1921_基于ProToolkit的齿轮注塑模三维参数化设计
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1921_基于ProToolkit的齿轮注塑模三维参数化设计,1921,基于,ProToolkit,齿轮,注塑,三维,参数,设计
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单位代码 学 号 080105654 分 类 号 密 级 软件使用说明书基于Pro/Toolkit的注塑模三维参数化设计 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 简永东 指导教师 孙光华 2012年 5 月 15 日 齿轮注塑模系统使用说明书1.打开PRO/E软件， 将“chilun” 设置为工作目录，点击“工具”按钮，再点击其下的“辅助应用程序”按钮（如图1-1）。图1-1工具窗口然后点击“注册”按钮（如图1-2），选择已写好的work.dat（在“zhsumu”文件中）文件（如图1-3）。图1-2注册文件图1-3文件选择点击“启动”按钮（如图1-4）。图1-4启动文件PRO/E菜单中就会增加一个“注塑模设计”菜单，最后点击辅助应用程序“关闭”按钮（如图1-5）。图1-5关闭窗口2点击“注塑模设计”菜单，弹出一个主对话框（如图2-1）图2-1主对话框点击“齿轮”按钮如图2-1，弹出齿轮对话框，输入相应参数，改变齿轮尺寸，点击“确定”按钮，图2-2输入齿轮参数最后点击主对话框“确定”按钮。整个注塑模就会自动生成。3点击主对话框的相应按钮，可以调节注塑模局部零件尺寸图3-1零件对话框之后击重生成如图3-2，从而使整个模具合理。图3-2重生成模型4.将自动生成的的模型另保存到别的文件如图4-1。图4-1保存文件注：把“zhusumu”（见光盘）文件放在电脑的F盘，使用者的PRO/E软件需安装Pro/Toolkit模块，该系统才能执行。由于本系统是基于PRO/E4.0（M080）版本开发的，因此使用者的软件版本要高这个版本，不然有可能打不开零件模型。SQL server 2000软件服务器也必须启动，不然数据库调用不了。6黄河科技学院毕业设计（论文）开题报告表课题名称基于ProToolkit的齿轮注塑模三维参数化设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师孙光华学生姓名简永东专 业机械设计制造及其自动化学 号080105654一、调研资料的准备根据任务书的要求，在做本课题前，查阅了与课题相关的资料有：机械设计、机械制图、机械制造工艺学、Pro/E参数化设计、塑料成型工艺与模具设计、塑料模结构图与毕业设计指导等以及与设计相关的手册。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节，通过该设计过程，可以检验学生所学的知识，同时培养学生处理工程中实际问题的能力，因此意义特别重大。 编制注塑件工艺规程，根据所确定的工艺规程进行相应的模具的方案设计、总体设计及其主要零部件设计，绘制模具总装图及主要零部件图等图纸。 三、设计的思路与预期成果 1、设计思路本设计零件制造方法为塑料注射型腔、成型、冷却、脱模而成。因为零件形状所致，制造过程选用一模一腔，并不对制品进行后加工。为腕足制品光洁的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口，型腔与型芯部分采用整体结构。最后进行整形，制造出符合要求工件。2、预期的成果（1）完成文献综述一篇，不少与3000字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于3000字 （2）完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份（3）绘制装配图，部分零件图（4）刻录包含本次设计的所有内容的光盘一张四、任务完成的阶段内容及时间安排 1周2周 收集设计资料并完成开题报告 3周4周 完成英文资料翻译并写出文献综述 5周6周 进行总体设计和部分零部件的选择与设计 7周10周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书 11周 修改整理，准备答辩五、完成设计（论文）所具备的条件因素 本人已修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、热加工工艺课程设计、塑料模塑工艺与塑料模设计、模具课程设计与毕业设计指导等课程，借助图书馆的相关文献资料，以及相关的网络等资源。指导教师签名： 日期： 课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A工程设计（艺术设计）；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E调研报告 （2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。黄河科技学院毕业设计(论文)文献综述 第 9 页 毕业设计(论文) 文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名简永东 指导教师孙光华2012年 03 月 10 日基于Pro/Toolkit的齿轮注塑模三维参数化设计摘要：介绍了参数化设计方法的研究现状, 国外CAD技术发展历程,在 VC的集成开发环境下开发基于Pro/Toolkit的齿轮注塑模三维参数化CAD系统的全过程。提出了利用Pro/E的开发工具Pro/Toolkit参数化建模和装配的方法。关键字：Pro/Toolkit;齿轮注塑模 ;参数化设计；模具CAD系统前言在现代社会，塑料是非常重要。作为主要的成型法的塑料制品，注射成型是我们的研究项目的重点。注射部件的成本是设计、 制造、 管理、 跨港口费用和税收等组成。制造成本是总注射部件成本的很大一部分。注射成型零件的制造成本由组成的模具成本、 部分材料成本、 技术成本和辅助模具成本，所以，如果我们知道注射成本，我们可以建立的零件成本。用于注入零部件的主要制造工具是模具。有注入部件的成本与注射模之间的密切联系。如果我们可以决定，一般尽可能快地注入零部件的成本和综合评价指标体系的设置，它将非常有价值。原因是它大大帮助的经理的决策，一方面，并帮助另注射模估计。人力资源专家传统上已用于这项工作。不幸的是，由于要对同样的问题，并获得所需的经验的专家的长时间的个人态度，这种方法不能满足日益增多的需求准确的成本估计的畅通。因此，是否现代计算机技术，用于帮助的注塑模具，成本估算和教学评价专家系统是成熟和准确的我们认为将会对注塑行业的高度重视。因此，在此文件中，撮录注塑模成本估算系统的研究、 详细讨论我们的研究方法和原型系统描述。由于注射模具成本估算问题的弱学术方面，它是很难准确地获得制造成本。基于案例推理 (CBR) 捕获的人类的执业经验，所以能在注射模具成本估计字段中使用。