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

前言模具是機(jī)械、汽車、電子、通訊、家電等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)裝備，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著關(guān)鍵的作用.作為模具中的一個(gè)重要分支，注塑模具已經(jīng)成為世界各國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要裝備.現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)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(jì)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(shí)際情況，開發(fā)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫、模具通用件庫以及標(biāo)準(zhǔn)模架庫的基礎(chǔ)上，建立完整的注塑模具自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)流程管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、存儲(chǔ)、判斷和分析，設(shè)計(jì)出合理的模具產(chǎn)品，提高設(shè)計(jì)效率.本注塑模具CAD以參數(shù)化三維特征造型設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件SolidWorks為開發(fā)平臺(tái)，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(jìn)行程序設(shè)計(jì)，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OLEAutomation的編程接口API(ApplicationProgrammingInterface，應(yīng)用編程接口)，其包含數(shù)以百計(jì)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(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā).（1）對(duì)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(duì)象的體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行.在SolidWorks的API中，其各種功能都封裝在SolidWorks的對(duì)象中，和其他VB對(duì)象一樣，具有自己獨(dú)立的屬性、方法.通過調(diào)用SolidWorks的對(duì)象的屬性以及方法，可以實(shí)現(xiàn)各種功能.圖1是SolidWorks的對(duì)象模型樹。(2)OLEAutomation接口技術(shù)OLE(ObjectLinkingEmbedding對(duì)象鏈接和嵌入)是MicrosoftWindows系統(tǒng)和VisualBasic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(dòng)化允許通過使用高級(jí)宏語言或腳本語言如VBScript和JavaScript在一個(gè)應(yīng)用程序內(nèi)部操作另一個(gè)應(yīng)用程序的屬性和方法，可以定制對(duì)象并提供應(yīng)用程序間的互操作件，通過OLEAutomation接口技術(shù)，面向?qū)ο蟮木幊陶Z言可以直接操縱SolidWorks的對(duì)象的屬性和方法滿足二次開發(fā)的需要.(3)關(guān)于DLLDLL(DynamicLinkLibrary，動(dòng)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(shí)現(xiàn)代碼的數(shù)據(jù)共享，很容易實(shí)現(xiàn)版本升級(jí).必要時(shí)，開發(fā)者只需直接更新DLL而不用對(duì)應(yīng)用程序本身作任何改動(dòng)就可以對(duì)應(yīng)用程序的功能和用戶接口作較大改善.DLL通常作為進(jìn)程內(nèi)組件被實(shí)現(xiàn)，當(dāng)它被調(diào)入內(nèi)存時(shí)，被裝入與調(diào)用它的應(yīng)用程序相同的地址空間上.運(yùn)行它時(shí)，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(jì)系統(tǒng)如圖2所示，主要分為產(chǎn)品建模、模具自動(dòng)設(shè)計(jì)、校核和分析、結(jié)果反饋修改四個(gè)模塊。(1)產(chǎn)品建模：產(chǎn)品建模的目的不僅要設(shè)計(jì)出滿足要求的塑件，更重要的在于設(shè)計(jì)、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(dòng)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(duì)象、側(cè)芯的顏色顯示等，然后將這些信息存儲(chǔ)在模型當(dāng)中，供模具自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊提取使用。(2)模具設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)基于知識(shí)的產(chǎn)品模具自動(dòng)設(shè)計(jì)過程.設(shè)計(jì)過程模擬專家設(shè)計(jì)，采取從里向外設(shè)計(jì)，首先確定產(chǎn)品型腔，包括側(cè)抽芯，然后根據(jù)注射機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)型腔數(shù)目，選擇模架，設(shè)計(jì)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(gè)自動(dòng)化的過程中，每個(gè)步驟都需要調(diào)用知識(shí)庫中的知識(shí)和規(guī)則以及設(shè)計(jì)事例的知識(shí).