李鐵鋼,邱綿振

(沈陽(yáng)工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110136)

模具屬于材料成型的工藝裝備,其生產(chǎn)水平是機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。為提高模具的設(shè)計(jì)水平和制造效率,設(shè)計(jì)人員廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件,大大減少了重復(fù)性的勞動(dòng),提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品的研制周期,提高了新產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1-2]。因此,研究模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)建具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

英國(guó)VERO 公司的VISI軟件是世界模具業(yè)公認(rèn)的CAD/CAM 解決方案,具有獨(dú)特而完整的應(yīng)用組合,包括線架構(gòu)、曲面及實(shí)體建模,全面的2D 和3D 加工策略以及專業(yè)的模具設(shè)計(jì)工具,可以對(duì)模具進(jìn)行智能編程加工[3-4]。

在CATIA、SOLIDWORK、PRO/E和UG等軟件中的標(biāo)準(zhǔn)件模塊都需要建立標(biāo)準(zhǔn)件的三維實(shí)體參數(shù)化模板圖形文件,而后利用開(kāi)發(fā)工具生成標(biāo)準(zhǔn)件。在VISI軟件中不需要建立三維實(shí)體參數(shù)化模板圖形文件,只需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)和信息模型文件,而后利用二次開(kāi)發(fā)工具生成標(biāo)準(zhǔn)件。

1 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法

1.1 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)體系框架

如圖1所示,VISI標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建包括廠商設(shè)置、數(shù)據(jù)建模、標(biāo)準(zhǔn)件編輯和實(shí)體程序生成等步驟。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)構(gòu)建流程

標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)以分級(jí)目錄形式存儲(chǔ),目錄結(jié)構(gòu)體系如圖2所示。Darwin為在VISI軟件中顯示的標(biāo)準(zhǔn)件所在的廠商名稱,可以根據(jù)需求更改名稱,目錄Bmp、Builders、Dbs和Messages不允許修改。

Bmp下的A.bmp為標(biāo)準(zhǔn)件A的調(diào)用顯示圖標(biāo),要求分辨率不大于48×48。

Builders存放標(biāo)準(zhǔn)件同VISI的調(diào)用接口數(shù)據(jù)和模型生成程序,以標(biāo)準(zhǔn)件A和B的目錄存在。在標(biāo)準(zhǔn)件A的文件夾下,A.elf為零件的模型;A.grf為裝配件的模型,為XML格式的文本文件,通常在VISI的標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)造器中生成;A.py為模型生成程序,為python語(yǔ)言源程序;A.pyc為python語(yǔ)言編譯后生成的目標(biāo)文件。

Dbs目錄下存放標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)據(jù)文件,以標(biāo)準(zhǔn)件的大類別形式存在,比如Mould為注塑模標(biāo)準(zhǔn)件,Progress為沖壓模標(biāo)準(zhǔn)件。Progress下的Group_Of_Elements存放裝配信息,其中Group_Of_Elements.cfg文件存放裝配件的具體配置信息。而Darwin目錄存放所有標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)據(jù),其中Darwin.bmp為Darwin標(biāo)準(zhǔn)件的廠商圖標(biāo)文件,分辨率為75×30;Darwin.mdb為標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)尺寸數(shù)據(jù)庫(kù);Darwin.cfg文件中保存標(biāo)準(zhǔn)件配置信息,其作用是在軟件中調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件后,標(biāo)準(zhǔn)件名稱出現(xiàn)在下方顯示的欄目中;Darwin.norm文件建立規(guī)格數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件中標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格欄的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

Messages為標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)定制過(guò)程中使用的提示信息文件,其中的CHN、ENG和TCHN等為按區(qū)域語(yǔ)言存放,分別對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)體中文、英文和繁體中文等,名稱按語(yǔ)言包縮寫(xiě)定義,不許改變目錄名稱,必須為每種語(yǔ)言版本分別建立語(yǔ)言文件夾,即使僅使用一種語(yǔ)言也不例外,其下的A.mes和B.mes表示標(biāo)準(zhǔn)件A和B中用到的信息文件,文件為ASCII碼文本文件格式[5]。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)目錄體系

