跨平台标准零部件CAD系统研究.pdf

模具工业 2 0 1 2 年第3 8 卷第4 期 7 跨 平 台 标 准 零 部 件 C A D 系 统 研 究 葛怀峰 姜坤 孔垂品 柳伟 牛强 周雄辉 上海交通大学 模具C A D国家工程研究中心 上海2 0 0 0 3 0 摘要 采用分 布式 C S 架构 结合 K e r n e l S h e l l 技 术 C O M技术 A C I S H O O P S交互技 术 开发 了能够在 We b 环境运行 并嵌入各 主流C A D平台上运行的零件库 系统 实现 了零件查询 产 品选型与客户化定制 C A D建模 模型预览 装配定位 订购单 B O M表 生成等功能 该系统适合企业实际的用户化 专业 化 集成化 的零件 库 提 高零件库使用的智能化程度 具有较广阔的应用前景 关键 词 跨 C A D平台 零件库 C S 模式 A C I S H O O P S I n t e r O p 中图分类号 T G 2 4 1 T M 3 9 1 7 2 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 2 1 6 8 2 0 1 2 0 4 0 0 0 7 0 7 M u l t i p l a t f o r m CAD s y s t e m f o r s t a n d a r d p a r t s GE Hu al f e n g J I A NG K u n K ONG C h u i p in L I U We i NI U Qia n g Z HOU Xio n g h u i Na t io n a l Di e Mo l d C A D E n g i n e e r in g Re s e a r ch C e n t e r S h a n g h a i J ia o t o n g Un i v e r s it y S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 Ch i n a Abs t r a ct A W e b ba s e d pa r t s l i br a r y s y s t e m wit h m u l t i CAD p l a tfo r m Was d e v e l o p e d by u s i ng t h e d is t r ib u t e d C S mo de o n in t e r ne t a nd comb in in g Ke r n e l S h e l l COM t e chn iq ue a nd ACI S HOOPS in t e r a ct iv e t e ch niq u e Th e s y s t e m in t e g r a t e s man y p r a cti cal f u ncti on s s u ch as co mpo ne n t s s e ar ch in g p r od uct s e l e cti o n an d cfie n t cus t o mi z a t io n CAD mod e l ing p r e vi e w o f mod e l o r ie n t a t io n o f as s e mbl y g e ne r a ti on o f b i l l o f ma t e r ials an d S O o n Th e s y s t e m fi t s pr acti cal c us t o miz e d s pe c ializ e d a nd in t e g r a t e d pa r t s l ib r a r y in e n t e r pr i s e s a nd h as a n e x t e n s iv e a pp li c a t io n pr o s pe ct Ke y wo r ds multi CAD s y s t e m pa r t s libr a r y C S m o de ACI S HOOPS I n t e r Op 1 引 言 标准 化 模块化 是现代产 品开发 的发展趋势 以模 具为例 除去成型零件 即型芯和 型腔板 外 高达 9 0 的零件是标准件或通用件 而这些零件大 多具有相 同或相似 的外形特征 不同的只是尺 寸规 格或局部追加 I 特征 在 设计 中快捷地使用这些 标准件 最有效的途径是利用 C A D软件系统开发零 件库 供使 用者方便地调用 从而使设计人员把更 多的时间投入到创造性的工作 中 以达到缩短新产 品开发周期 提高质量 的 目的 一 由于国内中小企 业普遍缺乏系统化与标准化观念 零件库大体上还 停 留在设计者各 自建库 或基于特定 C A D平台开发 和单机 局域网使用阶段 给零件库 的推 和 使用带 来 了困难 2 研制 能够在 We b 环境运行并嵌入各主 流 C A D平 台上运行 符合相应标准和使用 习惯 适 收稿 日期 2 0 1 l 1 2 1 2 作者简介 葛怀峰 1 9 8 5 一 男 