精沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

楊紅梅，馮路路

（荊楚理工學(xué)院機(jī)械工程分院，湖北荊門448000）

CAD/CAM技術(shù)在縮短模具生產(chǎn)周期，改善產(chǎn)品質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。但是，到目前為止國(guó)內(nèi)還沒有成形的精沖模CAD系統(tǒng)，在模具設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)工程師需要做很多重復(fù)性的工作，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。根據(jù)一類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提取設(shè)計(jì)工作的相似點(diǎn)，開發(fā)一個(gè)專用的、快速設(shè)計(jì)的精沖模CAD系統(tǒng)是非常必要的。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的精沖模要實(shí)現(xiàn)智能的快速設(shè)計(jì)，需要解決兩個(gè)根本問題。CAD在模具設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)是有目共睹的，所以CAD環(huán)境下的設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)開發(fā)的根本。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要保證該精沖模系統(tǒng)可以和SolidWorks軟件無縫集成，系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)之間可以信息共享和識(shí)別。其次要合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各模塊之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交互。在綜合考慮了這兩項(xiàng)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。?

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立

2.1 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的總體構(gòu)架

在模具設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)件包括了模架、定位圈、澆口套、推（頂）件桿等。標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)將對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)件分類管理，包括標(biāo)準(zhǔn)件模型、數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)位置。通過該系統(tǒng)使用者通過人機(jī)交互界面，查詢并調(diào)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的模型與數(shù)據(jù)，將其加載并放置在模具合適的位置。

為了實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件的功能，該系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)分為標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)[1]。標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)用于存放參數(shù)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)件模型。標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存放標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)參數(shù)。該系統(tǒng)還需要提供人機(jī)交互界面以便設(shè)計(jì)人員輸入關(guān)鍵信息或者進(jìn)行必要修改。該系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

圖2 框架結(jié)構(gòu)圖

2.2 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)模塊的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)

（1）標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)的構(gòu)建

標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)由標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例庫(kù)和用戶自定義特征庫(kù)組成。標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例庫(kù)由精沖模中的各種標(biāo)準(zhǔn)件模板組成。用戶自定義特征庫(kù)是用戶自定義特征的集合。特征建模技術(shù)和設(shè)計(jì)過程的全相關(guān)技術(shù)是三維軟件的主要優(yōu)勢(shì)。另外，SolidWorks為用戶提供了可以二次開發(fā)的API接口。設(shè)計(jì)時(shí)通過特征造型技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件建模，并通過參數(shù)化對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)，從而得到用戶需求的標(biāo)準(zhǔn)件，當(dāng)生成的標(biāo)準(zhǔn)件模型存入模型數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，其相應(yīng)的參數(shù)即存入標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)中。關(guān)聯(lián)技術(shù)在三維建模中應(yīng)用也十分廣泛。當(dāng)用戶修改產(chǎn)品模型，修訂工藝設(shè)計(jì)，或是更改模具結(jié)構(gòu)等操作時(shí)，模具上與之相關(guān)聯(lián)的零件或部件也要跟著變更，這樣才能實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的智能化。零件造型時(shí)采用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)就可以自動(dòng)響應(yīng)這種變更，從而實(shí)現(xiàn)了模具零件部件之間相互匹配，保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的一致性。標(biāo)準(zhǔn)件模型庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)信息相互關(guān)聯(lián)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件模型庫(kù)更新時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)也隨著更新。當(dāng)手機(jī)人員通過人機(jī)交互界面選擇了某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件及參數(shù)，系統(tǒng)將從標(biāo)準(zhǔn)件模型庫(kù)以及參數(shù)庫(kù)找出匹配的標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)出所需要的標(biāo)準(zhǔn)件。

用戶自定義特征零件庫(kù)由用戶通過Soldworks提供的交互式操作界面實(shí)現(xiàn)增加、刪除、更新以及調(diào)出等動(dòng)作。

（2）標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)的存儲(chǔ)

