各参数的确切 数值 从而大大提高设计的效率 整个系统界面 友好 操作简便 具有较大的实用价值 并已作 为注射模CAD软件HSCAD的开发平台投入 实际的应用中 参考文献 1 李德群等 塑料成型工艺及模具设计 北京 机械工 业出版社 1994 2 许勇顺等 我国注塑模具CAD CAE CAM技术的 研究与应用 中国塑料 1997 11 4 3 罗浩等 基于约束的参数化设计技术发展现状与前 景 中国机械工程 1995 6 5 4 周华民等 注射模交互式装配建模 模具工业 1997 8 Design and Implementation of A Second Developing Flat for Injectio