在此文件中，Pro/Toolkit和 CBR 相结合，以便注塑模具成本的计算。1参数化设计方法的研究现状1.1国外CAD技术发展历程CAD技术起步于50年代后期，60年代，随漕计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行，CAD技术开始迅速发展。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，CAD开始实用化，以后的CAD技术作为一个分支而相对独立、平稳地发展。在CAD技术约50年的发展历史中，共经历了四次重大的技术革命“1。(1)第一次CAD技术革命“贵族化”的曲面造型系统70年代，正值飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。此间飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题。由于三视图表达的不完整性，经常发生设计完成后，制造出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。此时法国人提出了贝塞尔算法，使人们用计算机处理曲线与曲面问题变得可行，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们，在二维绘图系统CAD、CAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA3。它的出现，标志着计算机辅助技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的落后的工作方式。此时CAD软件价格极其昂贵，因此被称为“贵族化”的曲面造型系统4。(2)第二次CAD技术革命生不逢时的实体造型技术有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其他特性，如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大问题在于分析的前处理特别困难。基于对于C例CAE一体化技术的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件IDEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助与统一CAD，CAE，CAM的模型表达，给设计带来惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。1。实体造型技术的普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术革命。但是实体造型技术带来数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算和显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强，从而使得实体造型技术未能在整个行业全面推广。许多赞成实体造型技术的公司并没有下大力量去开发它，而是转而去攻克相对容易实现的表面模型技术。不过在以后的十年里，随着硬件性能的提高，实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用【1】。(3)第三次CAD技术革命一一鸣惊人的参数化设计技术 正当实体造型技术逐渐普及之时，CAD技术的研究又有了重大进展。那就是参数化实体造型方法。该方法具有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改80年代中期，PTC公司推出最早的参数化软件Pro/Engineer。10进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上的简单易行的优势。因而参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命1。(4)第四次CAD技术革命更上层楼的变量化技术参数化技术的成功应用，使它在90年代前后几乎成为CAD业界的标准。但参数化技术亦尚有一些不足之处。首先，“全尺寸约束”这一硬性规定就干扰和制约着设计者创造力和想象力的发挥1。于是一种以参数化技术为蓝本，比参数化技术更先进的实体造型技术即变量化技术应运而牛。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。它的指导思想是：设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性，因为系统分担了很多繁杂的工作。它的成功应用，为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。率先使用变量化技术的软件是SDRC公司推出的I-DEAS Master Series软件3。变量化技术驱动了CAD发展的。1.2 塑料模具及塑料齿轮的发展现状随着模具工业在我国国民经济中的地位和作用的日益提高，制造行业已经把模具工业列为中国制造业之母，模具制造业更成为中国制造业发展的重要基石3。模具可以振兴装备制造业，可以节能节材，更能改变生产增长方式及结构。与此同时，塑料也已经从新型材料转变为一种重要的工业材料，被广泛的应用到汽车、结构控制设施等场合。所以，塑料模具置身如今的模具工业，具有更加广阔的前景。据统计，在当今的模具行业中，塑料成型模具占大部分的比例，而注射成型又是塑料模具中最主要的加工方法。目前国外发达国家的模具制造业发展非常迅速4，特别是欧美的许多生产技术水平都是国际一流的。比如：他们可以将复杂的冷却几何与传统的冷却镶块直接进行比较， 同时通过热成像技术分析冷却分布和效率，从而降低生产成本，提高产品质量；设计构 建机械零件时，制品纤维取向因素的模具设计方法又可以确保零件成型制品质量。而我 国模具的起步比较晚，但是发展快，特别是近几年，在质量、技术和制造能力方面都有 很大的发展。在塑料模的设计制造上，CAD/CAM/CAE 技术5的应用也是越来越普遍， 气体辅助注射成型技术更是日趋成熟。日常生活中的电视机外壳、洗衣机外壳、汽车零 件等也大多开始利用气体辅助注射成型技术，并取得了很好的效果。再加上热流道技术 的广泛应用，使得大型、复杂、精密的模具制造水平和模具寿命也得到了很大的提高。 但是，与国外的水平相比，我国的模具技术仍然有很大的差距。需求的提高更体现传统 制模方法的落后，所以，这就更加要求我们在 CAD/CAM 技术上更加努力的研究，取得 更大的成果。由于塑料具有密度和弹性模量小，抗腐蚀性高，自润滑性好以及成本低等优点，而且塑料齿轮的传动6与钢和铸铁齿轮相比较，具有噪音小，动载荷轻等特点，所以，尼龙、聚甲醛甚至布质胶木等塑料常被用来制造塑料齿轮，它们不仅广泛应用于小功率的机械传动，例如：复印机、石英表、仪器仪表、各类玩具等，而且也被应用于较大功率的机械传动，例如：汽车、摩托车、机床的传动等。