基于ProENGINEER二次開發(fā)的模具CAD研究.pdf

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于Pro/ENGINEER二次開發(fā)的模具CAD研究姓名：潘利波申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：機械制造及其自動化指導(dǎo)教師：羅繼相20040501武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，模具工業(yè)發(fā)展迅速，CADCAM技術(shù)在模具設(shè)計生產(chǎn)方面的應(yīng)用，起到了至關(guān)重要的作用，它被認(rèn)為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。ProENGINEER(以下簡稱ProE)作為全球最完善的模具設(shè)計軟件，廣泛應(yīng)用在我國模具行業(yè)中。不過，在國內(nèi)的一些公司和企業(yè)中，ProE作為一種軟件工具，主要還是集中在輔助設(shè)計的應(yīng)用之上，而對于該軟件的二次開發(fā)卻相對嚴(yán)重滯后，其他軟件的情況也是一樣。所以以商品化的CADCAM軟件為平臺進(jìn)行二次開發(fā)，使國外這些軟件工具適合我國生產(chǎn)的設(shè)計要求，是很有必要的，這也是目前國內(nèi)在使用國外的CAD軟件對的一項重要工作。對ProE進(jìn)行二次開發(fā)，對于我國的企業(yè)來說，有著很大的意義，它不僅可以使軟件適合國內(nèi)企業(yè)的設(shè)計要求，還可以大大地節(jié)省設(shè)計成本和人力物力，縮短生產(chǎn)周期，給我國的模具工業(yè)生產(chǎn)帶來很大的方便。一般來說，對ProE進(jìn)行開發(fā)有兩種方法，第一種是利用該軟件自帶的PROGRAM語句進(jìn)行開發(fā)，第二種是利用ProE的ProTOOLKIT模塊，通過編寫C語言代碼來進(jìn)行開發(fā)。ProTOOLKIT為用戶程序、軟件及第三方程序提供了與ProE的無縫聯(lián)接。它提供了大量的C語言的庫函數(shù)，能夠使外部應(yīng)用程序安全有效地訪問ProE的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序。本文對ProTOOLKIT的開發(fā)方式及步驟進(jìn)行分析和研究，得出了利用ProTOOLKIT對ProE進(jìn)行二次開發(fā)的完整方法，并應(yīng)用于實際的模具設(shè)計中。通過對三維彎管芯模的設(shè)計和生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，開發(fā)出了芯模的工藝參數(shù)計算分析模塊，簡化了工藝參數(shù)的計算步驟，顯著提高了生產(chǎn)效率：對模具標(biāo)準(zhǔn)系列零件進(jìn)行概述和分析，通過對ProE軟件中的系列零件的尺寸驅(qū)動方法進(jìn)行分析，丌發(fā)出了改善系列零件尺寸驅(qū)動方法的功能模塊，使其更符合人們設(shè)計的習(xí)慣和要求，以提高標(biāo)準(zhǔn)系列零件的設(shè)計效率：對虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行研究分析，并結(jié)合具體模具的裝配，開發(fā)出了模具裝配的虛擬仿真模塊，并仿真其中的機構(gòu)零件運動，方便進(jìn)行干涉檢驗，使裝配結(jié)構(gòu)更直觀明了。結(jié)合模具CAD對ProE二次開發(fā)進(jìn)行研究，可以更好地發(fā)揮ProE軟件的設(shè)計功能，對模具CAD技術(shù)的發(fā)展也有著很重要的意義。關(guān)鍵詞：ProE，模具，CAD，二次開發(fā)武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInrecentyears，themoldindustrywasdevelopedquicklyTheUSeSofCADCAMtechnologyinmolddesigningandmanufacturingwereveryimportantCADCAMtechnologyisconsideredthecoreanddevelopingdirectionofmodernmoldtechnologyProENGINEERwhichiSoneoftllebestsoftwareinmolddesigning，isusedwidelyinourmoldindustryHoweverinsomedomesticcorporationsandenterprises，asasoftwaretool，ProEwasmainlyusedinaideddesigning，thefurtherdevelopmentonProEwasrelativelylaggedOthersoftwareisjustthesanleSoitisnecessarytofurtherdeveloptheseCADCAMsoftwaretomakethembefittoourindustry，whichiSoneoftheimportantworkinusingtheeexternalsoftwareFurtherdevelopmentonProEissignificanttoourcorporations，whichcannotonlymakeitmeettotheneedofmolddesign，butalSOsavethedesigncostingandresource，andshortenthemanufacturingcycle，whichbringconveniencetoourmoldindustry。