基于SolidWorks的注塑模具CAD系統(tǒng)設(shè)計.doc

基于SolidWorks的注塑模具CAD系統(tǒng)設(shè)計-作者：-日期：前言 模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)裝備，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著關(guān)鍵的作用.作為模具中的一個重要分支，注塑模具已經(jīng)成為世界各國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要裝備.現(xiàn)代制造業(yè)對產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)多樣化、制造過程柔性化、市場供貨快捷要求，使得通用CAD設(shè)計軟件不能完全滿足企業(yè)的特殊需要，在通用CAD軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)企業(yè)自主的模具CAD系統(tǒng)十分必要.專用注塑模具CAD軟件系統(tǒng)，是在結(jié)合企業(yè)自身的實際情況，開發(fā)出符合國家標(biāo)準、行業(yè)標(biāo)準和企業(yè)標(biāo)準的標(biāo)準件庫、模具通用件庫以及標(biāo)準模架庫的基礎(chǔ)上，建立完整的注塑模具自動設(shè)計模塊，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和設(shè)計過程數(shù)據(jù)流程管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)能自動對數(shù)據(jù)進行提取、存儲、判斷和分析，設(shè)計出合理的模具產(chǎn)品，提高設(shè)計效率.本注塑模具CAD以參數(shù)化三維特征造型設(shè)計自動化軟件SolidWorks為開發(fā)平臺，其采用Para2solid底層核心，二次開發(fā)采用流行的OLE編程技術(shù)進行程序設(shè)計，完全基于Windows編程基礎(chǔ). 1關(guān)于SolidWorks的二次開發(fā) SolidWorks提供了基于OLE Automation的編程接口API(Application Programming Interface，應(yīng)用編程接口)，其包含數(shù)以百計的功能函數(shù)，這些函數(shù)提供了程序員直接訪問SolidWorks的能力，可以被VB、C/C+等編程語言調(diào)用，從而可以很方便地對SolidWorks進行二次開發(fā). （1）對象模型樹 不管用VC+，VB，或者用VBA開發(fā)SolidWorks都要在調(diào)用SolidWorks對象的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行.在SolidWorks的API中，其各種功能都封裝在SolidWorks的對象中，和其他VB對象一樣，具有自己獨立的屬性、方法.通過調(diào)用SolidWorks的對象的屬性以及方法，可以實現(xiàn)各種功能.圖1是SolidWorks的對象模型樹。 (2)OLE Automation接口技術(shù) OLE(Object Linking Embedding對象鏈接和嵌入)是Microsoft Windows系統(tǒng)和Visual Basic的編程基礎(chǔ)，為應(yīng)用程序間的通信以及共享彼此部件提供了方法.OLE自動化允許通過使用高級宏語言或腳本語言如VBScript和JavaScript在一個應(yīng)用程序內(nèi)部操作另一個應(yīng)用程序的屬性和方法，可以定制對象并提供應(yīng)用程序間的互操作件，通過OLE Automation接口技術(shù)，面向?qū)ο蟮木幊陶Z言可以直接操縱SolidWorks的對象的屬性和方法滿足二次開發(fā)的需要. (3)關(guān)于DLL DLL(Dynamic Link Library，動態(tài)鏈接庫)是Windows操作系統(tǒng)提供的共享可執(zhí)行代碼數(shù)據(jù)的基本手段.利用DLL可實現(xiàn)代碼的數(shù)據(jù)共享，很容易實現(xiàn)版本升級.必要時，開發(fā)者只需直接更新DLL而不用對應(yīng)用程序本身作任何改動就可以對應(yīng)用程序的功能和用戶接口作較大改善.DLL通常作為進程內(nèi)組件被實現(xiàn)，當(dāng)它被調(diào)入內(nèi)存時，被裝入與調(diào)用它的應(yīng)用程序相同的地址空間上.運行它時，DLL文件被連接，但它并不綁定到EXE文件中.用戶可以調(diào)用第三方或自己開發(fā)的DLL庫.SolidWorks支持使用VB或VC+等語言開發(fā)DLL庫文件，并且以插件的方式加載. 2系統(tǒng)的總體構(gòu)架 智能注塑模具設(shè)計系統(tǒng)如圖2所示，主要分為產(chǎn)品建模、模具自動設(shè)計、校核和分析、結(jié)果反饋修改四個模塊。 (1)產(chǎn)品建模：產(chǎn)品建模的目的不僅要設(shè)計出滿足要求的塑件，更重要的在于設(shè)計、制造出生產(chǎn)這種塑件的模具.通過產(chǎn)品模型，應(yīng)為模具CAD提供足夠的信息，為自動生成模具成型零部件提供條件.產(chǎn)品特征建模模塊主要提供的信息有：模型的尺寸、材料、分型面對象、側(cè)芯的顏色顯示等，然后將這些信息存儲在模型當(dāng)中，供模具自動設(shè)計模塊提取使用。 (2)模具設(shè)計模塊是一個基于知識的產(chǎn)品模具自動設(shè)計過程.