其中塑料斜齿轮的传动更具有接触均匀，啮合冲击小和传动平稳等特点，因此，在重要的传动场合，常常被设计师所采纳。而且，塑料模具的发展也会带动塑料齿轮发展的大趋势，这样，齿轮模具也就会有更大的市场。于是，在面对国内外大市场供不应求的的大环境下，能在最短时间内，以最低的成本做出最优质的塑料制品、齿轮模具、齿轮塑件对提高市场竞争力，扩展发展空间和应用领域具有很重要的意义。1.3 数据库管理技术的研究现状数据库技术产生于 20 世纪 60 年代，后来逐步由网状与层次数据库发展到关系数据库，再到对象与关系数据库。现在，已经出现了以数据库管理系统为核心的数据库学科，并在很多企业和机构的管理中起到了很大的作用。所以，它的理论研究、系统研制和应用开发吸引了国内外的很多学者、专家与技术人员。在我国，70 年代才算数据库技术研究7真正意义的开始，80 年代又不断培养了研制关系数据库管理系统、分布式数据库管理系统和数据库应用系统的人才，并积累了不少技术。之后随着改革开放的春风，国外公司也带来了很多先进的产品和技术。再加上 90年代我国科技攻关计划的支持，科技人员的无私奉献，我国用很少的经费就研制了关系数据库、分布式数据库、并行数据库、面向对象数据库、嵌入式移动数据库等产品和原型。当前，我国最流行的数据库管理系统主要有：以 PC 机、微型机系统为运行环境的数据库管理系统，如：Microsoft Access、dBase、FoxPro、FoxBase 等；以 Oracle 为代表的数据库管理系统；以 Microsoft SQL Sever 为代表的介于前两者之间的数据库。本论文将会以 Access 2003 为基础来展开。1.4 Pro/E 二次开发研究现状目前，我国国内已经有不少科研单位或者高校在进行 Pro/E 的二次开发工作。例如在用户菜单的技术方面，即解决如何在 Pro/E 中加入用户自定义的菜单；利用工程数据库进行造型的方法；完整的零件设计、零件出图、零件加工系统；一些内燃机车的三维标准库的建立等方面的研究已经取得了一定的成绩。但是在 Pro/E 二次开发的的模具设计方面还做得比较少，而且一般都只停留在纯理论基础上，真正开发出的实际系统并不多。而其中成绩最为突出的应该是上海交通大学材料科学与工程学院研究所所开发的基于 Pro/E 的活塞模具系列建模系统，可以系列模具智能出图和系列模具管理等功能。所以，这类处于研究阶段的系统如果能够运用到实际设计和生产中，必将会对我国的模具工业产生重大的影响。2 课题研究的内容及技术路线2.1 主要研究内容本论文是基于 Pro/E 二次开发的圆柱齿轮注塑模参数化设计思路。即在参数化设计原理的基础上，在 Windows 操作系统下，以 VC+6.0 为开发平台11、以 Pro/E 的二次开发接口 Pro/Toolkit 为开发工具12，同时引入数据库、参数和关系，并利用 MFC 对话框技术13，建立的一个界面友好、人机对话方便的圆柱齿轮注塑模 CAD 系统。研究的内容主要有以下几点：1) 确定开发用工具。在 Windows XP 操作系统下，以 Pro/E 二次开发接口 Pro/TOOLKIT 为开发工具，创建圆柱齿轮注塑模参数化设计系统的菜单资源文件和用户界面资源文件。也就是说通过分析 Pro/TOOLKIT 内部的基本数据结构、功能函数和使用方法来解决关于 Pro/E 软件、VC+6.0 编译器以及 Access 数据库之间的接口技术。研究基于 MFC ODBC 的数据库访问技术，并利用这种方式将数据库与 VC+6.0 连接在一起，从而实现数据库与 Pro/E 的结合。2) 选择研究对象。本文以圆柱齿轮作为研究对象，包括直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，通过分析齿轮塑件的结构和制品的工艺性，进而选择注塑机，综合各种因素确定其型腔数、排布和分型面，然后就进行浇注、成型、推出、导向、复位、温度、支承等各个系统的分析设计。接着校核注塑机的选择是否合适，如果有问题，再整体进行修改，直到注塑模的整体结构达到要求，做到最优化。3) 设计参数化对齿轮以及成型齿轮的整套模具进行参数化设计。通过设置参数，在参数之间建立关系使各部分的零件都由齿轮的基本参数如：模数、齿数、压力角、螺旋角、齿宽等来驱动，就可以生成实体。在参数化设计的过程中，各个关系不仅要满足再生的要求，更要满足整套模具在设计、运行过程中所满足的各种要求。所以，这个过程应该是最为严谨和慎重的过程。最后不仅要达到各个零件的完美再生，更要通过此一系列的外部变量的调用，达到模架图的完整调用，基本实现了齿轮注塑模的参数化设计。这样，即使是一个不懂设计的外行人，只要拿到齿轮的参数，输入，就可以得到模架图，在很大程度上节省了设计时间，提高了效率。4) 调用数据库把用 Access 创建出来的数据库表格通过 VC+引入到程序中，再驱动模型的生成，同时设有增加按钮，可以在数据库中添加库中没有的参数。这样，使用者可以在不懂Access 的前提下自由添加一系列参数，并在程序中调用，从而驱动模型的再生。5) 建立可视化窗口利用 MFC 与 Pro/TOOLKIT 的混合编程技术，研究菜单资源文件、注册文件的建立方法。通过 MFC 中窗口初始化和类向导的建立，设计可视化的界面与下拉菜单。轻松实现人机对话，使用方便，操作简单。2.2 技术路线本课题目的在于设计出一套智能化的齿轮注塑模模具 CAD 系统。通过本系统，用户可根据齿轮的各个参数和材料完成其注塑模模具设计的各个环节，主要包括齿轮的参数化设计、齿轮注塑模的设计及其参数化和各部分零件的三维造型等。最终拟定如下 CAD 系统创建技术路线：第一步：利用 Pro/E 软件创建并优化直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的三维实体造型，并对他们进行参数化。第二步：根据所绘制出的圆柱齿轮零件图分别设计出注塑模具，并对注塑模模具各个部分零件进行参数化，最后实现模具总装图的参数化建模。第三步：创建齿轮参数、注塑机工艺及设备参数、标准模板等各个方面的数据库。第四步：选择开发语言和开发平台，通过编程实现Pro/Toolkit软件、开发平台和数据库之间的连接及通信。第五步：通过编程创建出能在 Pro/E 中运行并方便用户操作的菜单和对话框。最终达到不同专业水平的用户均可根据自身要求完成齿轮注塑模模具设计。