基于Pro_E二次開(kāi)發(fā)的沖壓模具參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)_圖文

1、第 32卷 第 3期 Vol 132 No 13鍛 壓 技 術(shù) FORGING &S TAMPING TECHNOLOGY2007年 6月J un. 2007基于 Pro/E 二次開(kāi)發(fā)的沖壓模具參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)3紀(jì)蓮清 33, 謝 歡(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 , 河南 鄭州 450002摘要 :以沖壓模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)為目的 , 詳細(xì)介紹了利用 Pro/E 提供的開(kāi)發(fā)工具 Pro/Toolkit , Visual C +610上進(jìn)行編譯 。 從系統(tǒng)菜單 、 用戶對(duì)話框的開(kāi)發(fā) 、 參數(shù)化程序的設(shè)計(jì) , 數(shù)化驅(qū)動(dòng) , 進(jìn)一步擴(kuò)展了 Pro/E 二次開(kāi)發(fā)的功能 擬幾個(gè)模塊組成 , 為設(shè)計(jì)

2、者提供設(shè)計(jì)理論和知識(shí)的支持 , 準(zhǔn) , 縮短模具設(shè)計(jì)周期 , 關(guān)鍵詞 :模具標(biāo)準(zhǔn)件 ; 中圖分類號(hào) :7:100023940(2007 0320123204design system of stamping mould under Pro/E ngineerJI Lian 2qing , XIE H u an(College of Mechanical and Electrical Engineering , Zhengzhou University of Light Industry , Zhengzhou 450002, China Abstract :Taking the stampin

3、g mold design system development as the goal , the use of the development tools Pro/Toolkit Provided by Pro/E was introduced in detail 1The Pro/E secondary development f unctions were extended by translating and editing on Visual C +610, developing the system menu and user dialogue box , designing p

4、arameteriza 2tion program and realizing the dialogue f rame of parameters driving of the stamping mould standard parts 1The devel 2oped system that provided both design theory and knowledge support for the designer was consisted of the following parts :stamping mould design , stamping process simula

5、tion and stamping mould manufacturing simulation 1Utilizing the stamping mould design system , we could standardize mould design , shorten mould design cycle and improve design quality 1K eyw ords :mold standard parts ; parameter mold base extension ; Pro/E ; 3D technology3河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目 (042426003 ; 鄭州輕

6、工業(yè)學(xué)院校內(nèi)骨干 教師資助項(xiàng)目33女 , 41歲 , 碩士 , 教授收稿日期 :2006208222; 修訂日期 :20062102051 引言沖壓具有生產(chǎn)率高 、加工成本低 、材料利用率 高 、 操作簡(jiǎn)單 、 便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列 優(yōu)點(diǎn) , 故開(kāi)發(fā)沖壓模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 , 提高 設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量 , 具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義 。 而在沖壓模具設(shè)計(jì)中 , 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù) 、標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù) 、用 戶庫(kù) 、 材料庫(kù) 、設(shè)備庫(kù) 、工藝知識(shí)庫(kù)等的建立和使 用可極大提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量 , 是模具設(shè)計(jì) CAD 系統(tǒng)走向?qū)嵱没谋夭豢缮俚沫h(huán)節(jié) 1。 Pro/Engi 2neer 軟件以使用方便 、參數(shù)

7、化特征造型和系統(tǒng)的全相關(guān)性而著稱 , 已在我國(guó)機(jī)械 、電子 、家電 、塑料 模具等行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用 , 但 Pro/E 向用戶提 供的是一個(gè)通用的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境及繪圖工具 , 專業(yè) 化水平低 , 且在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)習(xí)慣等方面與我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣存在一些差異 , 因此 , 必須結(jié)合實(shí)際 應(yīng)用要求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā) 2?；诖?, 利用 Pro/E 的 二次開(kāi)發(fā)工具包 Pro/Toolkit 作為開(kāi)發(fā)工具 , 以 Vi 2sualC +610作為開(kāi)發(fā)環(huán)境 , 開(kāi)發(fā)出了參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的沖壓模具參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) 。2 模具參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)簡(jiǎn)介模具參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì) , 共分三大模塊 (圖 1