這個(gè)模塊還包括自動(dòng)動(dòng)態(tài)進(jìn)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(duì)裝配圖的尺寸鏈進(jìn)行校核以及進(jìn)行流動(dòng)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(shí)庫對(duì)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(jì)以及產(chǎn)品建模過程中.3標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)件庫和模架標(biāo)準(zhǔn)庫，是智能模具CAD設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一.標(biāo)準(zhǔn)件庫的實(shí)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(dòng)具有很大的代表性，其驅(qū)動(dòng)連接過程體現(xiàn)了整個(gè)注塑模具CAD設(shè)計(jì)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(yùn)行的界面效果。4注塑模具CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例以機(jī)殼模具設(shè)計(jì)為例，介紹S3DMAD注塑模CAD系統(tǒng)的工作過程：(1)在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)前必須對(duì)零件進(jìn)行必要的處理，系統(tǒng)中采用分型面對(duì)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(gè)曲面.圖5是一個(gè)分型面對(duì)象的示例.(2)由注塑模具CAD菜單選擇模具設(shè)計(jì)向?qū)ВM(jìn)入注塑模具設(shè)計(jì)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(jì)結(jié)果文件的保存路徑和位置.(3)模具設(shè)計(jì)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(jì)向?qū)У谌剑哼x擇模具設(shè)計(jì)的依據(jù).系統(tǒng)提供了四種不同的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)依據(jù)，包括：根據(jù)生產(chǎn)率設(shè)計(jì)、根據(jù)注射量設(shè)計(jì)、根據(jù)注射壓力設(shè)計(jì)、根據(jù)鎖模力設(shè)計(jì).(5)模具設(shè)計(jì)向?qū)У谒牟剑捍_定型腔數(shù)目和布局方式.系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)上步的選擇，設(shè)計(jì)型腔數(shù)目和布局方式;用戶也可以對(duì)此進(jìn)行修改.系統(tǒng)會(huì)根據(jù)選擇確定的型腔的布局方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).(6)模具設(shè)計(jì)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(rèn)的模架類型是：D-M-E，也可以人工選擇.(7)模具設(shè)計(jì)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(dòng)計(jì)算澆注系統(tǒng)部分尺寸，并進(jìn)行澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局.(8)模具設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)和頂出元件，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)整體的頂出系統(tǒng)和布局頂針的位置.(9)模具設(shè)計(jì)向?qū)У诎瞬剑簻囟日{(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì).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(huì)自動(dòng)完成冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局.(10)模具設(shè)計(jì)向?qū)У诰挪?，完整的機(jī)殼注塑模具的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)完成，保存模具設(shè)計(jì)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(jì)完成的機(jī)殼塑料模具的3D總體結(jié)構(gòu)圖.于(1適1滲)蠅工程蓮圖的態(tài)生蛙成榨模具盯3觸D捕總體末結(jié)構(gòu)女設(shè)計(jì)序完成趨后護(hù)，賤S3嫁D(zhuǎn)M寶A愈D蔑系統(tǒng)洗可以隆根據(jù)播用戶遞的需界要生翼成所拐有零鏟件部校件的儲(chǔ)零件袍工程解圖和擱裝配警工程貴圖，帶并將帳工程繞圖按線照要阻求的治方式臘保存吹或輸怪出油(塵如下圖屈8杜所魯示唇)欄.參并可磁以根蹲據(jù)懂CA奸M壯加工邁的要聯(lián)求，漢構(gòu)建取和輸未出尖3避D盼零件延數(shù)控灶加工論所需故要的縱實(shí)體修模型暗文坦件，渡供逆CA脫M團(tuán)系統(tǒng)裝數(shù)控值編程趨功能承模塊幣編程濤需箱要遞.販5遮結(jié)束床語冤在智福能注統(tǒng)塑丑模具妖CA徒D困系統(tǒng)些開發(fā)膨過程繪中，楊采頸用搜So緞li島dW昨or除k永s最為支填撐平角臺(tái)，疾以頭Mi蓋cr階os號(hào)o象f壺t定面向扣對(duì)象語編程晚的愿OL戶E片Au象to惠ma風(fēng)ti擦o皮n職技術(shù)喝為核釣心，嗚采用素基于箏特征編的三朱維實(shí)候體建扒模技由術(shù)，迅突破左了傳搏統(tǒng)注林塑唱模具皺C(jī)A到D議通過完人工旋進(jìn)行歉判斷網(wǎng)、分奇析，