参考文献1源清，肖文CAD技术发展历程概览计算机辅助设计与制造，20102刘文剑CADCAM集成技术哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20083赵红雁CAD技术的发展趋势及其相关技术计算机辅助设计与制造，20094孙家广计算机辅助设计技术基础北京：清华大学出版社，20035Grip.P.M,The Computer-Adied Design of Modular Hxturing SystemsThe InternationalJoumal ofAdvanced Manufacturing Technology20016Shih-huai huang，AmyJCTrappeyThe Integration of Modular Fixture Database，Fixturing Knowledge Base and 3-D Fixture Planning InterfaceComputers and Indttrstrial Engineering20027王贤坤机械CADCAM技术、应用与开发北京：机械工业出版社，200178838姚英学，蔡颖计算机辅助设计与制造北京：高等教育出版社，20089王峰产品级三维参数化设计系统的研究与开发计算机辅助设计与图形学学报，200110廖敏基于图形元素特征参数的参数化设计方法四川业学院学报，200911李世国Pr o / T oo lkit程序设计北京: 机械工业出版社, 200312谭雪松 举一反三 Pr o / ENGINEER 中文版机械设计实战训练北京:人民 邮电出版社, 2004 毕业设计(论文) 文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名简永东 指导教师孙光华2012年 03 月 10 日单位代码 学 号 080105654 分 类 号 密 级 毕业设计（论文）基于Pro/Toolkit的注塑模三维参数化设计 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 简永东 指导教师 孙光华 2012年 5 月 15 日 黄河科技学院毕业设计（论文） 第36页基于ProToolkit的齿轮注塑模三维参数化设计摘要随着塑料制品的大量使用,注塑模的应用越来越广。注塑模具是一种结构复杂、零件精度要求很高的工艺装备,传统设计方法无法使模具满足塑件的高精度要求。参数化设计作为一种智能化、自动化的机械设计方法,可使模具的设计水平达到新高度。本论文根据注塑模具的设计原理,在Windows XP环境下,基于Pro/E野火4.0软件平台,采用Microsoft SQL Server数据库,利用Microsoft Visual Studio 2005编译器和Pro/E自带的功能丰富的二次开发工具Pro/TOOLKIT,通过Pro/E强大的Parameters和Relations功能,开发一套界面友好、交互性强的直齿渐开线锥齿轮注塑模CAD系统。 论文通过对锥齿轮结构的详细分析,采用基于特征的参数化造型方法建立标准渐开线锥齿轮的三维模型,并依据注塑模设计理论选择注塑机、确定其合理的模具结构,达到模具设计步骤规范化。 论文对锥齿轮注塑模CAD系统的整体框架进行规划,建立锥齿轮参数化设计、选择注塑机、成型零件参数化设计、推出机构参数化设计、模板类零件参数化设计、其它零件参数化设计、锥齿轮模具总装图设计七大模块。分别对各模块的零件尺寸建立驱动方程,利用Pro/E的参数和关系功能将各模块零部件的尺寸仅由锥齿轮的基本参数驱动。 论文通过分析Pro/E软件、Microsoft Visual Studio 2005编译器、数据库之间的通信及有关接口技术要点,研究MFC可视化对话框设计、Pro/TOOLKIT菜单设计、MFC ODBC数据库访问等关键技术,建立本系统各模块的对话框、菜单和信息资源文件,创建管理各模块零部件标准尺寸的Microsoft SQL Server数据库,实现锥齿轮注塑模CAD系统的可视化界面设计。 论文在Microsoft Visual Studio 2005环境下编制本系统各模块的主程序,实现编程模块化,从而把实体模型、菜单和界面联系起来,最终实现锥齿轮注塑模CAD系统各模块的参数化设计。关键词：参数化设计、 锥齿轮、 注塑模、CAD系统、 Pro/TOOLKIT 、Microsoft SQL ServerGear Injection Mold Pro Toolkit 3D parametric designAbstractWith the extensive use of plastic products, injection mold used more and more. The injection mold is a complex structure, precision parts requires high technology and equipment, traditional design methods can not mold to meet the precision requirements of the plastic parts. Parametric design as an intelligent, automated mechanical design allows mold design standards to new heights. This thesis is based on the injection mold design principle, under the Windows XP environment, based on Pro / E Wildfire 4.0 software platform, Microsoft SQL Server database using Microsoft Visual Studio 2005 compiler and Pro / E comes secondary development tool Pro / TOOLKIT, by the powerful Pro / E Parameters and Relations function to develop a friendly interface, interactive, straight teeth involute line of bevel gears injection mold CAD system. Through a detailed analysis of the bevel gear structure, the use of feature-based parametric modeling methods to establish the standard three-dimensional model of involute bevel gears, and based on the injection mold design theory to select injection molding machines, to determine the reasonable structure of the mold, to mold design steps standardized. Paper to plan the overall framework of the injection mold CAD system of the bevel gear, establish the bevel gear parametric design, injection molding machines, molding parametric design, the introduction