8、, 各功能模塊相互聯(lián)系 , 其主要功 能如下 。(1 沖壓模設(shè)計(jì)模塊 :用戶可根據(jù)所加工零件 的加工信息 , 從用戶庫(kù)中選擇與之相近的沖壓模具 , 經(jīng)參數(shù)修改后重新生成新的模具模型 ,直接調(diào)入工 程圖模板庫(kù)輸出設(shè)計(jì)圖紙 ; 也可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和單 位的設(shè)備情況 , 從模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)或標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)中選 擇合適的模架 , 設(shè)計(jì)出凸凹模后 , 調(diào)入工程圖模板 庫(kù)輸出設(shè)計(jì)圖紙 。沖壓材料庫(kù) 、沖壓設(shè)備庫(kù)提供常 用的沖壓材料及設(shè)備供設(shè)計(jì)者參考 3,4。(2 沖壓模工作過(guò)程模擬模塊 :模具設(shè)計(jì)完成 后 , 在 Pro/E 環(huán)境下裝配 , 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 , 模擬沖 模具參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)Fig 11 S

9、tructure of t he mould parameter CAD system壓工作過(guò)程 。 用戶可通過(guò)裝配及運(yùn)動(dòng)仿真及時(shí)發(fā)現(xiàn) 設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行修改 , 省卻多次試模時(shí)間 , 提高設(shè)計(jì) 效率和質(zhì)量 。(3 沖壓模加工模擬模塊 :根據(jù)工藝知識(shí)庫(kù)中 提供的車 、銑 、刨 、磨 、線切割等各種加工工藝參 數(shù) , 合理制定模具零件的加工工藝 , 并可進(jìn)行加工 模擬 。3 Pro/E 與 VC 接口的實(shí)現(xiàn) 5沖壓模具 CAD 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn) Pro/E 與 VC 的無(wú)縫連接 , 即必須在 Pro/E 系統(tǒng)中建立自 己的系統(tǒng)菜單 , 作為應(yīng)用程序的入口 ?？煞譃橹鞑?單 (對(duì)應(yīng)于后綴名 1mnu

10、 的菜單資源文件 和輔菜 單 (對(duì)應(yīng)于后綴名為 1aux 的菜單資源文件 。 311 在 Visual C +610中建立基于 MFC 的動(dòng)態(tài)鏈 接庫(kù)在 VC +610中建立一個(gè)默認(rèn)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)工 程 :New Project s M FC App Wizard (dll 。 312 環(huán)境的設(shè)置進(jìn)入 Visual C +界面中 , 依次選擇 Project Setting links 選項(xiàng) , 在 settings for 的選項(xiàng)里選擇 Win 32Release 生成 Release 版本 , 在 Object Li 2 brary Modules 中加 入下面 的庫(kù) 文件 名 :p rot

11、 k _ dll 1lib 、 mpr 1lib 。 并且設(shè)為強(qiáng)制輸出 (即使用 force file outp ut 選項(xiàng) , 在工程里建立庫(kù)文件的環(huán)境 。 313 設(shè)置頭文件和庫(kù)文件的路徑選擇 Visual C +的 Tool 菜單中 Options De 2 rictors 選項(xiàng) 。 在 “ Show directories for :”下拉列表 框中選擇 “ Includes ”加入 Pro/Toolkit 頭文件 路 徑 , 設(shè)置 Pro/Toolkit 頭文件所在文件夾 。在下拉 列表框的“ Library ”加入 Pro/Toolkit 庫(kù)文件路徑 , 設(shè)置 Pro/Toolki

12、t 庫(kù)文件所在文件夾 。314 在工程的 CPP 文件中編寫(xiě) Pro/Toolkit 入口函 數(shù) user _initialize ( 和終止函數(shù) user _ter 2 minate (user _initialize (函數(shù)是 Pro/Toolkit 應(yīng)用程 序的 初 始 化 函 數(shù) , 主 要 用 來(lái) 對(duì) 同 步 模 式 的 Pro/ Toolkit 應(yīng)用程序進(jìn)行初始化 , 任何同步模式的應(yīng)用 程序要在 Pro/E 系統(tǒng)中加載都必須包含該函數(shù) 。在 該函數(shù)中設(shè)置用戶的交互接口 、基本菜單和動(dòng)作執(zhí) 行函數(shù) 。 user _terminate ( 函數(shù)是函數(shù)的結(jié)束 點(diǎn) , 應(yīng)在此完成必要的清

13、除工作 。該函數(shù)由用戶定 義 , 其中可以不執(zhí)行任何動(dòng)作 。因?yàn)榇a是由 C +編譯器編譯的 , 需要在 user _initialize ( 和 user _terminate (前加上 extern " C" 。 并在程序中添 加必要的頭文件 (如 Pro Toolkit 1h 等 以保證函數(shù) 的順利進(jìn)行 。315 注冊(cè)動(dòng)態(tài)鏈接文件并運(yùn)行注冊(cè)文件擴(kuò)展名為 1dat , 用來(lái)向 Pro/E 提供編 譯的 Pro/Toolkit 軟件信息來(lái)完成注冊(cè) 。此文件除 包含軟件的名稱 、交互方法 、編譯鏈接后生成程序 的全名 、 應(yīng)用菜單和消息文件路徑 、 Pro/E 的版本 等必