Ingeneral，therearetwowaystofurtherdevelopProEOneisdevelopingbyitsownPROGRAMcode，theotherisdevelopingbyProTOOLKITandmakingCprogramProTOOLKITwhichprovidestheconnectionwithProEforuserSprogram、softwareandthethirdprogram，offeralargeamountofC1ibraryfunctionsandmaketheexternalprogramvisittheProEdataandapplicationsafelyandeffectivelyThisarticleanalyzesandresearchesthewaysandstepsofProTOOLKIT，concludetheintactwaysofdevelopingbyProTOOLKIT，andusedthesewaysinpracticalmolddesignByanalyzingthetechnologyparametersofpipemold，developstheapplicationprogramofcomputingtechnologyparametersofpipemold，simplifiesthecomputingCOLIFSe，improvesmarkedlythemanufacturingeffectiveofpipe；byelaboratingthestandardizedseriespartsofmoldandanalyzingthemeasuresofdimensiondrivinginProE，developstheapplicantprogramwhichreformthewaysofdimensiondrivingaboutseriesparts，makingitfittodesigningcustomsanddemandsItcanimprovethedesigneffectiveofII武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文moldstandardizedseriespansByresearchingthesubjunctiveassembletechnology,developsthesimulationpartsofmoldassembleItcansimulatethemotionofmechanicalpansintheassemblytocheckinterferenceconvenientlyandcleartheassemblestructureResearchingthefurtherdevelopmentonProEconnectingwithmoldCADcandevelopthedesignfunctionofProEsoftware，andissignificanttothedevelopmentofCADtechnologyofmoldKeywords：ProEmoldCADfurtherdevelop武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文11模具概述第1章緒論模具，作為一種成型工具，已經(jīng)有很悠久的歷史了。早在20世紀(jì)初，模具被用于鑄造鉛字，到了40年代才出現(xiàn)塑料注射模具，在世界上，歐美發(fā)達(dá)國家的模具起步比較早，發(fā)展也比較快，模具被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，對他們的整個經(jīng)濟發(fā)展起到了很大的作用。而且正是由于其在生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，幾乎全部塑料制品和由鋁板、銅板、鋼板制成的絕大部分產(chǎn)品，都要通過模具加工而成。所以一個國家模具設(shè)計、制造技術(shù)的高低，是衡量這個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志。二戰(zhàn)后的日本，其發(fā)展之所以迅速，在短短幾十年內(nèi)，一躍而成為世界經(jīng)濟強國，模具在其工業(yè)生產(chǎn)中的地位可以說是舉足輕重，而模具在日本也被稱為是“工業(yè)之母”。111國內(nèi)外模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國外的模具行業(yè)起步較早，發(fā)展也很迅速，各方面技術(shù)都比較成熟，設(shè)備也比較先進(jìn)，設(shè)計和制造出的模具無論從產(chǎn)品質(zhì)量，外觀精確性還是使用的可靠性上，都遠(yuǎn)比國內(nèi)的要強。我國模具工業(yè)從起步到發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，中國長期以來未把模具視為一種獨立產(chǎn)品，直到1987年才把模具列入機電產(chǎn)品目錄。模具工業(yè)的統(tǒng)計數(shù)字第一次出現(xiàn)于1985年。近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。塑料模熱流道技術(shù)更L=t臻成熟，氣體輔助注射技術(shù)已開始采用。壓鑄模方面己能生產(chǎn)自動扶梯整體梯級壓鑄模及汽車后齒輪箱壓鑄模等。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CADCAMCAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CADCAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機床品種增多，水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟制模技術(shù)得到了進(jìn)一步武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。長期以來，由于模具產(chǎn)量的逐年增加，而模具總量仍然供不應(yīng)求，所以進(jìn)口模具的數(shù)量也在不斷上漲，今年來，隨著模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和模具企業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具水平得以提高，模具國產(chǎn)化取得了可喜的成就，而歷年來進(jìn)口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口也穩(wěn)步增長。在我國，模具主要應(yīng)用于汽車、摩托車、農(nóng)用車、電器、電子及信息、儀器儀表、辦公機械和其他發(fā)展快的行業(yè)，模具市場前景廣闊，預(yù)計今后每年模具行業(yè)的投資將超過20億元，主要用于高新技術(shù)的采用，先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)及企業(yè)素質(zhì)和能力的提高。現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的綜合。但其中CADCAM技術(shù)在模具生產(chǎn)方面的應(yīng)用，無疑占有很重要的地位。