of parametric design, parametric design of a template class, and other parametric design, bevel gear mold assembly diagram design of the seven modules. Part size of each module, the driver equation, the use of Pro / E parameters and relationships function the size of the module components only by the basic parameters of the bevel gear drive. Thesis by analyzing the Pro / E software, the Microsoft Visual Studio 2005 compiler, the points of communication between the database and related interface technology, research MFC visualization dialog design, Pro / TOOLKIT menu design, the MFC ODBC database access and other key technologies, the establishment of module in the system dialog box, menu, and information resource file, create a management standard size for each module components of Microsoft SQL Server database, the visual interface design bevel gear injection mold CAD system. Papers prepared under the Microsoft Visual Studio 2005 environment, the main program of the system module, programmed modular, so that the solid model, the menu and interface are linked, and ultimately the design of the bevel gear injection mold CAD system module parameters.Key words: parametric design, bevel gears, injection molds, CAD systems, Pro / TOOLKIT, the Microsoft SQL Server目 录1 引言32 塑料齿轮结构设计53 齿轮塑件材料的选择54 注塑机的选择841 注射量的校核842 注射压力的校核843 锁模力的校核944 模具开模行程校核945 模具厚度校核105 模具结构分析与设计1051 分型面的选择与确定1052 型腔数目的确定及排列1153 浇注系统设计1154 成型零件结构设计1355 推出机构的设计1556 模具结构166 齿轮注塑模 CAD 系统的模块设计1761 系统设计思路1762 零件建模18621齿轮设计18622模板设计20623 杆类零件2063 程序设计21631设计思路21632 添加菜单2164 注塑模各模块设计24641 定模模块24642零件数据库建立2765 编写注册文件32设 计 总 结33致 谢34参 考 文 献351 引言市场上三维造型软件非常多，PRO/E，UG，CATIA，SOLIDWORKS，CIMATRON等，在模具行业运用最多的要数PRO/E，UG。他们自身带的模具模块（EMX，UGMOLDWIZAR）大大提高了模具设计效率。他们与MOLDFLOW的无缝连接，减少了试模次数，降低了生产成本。但是这些软件都有自身的局限性，他们针对的是广大用户，针对一些产品单一，但同一系列量大的公司，用这些软件时重复性工作还很多。所幸他们都为用户提供了二次开发。用户根据自己的需要可以编写自己所需要的模块。从而提高设计效率。PRO/E提供的二次开发的平台有基于Pro/TOOLKIT的二次开发过程，基于Automation GATEWAY的二次开发，基于J-Link的二次开发过程，基于Pro/Web Link的二次开发过程，基于VB API的二次开发过程。用的最多是Pro/TOOLKIT，它是针对Pro/E功能强大的二次开发工具19。它封装了许多针对Pro/E底层资源调用的库函数与头文件，借助第三方编译环境（C语言、VC+语言等）进行调试。使用Pro/TOOLKIT开发应用程序包含三个基本步骤：编写源文件（包括资源文件和程序源文件）；生成可执行文件；可执行文件在Pro/E中注册并运行是Pro/E软件自带的二次开发模块，可以直接访问ProE软件的最底层数据库资源，这是进行PRO二次开发最根本的方法，但要求开发人员具有相当C语言的编程能力；它是PTC公司为Pro/E提供的用户化工具箱，该工具箱为用户程序、软件及第三方程序提供了与Pro/E的无缝联接。用户程序和第三方程序是用c语言编写的，Pro/TOOLKIT提供了大量的C语言的库函数，能够使外部应用程序安全有效地访问Pro/E的数据库和应用程序。通过C语言编程及应用程序与Pro/E的无缝集成，用户和第三方能够在ProE系统中增加所需的功能9。C语言开发平台有很多，本次开发的第三方软件是Visual Studio 2005。Visual C+是新一代面向对象的、可视化程序设计工具。利用其开发基于ProE的三维标准零件库程序一般需要两个步骤：一是可视化程序设计阶段；二是代码编写阶段。在可视化程序设计阶段，编程者使用VC来定制所需用户界面。在代码编写阶段，编程者通过调用消息和事件函数实现所需的功能。由于在Visual C+中可以非常方便地使用对话框(dialog)，位图(bitmap)、菜单(menu)等工具箱，编程人员只需编写少量的代码就可以设计出界面友好、方便用户使用的程序，因而可以大大提高系统开发的效率。从用户观点来看，Windows操作系统具有适宜的人机交互界面，它面向用户提供了图形与文字共存的可视化环境，使操作更为自然、简便和快捷。但在本文中，主要是利用VC对所编写的ProTOOLKIT应用程序进行编译、连接以生成可执行文件。在建模中统一系列的零件可以建立相应的数据库，然后访问数据库，这样比PRO/E中的族表更好用5。本次毕业设计的产品是塑料齿轮。随着电子产品的飞速发展，塑料齿轮的需求量越来越大，型号也越来越多样性。如果每一型号的产品都要重新设计，大大降低公司的竞争力。因此建立一个齿轮注塑模设计系统，模具可以根据产品的大小而做出相应改变，针对性强14。2 塑料齿轮结构设计塑料齿轮具有传动噪声低、可以或者许吸振、自润滑、生产模型加工生产效率高等优点，塑料齿轮在齿轮行业的应用会愈来愈多，成为一种趋势。