為了便于查找和管理，標(biāo)準(zhǔn)件在圖形庫(kù)中按照功能存儲(chǔ)，并按標(biāo)準(zhǔn)件的主要特征進(jìn)行索引。圖形的功能儲(chǔ)存方式與與模具知識(shí)及相關(guān)規(guī)則的表現(xiàn)形式相一致，標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)一目了然，檢索和調(diào)用起來簡(jiǎn)捷方便。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)

標(biāo)準(zhǔn)件涉及多類零件，而每類零件的數(shù)據(jù)參數(shù)信息眾多。因此需要有一個(gè)參數(shù)庫(kù)來管理和儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)件的形狀尺寸信息。Excel作為一種ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，不僅簡(jiǎn)單易用，且穩(wěn)定可靠。因此該標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)采用Excel作為標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)。在Excel創(chuàng)建參數(shù)庫(kù)時(shí)，首先要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)零件建模的特征進(jìn)行分析，明確該標(biāo)準(zhǔn)件模型需要哪些參數(shù)驅(qū)動(dòng)，再是對(duì)這些特征參數(shù)進(jìn)行排序，主要參數(shù)在前，次要參數(shù)在后。在Excel標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)相應(yīng)按照這一次序排布。其具體步驟如下：首先通過Solidworks三維軟件創(chuàng)建全參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)件模型，提取該模型關(guān)鍵參數(shù)，然后將這些關(guān)鍵參數(shù)與該零件對(duì)應(yīng)的外部電子表格信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這樣三維模型與電子信息可以實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)動(dòng)。當(dāng)用戶修改模型或者電子信息的任何一個(gè)，另外一個(gè)將隨之更新，大大減少了修改參數(shù)的工作量，并可以避免人為的誤操作[2]。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的驅(qū)動(dòng)

為便于程序調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)中的參數(shù)達(dá)到驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)零件模型的目的，在該系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)參數(shù)庫(kù)采用樹形儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)。Excel表的第一級(jí)目錄指向標(biāo)準(zhǔn)件選取的標(biāo)準(zhǔn)，比如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、MISUMI標(biāo)準(zhǔn)等；第二級(jí)目錄是該標(biāo)準(zhǔn)下精沖模中的標(biāo)準(zhǔn)件，以及該標(biāo)準(zhǔn)件的模型、存儲(chǔ)信息、位圖等；第三級(jí)目錄為該標(biāo)準(zhǔn)件的主要參數(shù)，為系統(tǒng)改變標(biāo)準(zhǔn)件尺寸與樣式提供依據(jù)[3]。該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3 參數(shù)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)件信息的管理

標(biāo)準(zhǔn)件信息管理系統(tǒng)與一般的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不同的是，它不僅包含了普通的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，還包括標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化、特征參數(shù)編碼、裝配與定位等。

標(biāo)準(zhǔn)件信息管理主要是對(duì)圖形庫(kù)和參數(shù)庫(kù)的信息管理[4]。標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫(kù)的信息管理需要完成標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例的查詢檢索、調(diào)用、擴(kuò)充等。對(duì)參數(shù)庫(kù)的管理則要完成標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)信息更新等。

3 結(jié)束語

通過精沖模標(biāo)準(zhǔn)件CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)計(jì)水平，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的智能化。

[1]曹小平，陳 磊，郝貴欣.噴管擴(kuò)張段旋壓模具智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J].火箭推進(jìn)，2015（5）：83-87.

[2]索 超，李玉翔，林樹忠.基于VB語言對(duì)SolidWorks參數(shù)化設(shè)計(jì)的二次開發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013（3）：137-140.

[3]程亭森.基于SolidWorks二次開發(fā)的輪轂軸承CAD/CAE一體化系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].重慶：重慶理工大學(xué)，2016.

[4]曾 凡，胡鑒源，李 涉.基于VB的SolidWorks二次開發(fā)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2015（08）：153-157.