14、要的信息之外 , 還包含程序是否自動(dòng)加載 , 是 否允許中途停止等附加信息 。 把注冊(cè)文件放在 Pro/ E 的啟動(dòng)目錄下可自動(dòng)加載注冊(cè)文件 , 在 Pro/ E 環(huán) 境下選擇工具 輔助應(yīng)用程序可手動(dòng)加載注冊(cè)文件 。4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的一些關(guān)鍵技術(shù)411 參數(shù)化圖庫(kù)設(shè)計(jì)在 Pro/E 環(huán) 境 下 , 可 用 用 戶 自 定 義 特 征 (UDF 生成 gp h 文件 、 Pro/Toolkit 工具編制程序 421鍛 壓 技 術(shù) 第 32卷 造型 、 人機(jī)對(duì)話方式調(diào)用族表 ,對(duì)族表中變量重新 賦值 、在 Pro/grogram 中將參數(shù)放在 np u 模塊 中 , 用戶更新時(shí)輸入?yún)?shù)重新生成模型等

15、幾種方法 建立參數(shù)化圖庫(kù) 。 本系統(tǒng)綜合運(yùn)用了上述幾種方法 , 族表法 (圖 2 和 Pro/grogram 法生成的特征模型 庫(kù)在 Pro/Toolkit 函數(shù)調(diào)用時(shí)更簡(jiǎn)單 , 而 Pro/Tool 2kit 建模較復(fù)雜。 圖 2 族表法建立的零件 G B285722模型庫(kù)Fig 12 Model database of t he part G B285522built by family table412 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建模具設(shè)計(jì)過(guò)程中常涉及到大量的線表 、圖表及 表格等的查詢 , 如材料 、設(shè)備 、模具間隙 、加工余 量等 , 本系統(tǒng)利用 Pro/E 的客戶化開(kāi)發(fā)工具包 , 結(jié) 合 SQL S

16、erver 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具 , 可通過(guò) Visu 2al C +方便地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) 6。 413 用戶界面設(shè)計(jì)彈出式對(duì)話框能提供圖形與文字共存的可視化 環(huán)境 , 使 操 作 更 為 自 然 、簡(jiǎn) 便 和 快 速 , 但 Pro/TOOL KIT 只提供下拉式菜單的編程接口 , 而沒(méi)有提供開(kāi)發(fā)對(duì)話框的編程接口 。在 Pro/TOOL KIT 中 開(kāi)發(fā)用戶對(duì)話框有兩種方法 , 一種是用利用 M FC 開(kāi)發(fā)對(duì)話框 , 另一種是通過(guò)編寫(xiě)一個(gè)后綴名為 1res 的資源文件生成用戶對(duì)話框 。 通過(guò) M FC 設(shè)計(jì)對(duì)話框 , 借助 Visual C +的強(qiáng) 大功能 , 可以輕松地設(shè)計(jì)出表達(dá)每個(gè)

17、參數(shù)所代表意 義的對(duì)話框 。它是在 Pro/E 中用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL 方式加載 Pro/Toolkit 程序 , 再通過(guò) Pro/Toolkit 程 序調(diào)用 M FC 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的 , 見(jiàn)圖 3。Pro/E 提供了一個(gè)預(yù)覽對(duì)話框的工具 “ p rodia 2log _view 1exe ” , 通過(guò) “ p rodialog _view 1exe ”可以在不運(yùn)行 Pro/E 的前提下預(yù)覽資源文件編寫(xiě)的對(duì) 話框 。 運(yùn)行 prodialog _view 1exe 要設(shè)置系統(tǒng)的環(huán)境 變量 。 設(shè)置變量名為 PRO _DIREC TOR Y , 設(shè)置變 量值為 Pro/E 的安裝目錄 。設(shè)置變量