随着塑料齿轮被广泛应用于办公自动化设备、医疗器械、仪器仪表、电动工具、大型玩具、家用电器等一些传动机构中，同时伴随着齿轮传动性能好、噪音低、耐磨强度好、精度基本达到用户要求等优点，因此塑料齿轮被越来越多的厂商与用户所关注。本文设计的齿轮尺寸小，结构较为一般，因此分型面设计，脱模设计都比较简单。塑料齿轮质量非常轻，强度也能满足要求，特别适合用在电子产品，由于塑料成本较低，生产效率也大大提高16。图2-1 零件三维图 图2-2零件二维图 3 齿轮塑件材料的选择在选择齿轮塑件材料时，需综合考虑以下几方面，以判断其是否能满足使用要求。塑料的力学性能：如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性； 塑料的物理性能：如对使用环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度等； 塑料的化学性能：如对接触物(水、溶剂、油、药品)的耐性、卫生程度等； 必要的精度：如收缩率的大小及各向收缩率的差异；成型工艺性：如塑料的流动性、结晶性、热敏性。 乙缩醛作为一个重要的齿轮制造材料广泛应用于汽车、器具 、办公设备等领域，已有40多年的历史。它的尺寸稳定性能和高耐疲劳和抗化学性可承受温度高达90 以上。和金属以及其它塑料材料相比，它具有优异的润滑性能。 PBT聚酯可制造出非常光滑的表面，不进行填充改性其最大工作温度可达150，玻纤增强后的产品工作温度可达170。与乙缩醛、其它类型塑料以及金属材料的产品比较，它运行良好，经常用于齿轮的结构中17。 聚酰胺材料，与其它的塑料材料和金属材料比较，具有韧性好和经久耐用的性质，常用于涡轮传动设计和齿轮框架等应用领域。聚酰胺齿轮未填充时运行温度可达150，玻纤增强后的产品工作温度可达175。但是聚酰胺具有吸湿或润滑剂而造成尺寸变化的特征，使得它们不适合用于精密齿轮领域。 聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸稳定性、耐疲劳和耐化学性能的温度可达到200。它的应用正深入到工作条件要求苛刻的应用领域、汽车业以及其它终端用途等。液晶聚合物(LCP)做成的精密齿轮尺寸稳定性好。它可以忍受高达220的温度，具有高抗化学性能和低成型收缩变化。使用该材料已经做出齿厚约0.066 mm的成型齿轮，相当于人头发直径的2/3大小。 热塑性弹性体能使齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。例如，共聚酯类的热塑性弹性体做成的一个低动力、高速的齿轮，当保证足够的尺寸稳定性和硬度的时候，运行时允许出现一些偏差，同时能够降低运行噪音。这样的一个应用例子是窗帘传动器中使用的齿轮。 在温度相对较低、腐蚀性化学环境或者高磨损环境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齿轮生产。也考虑了其它的聚合材料，但在齿轮应用中受到了许多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯润滑性能、耐化学性和耐疲劳性能不好；ABS和LDPE材料通常不能满足精密齿轮的润滑性能、耐疲劳性能、尺寸稳定性以及耐热、抗蠕变等性能要求。这样的聚合物大多数用于常规的、低负荷或者低速运转的齿轮领域18。聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。 聚甲醛表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40- 100C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。 聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。典型应用范围。POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。化学和物理特性。POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。 聚甲醛（POM）是一种性能优良的工程塑料，在国外有“夺钢”、“超钢”之称。POM具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。POM以低于其他许多工程3。塑料的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用，如医疗技术、运动器械等方面，POM也表现出较好的增长态势。POM的性能参数表3-1 POM技术指标密度 （g /Cm）1.39吸水率0.2连续使用温度 ()50100屈服抗拉强度 (MPa)63屈服拉应变10极限拉应变31缺口冲击韧度 (Kj/)6洛氏硬度 (MPa)135邵氏硬度 (MPa)85弹性模量 (MPa)2600软化温度 ()150热变形温度HDT ()155热导率 W/(mK)31摩擦系数0.35其综合表现为：耐疲劳强度高。耐磨性好，磨擦性能非常优异。 吸水率低。 表面硬度大，刚性好。尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高4。 4 注塑机的选择41 注射量的校核 若注塑机的最大注射量小于制品所需注射量，就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松、制品强度下降等缺陷，因此需对注射量进行校核7 KM （1）KV （2）n型腔数目；k最小注射量的折算系数，一般取0.2；M0、V0注塑机的实际额定注射量，g或Cm ；mi 、 vi单个塑件的质量或体积g或Cm；mj 、vj浇注系统及飞边质量或体积g或Cm；42 注射压力的校核 注射成型时，塑料熔体在一定的压力推动下从注射机喷嘴经浇注系统充满型腔。若注塑机的最大注射压力不能满足制品成型的需要，将使制品产生缩孔、缩松、气泡等现象，因此需对注射压力进行校核。其校核公式为8P max 1.25*P （3）P max 注塑机最大注射压力 P 塑料制件所需注射压力43 锁模力的校核 注射成型时，熔体在型腔内的压力很高，作用在模具上的力也很大，为防止在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边、跑料等现象，需对锁模力进行校核3。即使作用在分型面上的推力大小等于塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和乘以型腔内的熔体压力，作用在分型面上的推力应小于注射机的额定锁模力6T推=A*P平均=1d15=0.38*mend ifif hax1d15=0.46*mend if（倒圆角尺寸）d9=b 在参数下齿轮模型建好后，能较快修改的重生成。622模板设计板类零件的设计比较简单，重要的是重要尺寸用参数定义，便于编程中修改其尺寸。