汉族 山东潍坊人 硕士研究生 研究方 向 模具C A D C A M 地址 上海徐汇区华山路 1 9 5 4 号上海 交通大学教三楼塑性成形工程系 1 0 3 室 电话 1 5 0 0 2 1 7 8 2 8 1 电子信箱 g e h u a i f e n g g m a i l a o m 合企业实际的用户化 专业化 集成化零件库 具有 广 阔的应用前景 目前零件库系统主要分为两大类 基于 We b的 B S B r o w s e r S e r v e r 模式零件库和局域网使用 的C S f C l ie n t S e r v e r 模式零件库 基 于We b的B S 模式零 件库 的特 点是 瘦客 户端 且适合信 息共享 与传 输 C S 模式 的特点是与用户设计环境结合友好 效率高 功能全面 由于I n t e me t 传输效率低 导致 C S 模式在线操作系统反应迟缓 同时 孤立 的系 统很难满足现代 网络化 集成化 的发展要求 而分 布式 C S 零件库系统能够结合两者 的特点 既能够 嵌入用户 设计环 境 又可 以利用 网络 资源 近年 来 虽然许多学者对 C S 模式零件库系统进 行了深 入研究 但企业对该类零件库的需求依然较多 主 要原因是企业行业不 同 客户化要求各异 目前还 没有一种普 遍适用的零件 库系统 作 为一种存取 式系统 零件库基本功能较为单一 为了避免重复 开发 通常采用模块化开发 中性文件存储等技术 将独立功能剥离到系统之外 实现重用 如吴义忠 等14 采用 X ML描述模型特征 使用不 同三维 C AD系 模具工业 2 0 1 2 年第3 8 卷第4 期 9 输效率较低导致系统响应迟缓的问题 有利于数 据库的统一更新与维护 易扩展 内核功能独立 于 C AD软件 系统而存 在 提高 了该程序 的可重用 性 对于不同的 C A D系统只需要开发相应的S h e l l模 块 即可 界面统一 在不同的C A D平台上 界面与 操作流程几乎完全相 同 易学易用 3 关键技术 3 1 独立于C A D平 台的交互技术 目前 标准 件库 的实现 方式主要是在现有 的商 用 C A D系统平 台上进 行二次开发 但是 这样 的标 准件库 系统一般不支持在 We b 环境 下运 行和模 型 预览 而且不同C AD系统平台之间没有很好 的兼容 性 需要针对不 同的C A D平台重复开发相同的标准 件库 工作量是十分 巨大的 鉴 于此 本系统客户 端 的造型程序采用 S p a t i a l提供 的造型组件 A C I S 编 写 A C I S组件 具有极强的造型 能力 如 2 D草 图 创建 拉伸 旋转 扫掠 蒙皮 放样 倒角 阵列 等 距 拔模 抽 壳 加厚 布尔运算 空间变形等 同时 可通过在模型的任何级别处关联用户 自定义数据 跟踪几何和拓扑改变 计算质量和体积 以及单元拓 扑 模 型检查和修 复 历 史回退管理等 并且可 以 与图形显示组件 H O O P S 和数据接 口组件 I n t e r O p 组 件并用 实现独立于任何其他 C A D平台的系统操作 交互 3 D建模与预览 模 型数据文件格 式转换等功 能 图2描述 了 HO O P S和 A C I S I n t e r O p之 间的关 系以及如何使用这 3 个组件来构建系统框架的技术 方 案 该 3 D应 用 程序 通 过 H O O P S G U I 和 A C I S HO O P S 组件建立连接 从而实现利用 A C I S内核进 行 造 型 利 用 H O O P S组件进 行 可视 化和人 机交 互 AC I S 和 H O O P S 之 间通过 H O O P S A C I S b r i d g e 来进行通讯 I n t e r O p组件用于实现 A C I S 模型和其 他格式 3 D模型之间的相互转换 HO O P S S t r e a m组 件则可 用于读写 3 D场景 图形数据 通过 HO O P S S t r e a m组件 生成的H S F 文件是一种高度压缩流化处 理文件 通过利用 HO O P S 组件编写的Ac t i v e X插 件可以读取 HS F 文件 在客户端实现模 型的预览功 U G 用户 P r o E 用户 l lt o C A D 用户 图2 客户端主要组件框架图 1 0 模具工业 2 0 1 2 年第3 8 卷第4 期 能 用户根据设计需要选取相应零部件 的基本参 数 以及追加工类 型后 系统即可调用相应 的造型程 序构造 3 D模 型 然后将构造的模型通过图形交互控 件显示 出来 用户确认后可经过 I n t e r O p 数据转化 接 口转化为相应 C A D平台支持的模型文件 图3 所 示是系统从界面获取 零部件 型号与规格参数经过 通过I n t e r O P 组件 生成S t e p I g e s 或 其他C A D 模型文件 A C I S 建模到模型预览 模型转换和工程 图生成的整 个流程 3 2 标准件选型 客户化定制与参数关联约束处理 标准化 模块化与客户化定制 是一对矛盾的需 求 一方面 标准零部件 的参数化与模块化设计是 新一代智 能化 集成化 