18、后 , 可以在 DOS 環(huán)境下運(yùn)行預(yù)覽資源文件設(shè)置的對(duì)話框。圖 3 標(biāo)準(zhǔn)模架中零件 G B285522設(shè)計(jì)界面Fig 13 Design interface of t he part G B285522in standard mouldframe database5 設(shè)計(jì)與應(yīng)用舉例沖壓模具類型很多 , 下面以微型汽車 4JJ ×13車輪的輪輻沖中心孔模具設(shè)計(jì)為例 , 詳細(xì)說(shuō)明其參 數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程 。首先運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)入模具 CAD 參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) , 在沖壓模設(shè)計(jì)模塊 , 根據(jù)沖裁要求及材料 , 計(jì)算確 定沖裁力 。 參考設(shè)備庫(kù)并根據(jù)單位設(shè)備情況 , 確定 沖壓設(shè)備 , 并從標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)中選

19、擇合適的模架 (圖 4 , 或從標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選擇合適的模架標(biāo)準(zhǔn)件 。若是 非標(biāo)準(zhǔn)件 , 可通過(guò)修改特征重新造型進(jìn)行修改 。在 Pro/E 中對(duì)凸凹模 、上 、下模固定板 、上 、下模墊 板等其他零件進(jìn)行實(shí)體造型 , 或從用戶庫(kù)中選擇形 狀相近的零件通過(guò)特征修改造型 , 完成設(shè)計(jì)后在 Pro/E 中對(duì)模具進(jìn)行裝配 (圖 5。圖 4 標(biāo)準(zhǔn)模架選擇界面Fig 14 Selective interface in t he standard mould frame database將裝配后的模型調(diào)入機(jī)構(gòu)仿真模塊 , 通過(guò)定義 運(yùn)動(dòng)類型等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬 ; 再將設(shè)計(jì)好的模具零件導(dǎo)入加工仿真模塊進(jìn)行加工模擬 ,

20、 生成加工工藝卡 。 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 , 無(wú)論在裝配圖 、零件圖等何處修改 , 系 統(tǒng)的相關(guān)性都可確保同一零件同步修改 , 確認(rèn)無(wú)誤 后可將模具零件導(dǎo)入工程圖模板庫(kù)直接輸出符合國(guó) 標(biāo)的工程圖。 圖 5Fig 15 Assembling picture of stamping center hole mould6 結(jié)語(yǔ)利用 Pro/E 提供的良好的二次開(kāi)發(fā)功能 , 實(shí)現(xiàn)了模具 CAD 參數(shù)化造型設(shè)計(jì) , 建立了模具標(biāo)準(zhǔn)件 庫(kù) 、 模架庫(kù) 、用戶庫(kù) 、材料庫(kù) 、設(shè)備庫(kù)等 , 使模具 設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)速度極大提高 。 特別是模具標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)采用了彈出式對(duì)話框方式 , 人機(jī)交互界面友好 , 能向用戶提供圖形與文

21、字共存的可視化環(huán)境 , 使操 作更為直觀快捷 。 Pro/E 僅提供了下拉式菜單的編 程接口 , 而沒(méi)有提供開(kāi)發(fā)對(duì)話框的編程接口 。本文 利用微軟提供的基于 C 的一些標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)及 VC 編 輯環(huán)境 , 實(shí)現(xiàn)了沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的彈出式對(duì)話框式 , 二次開(kāi)發(fā)的功 能 。1 查光成 , 賈俐俐 . J.基于三維平臺(tái)的沖模自動(dòng)設(shè)計(jì)研究 .鍛壓技術(shù) , 2005, 30(6 :71-74.2 Parametric Technology Corporation. Pro/TOOL KIT user sguide C.USA :P TC , 2001.3 萬(wàn)良輝 , 謝寒冰 . 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件二維和三維參數(shù)

22、化圖庫(kù)的開(kāi)發(fā)思路 J.2005, 30(3 :83-86.4 譚永明 , 辛勇 , 王曉暉 . 基于 PRO/E 的汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) J.鍛壓技術(shù) , 2005, 30(3 :79-83.5 江渡 , 陳世剛 , 馬鐵強(qiáng) . 基于 Pro/E 的行星齒輪減速器三維參數(shù)化 CAD 系統(tǒng) J.機(jī)械設(shè)計(jì) , 2006, 23(2 :60-62.6 李世國(guó) , 何建軍 . 基于 Pro/E 零件模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 J.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究 , 2003, 19(3 :36-37.最新鍛壓工藝標(biāo)準(zhǔn)訂購(gòu)全國(guó)鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)現(xiàn)有近年新制 、 修訂的鍛壓工藝標(biāo)準(zhǔn) , 有意購(gòu)買(mǎi)者請(qǐng)與標(biāo)委會(huì)聯(lián)系 , 聯(lián)系方式為 :通信地址 :北京市海淀區(qū)學(xué)清路 18號(hào) 北京機(jī)