图6-2 动模板主要尺寸 表6-2 动模板主要参数名称值L1250L2203L3101W1200W2160H30623 杆类零件 导柱，复位杆，顶杆等零件设计也比较简单，拉伸，旋转即可，关键尺寸使用参数定义。如直径，长度等等。63 程序设计631设计思路开始建立项目主菜单程序设计打开零件，提取参数，定义参数打开装配图设置启动文件运行建立数据库在主对话框设置按钮，然后关联到分对话框，图6-3程序设计模型树632 添加菜单 在vs2005中，建立一个新项目，使用MFC DLL模板，项目名称为zhusumu 。vs2005会自动建立名为zhusumu的文件夹。配置以下三个项目属性：(1) 常规字符集，将其中的默认“使用UniCode字符集”改为“使用多字节字符集”(2) C/C+预处理器，在“预处理器定义”里加入：PRO_USE_VAR_ARGS(3) 连接器输入，在“附加依赖项”里加入：wsoCk32.libmpr.libpsapi.libprotk_dllmd.lib在项目所在目录下，建立一个text目录，并text目录下，新建一个菜单文本文件，取名为menu.txt，文件内容为：m_zhusumu&注塑模设计#b_para&注塑工件参数输入#paratip&输入模架，销钉等参数#添加主菜单ProStringToWstring(menumsgfile,menu.txt);status=ProMenubarMenuAdd(zhusumu,m_zhusumu,Help, PRO_B_FALSE,menumsgfile);status=ProCmdACtionAdd(MyDLG,(uiCmdCmdACtFn)MyDLG,uiCmdPrioDefault,UserACCessTestMenu,PRO_B_TRUE,PRO_B_TRUE,&Cmd_id);status=ProMenubarmenuPushbuttonAdd(zhusumu,para,b_para,paratip,NULL,PRO_B_TRUE,Cmd_id,menumsgfile);函数解释PRO/Error ProMenubarMenuAdd (ProMenuItemName menu_name /* (输入参数) 菜单名 (必须唯一)*/ProMenuItemLabel untranslated_menu_label /* (输入参数) 菜单的标签*/ProMenuItemName neighbor /* (输入参数) 菜单栏上的邻近菜单注: 如果添加的是第一个菜单，请将neighbor参数设为NULL. */ProBoolean add_after_neighbor /* (输入参数) 指定添加菜单到邻近菜单的左边还是右边; PRO_B_TRUE 指定到右边.*/ProFileName filename /* (输入参数) 包含标签的消息文件名 */)ProMenubarmenuPushbuttonAdd添加一个新的按钮（菜单项）到Pro/ENGINEER的菜单中必须包含以下头文件：#inClude 函数原型：PRO/Error ProMenubarmenuPushbuttonAdd (ProMenuItemName parent_menu /* (输入参数) 父菜单名 */ProMenuItemName push_button_name /* (输入参数)新菜单项名(必须唯一)*/ProMenuItemLabel push_button_label /* (输入参数) 新菜单项标签 */ProMenuLineHelp one_line_help /* (输入参数) 菜单项功能提示 */ProMenuItemName neighbor /* (输入参数)父菜单的邻近项. 注: 如果添加的是第一个菜单项，则将neighbor 参数设为NULL. */ ProBoolean add_after_neighbor /* (输入参数) 指定新菜单项是在邻近菜单项的前边还是后边; PRO_B_TRUE 指定到后边 */uiCmdCmdId aCtion_id /* (输入参数)菜单项的动作标识符号 */ProFileName filename /* (输入参数)包含标签与提示文本的消息文件名*/)由于protoolkit插入插入菜单的不方便性，特别是在建立二级三级菜单时。因此此系统的菜单用VS2005的按钮功能来完成，方便快捷。首先基于函数添加主菜单，在vs2005中连接一个对话框，然后再其上设置16个按钮，更改按钮名称，易于区分，如图6-4。再分别建立12个对话框，使他们与按钮向关联。然后双击按钮，写入以下语句CDialog dlg;dlg.DoModal();第一行的CDialog是对话框类的名称。并在头文件中添加头函数就可调用其对话框。 图6-4 主要对话框64 注塑模各模块设计641 定模模块新建对话框，然后添加类dlg_dingmu，添加静态文本控件（StatiC Text）和编辑控件（Edit Control），图片控件（PiCture Control），位编辑控件添加变量m_l1, m_l2, m_l3, m_w1, m_w2, m_h，完成后格式如图6-5 图6-5 定模板对话框双击确定按钮输入下列语句。void dlg_dingmu:OnBnCliCkedOk()ProMdl model; /模型ProFamilyName partname; /零件模型文件名int nWindowID; /窗口标识ProModelitem feature; /特征ProParameter param1,param2,param3,param4,param5,param6; /参数(变量个数应以所有模型中参数最多的为准)ProParamvalue value1,value2,value3,value4,value5,value6; /参数值(同上)/打开定模模型ProStringToWstring(partname,dingmu.prt);ProMdlRetrieve(partname, PRO_MDL_PART, &model); /提取工作目录中的零件模型ProMdlDisplay(model); /显示模型 ProMdlWindowGet(model,&nWindowID); /获取模型窗口标识符ProWindowACtivate(nWindowID); /激活模型窗口 /初始化定模参数int i;double l1,l2,l3,w1,w2,h;ProMdlIdGet(model,&i);ProModelitemInit(model,i,PRO_PART,&feature);ProParameterInit(&feature, Ll1, ¶m1); ProParameterInit(&feature, Ll2, ¶m2);ProParameterInit(&feature, Ll3, ¶m3);ProParameterInit(&feature, Lw1, ¶m4);ProParameterInit(&feature, Lw2, ¶m5);ProParameterInit(&feature, Lh, ¶m6);UpdateData(true); /将编辑框中的数据传送到关联变量l1=m_l1; /直接取用变量的值即可l2=m_l2;l3=m_l3;w1=m_w1;w2=m_w2;h=m_h; /为定模参数赋新值(一定要对应上面个参数的顺序) value1.type=PRO_PARAM_DOUBLE; /在pro/E中，所有的参数都是实数类型 