C A D系统 的核心 内容 是提 从界面获取零 部件 型号 与规格参数 客 户 化 追 j 己 是 否 有 客 户 化 追 加 工 二二 二 二 追加工数据处理 生成 工程 图 图3 用户交互与系统执行流程图 高设计智 能化水平 与效率 的重要支撑 技术之一 另一方面 对 于同一个标准件 不同的用户或使用 环 境 可 能对 其有不 同的功能 形状 要求 如何方 便 灵活地实现客户化定制是标准件 C A D系统开发 与推广应用需要很好解决的问题 要建立一个 能够直观 快捷 准确地生成不 同 规格的零部件库 其中最为复杂的部分之一就是规 格参数的约束校验和用户追加工处理 1 规格参数 约束处理 用户选择 输入参数 时 如果没有界 限提示和适 当的约束校验 一旦数 据错误 不仅订购不到正确 的标准件 而且建模也 可能 出现错误 参数校验除常规的界 限限制 精度 校验 如 0 O l m m 0 O 0 5 m m等 还需进行参数 间几 何约束 和加工工艺条件施加 的约束校验 提 出的 参数控 件支持上述约束 定义 约束 定义 由不等式 和带有参数的算术表达式字符 串组成 图4 a 为浇 口套的工程图 图4 b 显示的是浇 口套的选参界面 由于浇 口套杆部直径D 杆长 末端孔直径P 拔模 角A及杆部顶端直径 和锥角 G的参数控件均为带 表达式范围约束类型 当表达式中参数值发生变化 即用户选择或输入参数 时 控件的范围约束需要 实时更新 如 当参数P取2 5 m m 拔模角A在 1 5 3 时 极值为8 5 m m 同时 在 P 2 x L 7 x t a n A 2 和D之间且需满足 3 一 V 2 t a n G 一 0 2 5 可见 只要 D P A G的值发生变化 和 的范围约束就 需要更新 图4 f b 描述 了参数约束处理与刷新过程 一 一 1 6 模具工业 2 0 1 2 年第3 8 卷第4 期 5试模 试 模 是 在 德 国 K R A U S S MAF F E I 公 司 生产 的 K M1 5 0 5 2 0 C 2 注塑机上进行 螺杆直径4 6 0 mm 注 射压 力 1 7 7 MP a 合模 力 2 5 0 0k N 物料 P A 6 6 注射 前在 8 5 的热空气中进行干燥处理 温度参数为 喷 嘴 2 9 0 c C 均化段 2 8 0 压缩 段 2 8 0 o C 加料段 2 7 0 o C 保压方式采用先恒压后线性递减 既能使 型腔压力较大又能使型腔压力分布均匀 采用这种 保压方式最有利于提高塑件 的表面质量嘲 冷却介 质 为水 温度为 7 0 c c 由模温机控制 最终 的模 具 及 塑件 如 图 l 3 所 示 塑件成 型 良好 一次试 模成 功 塑件表面光洁 未 出现质量 问题 满足平面度 要求 无飞边 无欠料现象 满足客户质量要求 6 结束语 1 在 塑件 的设计 前期 可 以运用 Mo l d f l o w技 术 通过模拟分析预测制品可能出现 的质量问题 2 应用 Mo l d fl o w技术在模具生产加 工 之前进 行冷却水路模拟 可 分析当前水路排 布的优劣 避 免在实际生产中进行反复试模修模 降低了生产成 本 提 高了塑件质量 参考文献 1 李德军 左英飞 古连宝 文具盒注射成型 C AE分析 J 合 成树脂及塑料 2 0 0 6 2 3 5 4 8 5 2 2 H I E B E R C A S HE N S F A fin it e e l e me n t f i n i t e d i f f e r e n c e s im u l a t io n o f i n j e c t io n mo l d in g fil l in g p r o c e s s J 一 a 模具 b 实物 图1 3 车锁盖板的模具图和实物图 N o m Ne w t F l u i d 1 9 8 0 7 1 3 3 陈静波 申长雨 王振 飞 注射成型冷却过程的数值模拟 J 高分子材料科学与工程 2 0 0 2 1 8 4 2 1 2 5 4 赖鹏 Mo l d fl o w冷却分析在注射模中的应用 J 塑料工 业 2 0 0 7 3 5 6 2 9 3 1 5 严志云 丁玉梅 谢鹏程 基于 A c t i v e X和 MP I 优化成型保 压压力 J 模具工业 2 0 0 9 3 5 5 1 8 2 2 上接第1 2 页 上提出了一个基于网络的跨平台标 准 件 库系 统 结 合 K e rne l S h e l l 技 术 本地 缓存 和 C O M技术 使得该系统可 以J 一泛通用 并方便地嵌 入到各种 C AD平台中 实现模具 的智能化设计 随 着 C A D软件技术的发展 生产效率 的提高 跨平 台 的模具 智能设计 系统 必将成为模 具行业 发展的新 趋势 参考文献 1 1 3 0 丹 祁国宁 顾新建 等 基于w e b 的零件库发展现状分 析 J 贵州工业大学学报 2 0 0 4 3 3 5 7 3 7 6 2 丘宏扬 张 明超 P m E标准 零件 库的建立 J 模 具工业 2 0 0 3 2 9 1 1 1 1 3 3 1 a t 作亮 顾新建 徐向荣 等 面向企业集群的分布式零件 库系