1.2 標(biāo)準(zhǔn)件編輯

利用標(biāo)準(zhǔn)件編輯器定制數(shù)據(jù)接口,生成XML格式的elf或grf文件,進(jìn)行界面數(shù)據(jù)輸入,調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)Darwin.mdb的標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)。elf為單一的零件數(shù)據(jù),grf為裝配組件數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)件編輯器均由元素定義、動(dòng)作(Actions)、變量(Variables)和約束(Al)等部分組成。

元素定義顯示標(biāo)準(zhǔn)件名稱、描述信息、顯示色彩等;動(dòng)作(Actions)用來(lái)進(jìn)行具體化元素模型的交互操作,進(jìn)行安裝模板的選擇,選擇標(biāo)準(zhǔn)件的放置點(diǎn)和方向等;變量(Variables)添加元素的變量,設(shè)置變量的計(jì)算表達(dá)式等;約束(Al)定義變量的計(jì)算機(jī)制,能夠動(dòng)態(tài)地計(jì)算變量的數(shù)據(jù)值。

變量類型有DOUBLE、DOUBLE_LIST、LONG、LONG_LIST、POINT、POINT_LIST、VECTOR、VECTOR_LIST、STRING和STRING_LIST等。變量有缺省變量和自定義變量?jī)煞N形式,常見(jiàn)的缺省變量如表1所示。

表1 缺省變量

變量的特性有VALUE、ANGLE、NUMBER、SOLID、FACE、EDGE、DIRECTION和STRING等。變量的數(shù)據(jù)來(lái)源于建立者、規(guī)則和數(shù)據(jù)庫(kù),建立者表示在標(biāo)準(zhǔn)件編輯器中設(shè)定數(shù)值;規(guī)則表示來(lái)自規(guī)則表;數(shù)據(jù)庫(kù)表示來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)的字段參數(shù)。

動(dòng)作包括選取和函數(shù)兩類。選取指通過(guò)在VISI模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用中選擇元素來(lái)獲得START_PLATE、END_PLATE和DIRECTION等變量的數(shù)據(jù)值;函數(shù)指根據(jù)變量參數(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)件函數(shù)進(jìn)行計(jì)算獲得函數(shù)值,典型函數(shù)如表2所示。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體模型生成

標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化數(shù)據(jù)以ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)形式存在,每個(gè)數(shù)據(jù)表為具體的標(biāo)準(zhǔn)件代碼,數(shù)據(jù)表的字段通過(guò)映射傳遞到標(biāo)準(zhǔn)件編輯程序中[6]。

表2 動(dòng)作典型函數(shù)

圖3 通用模型生成算法

在標(biāo)準(zhǔn)件編輯器中完成編輯后生成簡(jiǎn)明PY文件,而后使用軟件二次開(kāi)發(fā)工具VISI SDK(Software Development Kit)進(jìn)行開(kāi)發(fā),生成標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體模型。PY文件為Python語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序,需要在“def CreateElement():”節(jié)范圍內(nèi)編寫(xiě)代碼創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體,并在模板中創(chuàng)建孔實(shí)體,同時(shí)添加CAM屬性。附加完CAM屬性之后,可在特征管理功能中查看并對(duì)參數(shù)進(jìn)行再編輯,通用的模型生成算法如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)件螺釘

2 實(shí)例測(cè)試

以某擠壓鑄造模具的標(biāo)準(zhǔn)件螺釘為例,如圖5所示。

螺釘?shù)木唧w參數(shù)如表3所示,其中數(shù)據(jù)來(lái)源有數(shù)據(jù)庫(kù)和界面輸入值兩種。對(duì)于來(lái)源為數(shù)據(jù)庫(kù)的參數(shù),不可更改;對(duì)于來(lái)源為界面輸入值的參數(shù),可以更改數(shù)據(jù);對(duì)于來(lái)源于數(shù)據(jù)庫(kù)和界面輸入值的變量首先由數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出變量值,如果不滿意可以輸入變量數(shù)值。

定制的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)共有16大類,110種標(biāo)準(zhǔn)件,如圖5所示。其中,a為標(biāo)準(zhǔn)件配置界面,b為插入界面,c為插入標(biāo)準(zhǔn)件的模具。

表3 螺釘參數(shù)

圖5 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)及應(yīng)用

3 結(jié) 論

通過(guò)利用VISI軟件的二次開(kāi)發(fā)工具,研究了建立標(biāo)準(zhǔn)件的方法,開(kāi)發(fā)了模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng),利用此標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)減少了設(shè)計(jì)的工作量,提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造周期。