模具工業(yè)同計算機技術(shù)的結(jié)合，大大推動了模具技術(shù)自身的發(fā)展【l】，它被認(rèn)為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。模具CADCAM技術(shù)作為計算機科學(xué)與模具工程科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是促進(jìn)科研開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)設(shè)計自動化，加快模具發(fā)展和經(jīng)濟現(xiàn)代化的一項關(guān)鍵技術(shù)；是提高產(chǎn)品設(shè)計水平，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率，降低消耗的重要手段；是企業(yè)加強自主研究與開發(fā)創(chuàng)新能力，提高管理水平，參與國際合作與競爭的重要條件；也是進(jìn)一步向CIMS發(fā)展的重要基礎(chǔ)。該項技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用水平已成為衡量一個模具企業(yè)乃至一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。112我國模具工業(yè)存在的主要問題我國模具工業(yè)與國外相比，還有很大的差距，也還存在很多問題，具體表現(xiàn)在如下幾個方面。1產(chǎn)需矛盾工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對模具的要求越來越高，盡管改革開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量2武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，目前滿足率只能達(dá)到70左右。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除少量標(biāo)準(zhǔn)件外購?fù)?，大部分工作量均需模其廠去完成。加工企業(yè)管理的體制上的約束，造成模具制造周期長，不能適應(yīng)市場要求。二是設(shè)計和工藝技術(shù)落后，如模具CADCAM技術(shù)采用不普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率低等，亦造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長?？傊峭狭藱C電、輕工等行業(yè)發(fā)展的后腿。2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)等方面模具按國家標(biāo)準(zhǔn)分為十大類，其中沖壓模、塑料模占模具用量的主要部分。按產(chǎn)值統(tǒng)計，我國目前沖壓占50一60，塑料模占25一30。國外先進(jìn)國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30-40。國內(nèi)模具中，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具比較低，約占20左右，國外為50以上。我國模具生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，主要生產(chǎn)模具能力集中在各主機廠的模具分廠(或車間)內(nèi)，模具商品化率低，模具自產(chǎn)自用比例高達(dá)70以上。國外，70以上是商品化的。3產(chǎn)品水平衡量模具產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度、模具的使用壽命和制造周期等。國內(nèi)外模具產(chǎn)品水平仍有很大差距。、4工藝裝備水平我國機床工具行業(yè)已可提供比較成套的高精度模具加工設(shè)備，如：加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控仿真銑床、電加工機床、坐標(biāo)磨床、光曲磨床、三坐標(biāo)測量機等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，機床剛性，穩(wěn)定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和國外相比，仍有較大差距。12應(yīng)用于模具方面的軟件介紹我國的模具CAD程度雖然還不是很高，但近年來，隨著從事模具科研工作的企事業(yè)單位越來越強大，研究越來越廣泛，培養(yǎng)的高科技人才越來越多，模具CAD發(fā)展也非常迅速，目前，主要運用于模具CAD的軟件有Autodesk公司的hutoCAD、美國參數(shù)技術(shù)公司的ProENGINEER、unigraphicsSolutions公司的UNIGRAPHICS、美國CNCSoftwareINC開發(fā)武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文的Mastercam、美國SDRC公司開發(fā)的IDEAs、生信國際有限公司的Solidworks以及國內(nèi)自己設(shè)計的CAD軟件，包括高華CAD、金銀花系統(tǒng)、開目CAD等等，現(xiàn)將幾個主要CAD軟件簡單介紹一下：AutoCAD是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。Autodesk公司是世界第四大Pc軟件公司。AutoCAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領(lǐng)域擁有廣泛的用戶群。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX作為二次開發(fā)的工具。在許多實際應(yīng)用領(lǐng)域(如機械、建筑、電子)中，一些軟件開發(fā)商在AutoCAD的基礎(chǔ)上已開發(fā)出許多符合實際應(yīng)用的軟件。uG是UnigraphicsSolutions公司的拳頭產(chǎn)品。該公司首次突破傳統(tǒng)CADCAM模式，為用戶提供一個全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。在uG中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合