設(shè)計過程模擬專家設(shè)計，采取從里向外設(shè)計，首先確定產(chǎn)品型腔，包括側(cè)抽芯，然后根據(jù)注射機參數(shù)設(shè)計型腔數(shù)目，選擇模架，設(shè)計頂出系統(tǒng)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最后生成模具的三維裝配圖.在這個自動化的過程中，每個步驟都需要調(diào)用知識庫中的知識和規(guī)則以及設(shè)計事例的知識.這個模塊還包括自動動態(tài)進行特征之間的尺寸檢查和干涉檢查等. (3)校核和分析模塊主要是對裝配圖的尺寸鏈進行校核以及進行流動性能分析，然后將結(jié)果傳送給反饋模塊. (4)結(jié)果反饋模塊分析來自校核和分析模塊的數(shù)據(jù)，與知識庫對比，分析判斷模具以及產(chǎn)品模型的缺陷，給出結(jié)果，并且反饋到模具的設(shè)計以及產(chǎn)品建模過程中. 3標(biāo)準件與模架庫的開發(fā)應(yīng)用 開發(fā)建立與CAD系統(tǒng)配套的標(biāo)準件庫和模架標(biāo)準庫，是智能模具CAD設(shè)計的重要內(nèi)容之一.標(biāo)準件庫的實用界面如圖3所示.模架庫涉及的類型和零件比較多，調(diào)用的數(shù)據(jù)庫復(fù)雜，由于是裝配體，其中零件屬性的驅(qū)動具有很大的代表性，其驅(qū)動連接過程體現(xiàn)了整個注塑模具CAD設(shè)計過程中的智能信息的傳遞和提取.圖4為D2M2E模架選用過程系統(tǒng)運行的界面效果。 4注塑模具CAD系統(tǒng)設(shè)計實例 以電話機殼模具設(shè)計為例，介紹S3DMAD注塑模CAD系統(tǒng)的工作過程： (1)在進行模具設(shè)計前必須對零件進行必要的處理，系統(tǒng)中采用分型面對象，由于分型面的復(fù)雜性，需要人工制作分型面，沿零件的分型面做一個曲面.圖5是一個分型面對象的示例. (2)由注塑模具CAD菜單選擇模具設(shè)計向?qū)ВM入注塑模具設(shè)計向?qū)У谝徊?在產(chǎn)品數(shù)據(jù)欄內(nèi)輸入產(chǎn)品零件3D模型文件存取路徑和文件名稱，或者單擊瀏覽按鈕直接搜索查找相應(yīng)的零件模型文件.在目標(biāo)文件夾內(nèi)輸入設(shè)計結(jié)果文件的保存路徑和位置. (3)模具設(shè)計向?qū)У诙?圖6)：輸入產(chǎn)品基本信息，提取材料信息：包括生產(chǎn)量、模具精度、模具材料等，生成模具原始型腔。 (4)模具設(shè)計向?qū)У谌剑哼x擇模具設(shè)計的依據(jù).系統(tǒng)提供了四種不同的設(shè)計思路和設(shè)計依據(jù)，包括：根據(jù)生產(chǎn)率設(shè)計、根據(jù)注射量設(shè)計、根據(jù)注射壓力設(shè)計、根據(jù)鎖模力設(shè)計. (5)模具設(shè)計向?qū)У谒牟剑捍_定型腔數(shù)目和布局方式.系統(tǒng)自動根據(jù)上步的選擇，設(shè)計型腔數(shù)目和布局方式;用戶也可以對此進行修改.系統(tǒng)會根據(jù)選擇確定的型腔的布局方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計. (6)模具設(shè)計向?qū)У谖宀剑哼x擇和確定模架.根據(jù)型腔的數(shù)據(jù)選擇合適的模架，默認的模架類型是：D-M-E，也可以人工選擇. (7)模具設(shè)計向?qū)У诹剑荷蓾沧⑾到y(tǒng).選擇澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式，系統(tǒng)自動計算澆注系統(tǒng)部分尺寸，并進行澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局. (8)模具設(shè)計向?qū)У谄卟剑荷身敵鱿到y(tǒng).選擇不同的頂出系統(tǒng)的頂出機構(gòu)和頂出元件，系統(tǒng)自動設(shè)計整體的頂出系統(tǒng)和布局頂針的位置. (9)模具設(shè)計向?qū)У诎瞬剑簻囟日{(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計.有多種冷卻系統(tǒng)方案供選擇：隧道式冷卻系統(tǒng)和蜂窩式冷卻系統(tǒng).選擇確定之后，系統(tǒng)會自動完成冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局. (10)模具設(shè)計向?qū)У诰挪?，完整的電話機殼注塑模具的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計完成，保存模具設(shè)計結(jié)果.全部零件和總體裝配結(jié)構(gòu)的模型文件按指定的目標(biāo)文件路徑保存.圖7為設(shè)計完成的電話機殼塑料模具的3D總體結(jié)構(gòu)圖. (11)工程圖的生成 模具3D總體結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，S3DMAD系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要生成所有零件部件的零件工程圖和裝配工程圖，并將工程圖按照要求的方式保存或輸出(如圖8所示).并可以根據(jù)CAM加工的要求，構(gòu)建和輸出3D零件數(shù)控加工所需要的實體模型文件，供CAM系統(tǒng)數(shù)控編程功能模塊編程需要. 5結(jié)束語 在智能注塑模具CAD系統(tǒng)開發(fā)過程中，采用SolidWorks為支撐平臺，以Microsoft面向?qū)ο缶幊痰腛LE Au