value1.value.d_val=l1; ProParameterValueSet(¶m1, &value1); /设置新的参数值 value2.type=PRO_PARAM_DOUBLE; value2.value.d_val=l2; ProParameterValueSet(¶m2, &value2); value3.type=PRO_PARAM_DOUBLE; value3.value.d_val=l3; ProParameterValueSet(¶m3, &value3); value4.type=PRO_PARAM_DOUBLE; value4.value.d_val=w1; ProParameterValueSet(¶m4, &value4);value5.type=PRO_PARAM_DOUBLE; value5.value.d_val=w2; ProParameterValueSet(¶m5, &value5);value6.type=PRO_PARAM_DOUBLE; value6.value.d_val=h; ProParameterValueSet(¶m6, &value6);ProSolidRegenerate(ProSolid)model, PRO_B_TRUE); /再生模型ProMdlSave(model); /保存模型 OnOK(); /关闭对话框642零件数据库建立注塑模中使用的标准件比较多，例如导套，导柱，顶杆，复位杆，浇口套等。如果设计中能直接调用它们，大大节约成本，提高效率。PRO/E中族表可以实现此功能，但对于整个系统来说，调用时很不方便。本文采用调用SQL server 2000数据库方法来实现标准件的调用。以导柱为例使用SQL Server 2000建立一个“Engineering”数据库，并在其中建立一个“导柱”数据表，表结构为：D为导柱直径D1导柱头直径H导柱头高度 表6-3 表结构设计列名数据类型长度允许空Dfloat8不允许D1int4允许Hint4允许表6-4 零件重要参数DD1H12175162162025625308303583540840451050561260661570761580861590962010010620使用数据库时vs2005中的语句会相应的增加，如下void dlg_daozhu:OnBnCliCkedOk()UpdateData(true); /将编辑框中的数据(工件孔径)传送到关联变量m_DHole /根据SQL语句生成记录集m_pReCordset.CreateInstanCe(_uuidof(ReCordset);_variant_t ReCordsAffeCted; CString vSQL; vSQL.Format(SELECT * FROM 导柱WHERE D=%f,m_d);m_pReCordset=m_pConneCtion-ExeCute(_bstr_t(vSQL),&ReCordsAffeCted,adCmdText); if(m_pReCordset-adoBOF)&(m_pReCordset-adoEOF)AfxMessageBox(没有满足条件的记录!);m_pReCordset-Close();return;/从记录集获取相应的值，并赋给变量/while(!m_pReCordset-adoEOF) /如果要处理多条记录，则可用循环语句/ /目前记录集中只会有一条记录double d; /存导柱孔径CString D1,H; /存导柱外径，肩径及长度。暂时全部设为串类型，后面再进行转换 _variant_t vFieldValue;d=m_d;/直接取用文本框中所输入的导柱直径(关联变量的值)vFieldValue = m_pReCordset-GetColleCt(D1); D1 = (Char*)_bstr_t(vFieldValue); vFieldValue = m_pReCordset-GetColleCt(H);H = (Char*)_bstr_t(vFieldValue);/m_pReCordset-MoveNext(); /将记录指针移到下一条记录/重载OnInitDialog()函数在类视图下，选中新建类，在属性面板中点击“重写”按钮，在下方找到OnInitDialog，选择右边的“添加OnInitDialog”：此时代码窗口中会显示以下内容：BOOL dlg_para:OnInitDialog()CDialog:OnInitDialog();/ TODO: 在此添加额外的初始化return TRUE; / return TRUE unless you set the foCus to a Control/ 异常: OCX 属性页应返回FALSE这个函数在对话框显示之前被调用执行。添加代码到“return TRUE;”这一行的上方，添加后的代码为：BOOL dlg_para:OnInitDialog() /重载的对话框初始化函数CDialog:OnInitDialog();/ TODO: 在此添加额外的初始化/连接数据库/ 图 6-6 重载函数 :CoInitialize(NULL); HRESULT hr; tryhr=m_pConneCtion.CreateInstanCe(_uuidof(ConneCtion);if(SUCCEEDED(hr)m_pConneCtion-ConneCtionString=Provider=SQLOLEDB.1;Integrated SeCurity=SSPI;Persist SeCurity Info=False;Initial Catalog=Engineering;Data SourCe=PC-201001012000;m_pConneCtion-ConneCtionTimeout=20;/等待连接的时间为shr=m_pConneCtion-Open(,adConneCtUnspeCified);if(FAILED(hr)AfxMessageBox(打开数据库失败！);return true;elseAfxMessageBox(创建连接对象失败！);return true;CatCh(_Com_error e)AfxMessageBox(数据库连接失败!);return true; / AfxMessageBox(数据库连接成功!); 显示连接成功的消息return TRUE; / return TRUE unless you set the foCus to a Control/ 异常: OCX 属性页应返回FALSEData
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