基于SolidWorks配置功能建立塑料模具標準件庫*

張信群

（滁州職業技術學院，安徽滁州239000）

基于SolidWorks配置功能建立塑料模具標準件庫*

張信群

（滁州職業技術學院，安徽滁州239000）

為實現塑料模具標準件三維造型的快速調用。本文摒棄了復雜的SolidWorks二次開發方法，通過發掘SolidWorks軟件的配置功能建立標準件庫。結果表明，以有肩導柱為例，詳細介紹了建立標準件庫的方法和過程。標準件調用快速、準確，并且后期管理和維護方便。結論：能有效地提高塑料模具的設計效率。

SolidWorks；配置功能；有肩導柱；標準件

引言

在塑料模具的設計過程中，建立其三維模型對于后續進行CAE分析和CAM加工是非常重要的。除了型腔和型芯以外，塑料模具中的標準件很多，如推桿、導柱、導套、推板、限位釘等，這些對于不同的產品是需要反復調用的。目前，我國許多模具企業選用了SolidWorks作為三維軟件，這款軟件簡單、易學，但是卻沒有與我國國標相對應的模具標準件庫，因此設計人員在調用不同規格模具標準件時，不得不耗費很多重復性勞動。如果能夠建立塑料模具標準件庫，就能夠有效地縮短塑料模具的開發周期，提高企業的市場競爭力。

目前大型模具企業一般是組織技術人員對SolidWorks進行二次開發，建立起企業內部可以相互交流的標準件庫。但是在中、小型模具企業，既能精通SolidWorks軟件，同時又熟練掌握C++、VB、VC等高級程序語言的技術人員少之又少，所以開發標準件庫的難度很大。

本文著眼于發掘SolidWorks軟件內部的配置功能，使設計人員只要熟練掌握SolidWorks軟件而無須高級程序語言的支持，就可以建立塑料模具標準件庫，從而能夠實現SolidWorks軟件在中、小型模具企業的高效應用。

1 SolidWorks軟件的配置功能

SolidWorks軟件的配置（Configurations）功能提供了簡便的方法來開發和管理一組有著不同尺寸、零部件或其他參數的模型。它可以在一個零件模型的基礎上生成多個設計變化，即形成零件系列。在零件系列中，除了數值相同的共同尺寸以外，控制零件形狀結構的尺寸稱為特征尺寸。

基于配置功能建立標準件庫的關鍵在于將特征尺寸的系列數值集合在一起建立參數庫，并通過使用SolidWorks軟件內部功能或者開發相應的程序調用參數庫中的數據，實現整個零件模型的完全更新。

本文以有肩導柱為例，探討塑料模具標準件庫的建立方法。

2 建立有肩導柱參數化幾何模型

2.1 確定有肩導柱零件模型的變量參數

有肩導柱的結構尺寸由國標GB/T4169.5－2006規定，如圖1所示。

圖1 有肩導柱零件簡圖

但是在SolidWorks環境下建立有肩導柱的零件模型時，有些尺寸是不能直接應用的，如L、L1等；有些尺寸在所有規格的有肩導柱的零件模型中都是固定不變的，所以也不是特征尺寸，如10、R2、R1、R0.5、C1等。經過分析和換算，能夠控制有肩導柱參數化造型的特征尺寸如圖2所示。

圖2 有肩導柱零件的變量參數

由于特征尺寸可以從參數庫中調用不同的數值，所以對于零件系列而言，特征尺寸也就是變量參數。

2.2 建立有肩導柱的零件模型

從有肩導柱的國標系列規格中任選一種（如“GB/T4169.5－2006 φ20×80×25”），建立其三維模型作為初始幾何模型。創建其三維模型，共需要6個“草圖”文件、7個“拉伸”特征、2個“圓角”特征、2個“倒角”特征，如圖3所示。顯然，如果不建立有肩導柱的標準件庫，在調用不同規格的零件模型時，只有通過在SolidWorks界面反復修改各個“草圖”的尺寸和各個“特征”的參數值的方法來實現。這種重復性工作會使設計人員厭煩，嚴重影響了設計效率。

圖3 有肩導柱的零件模型

2.3 設置變量參數的名稱

圖4 在有肩導柱零件模型中修改變量參數的名稱

對SolidWorks零件模型進行尺寸標注，系統為尺寸創建的默認名稱含義比較模糊，如D1、D2、D3、D4、D5等，為了便于其他設計人員更容易理解并識別參數控制的是什么規格尺寸，用戶應該把作為變量參數的特征尺寸改為更有邏輯并容易明白的名字。對于有的特征尺寸，國標中已規定了尺寸名稱，可以直接命名為變量參數的尺寸名稱，如d、d1、d3、D、S等；對于經過推導和換算而得出的變量參數，也應該按照一定的規則為尺寸重新命名，以方便系統識別，如l1、l2、l3、d4、d5等，如圖4所示。

3 建立有肩導柱標準件的參數庫

標準件的調用是通過調用不同型號標準件的特征尺寸數據來實現的，因此必須把國標中規定的各種有肩導柱的特征尺寸數據集合在一起構成參數庫。本文沒有使用Access等程序軟件來開發參數庫，而是利用SolidWorks的配置功能通過內嵌Excel文件生成系列零件設計表。

3.1 建立Excel文件“有肩導柱.xls”

在A列中先輸入“有肩導柱代號”作為該列的名稱，然后依次往下輸入“φ12×40×20”、“φ12× 50×20”、“φ12×63×20”等規格代號。這里的規格代號也就是將要生成的配置名稱，所以必須按照國家標準規定進行輸入，以方便標準件庫的后期管理和調用。

將各變量參數的名稱在后續幾列中依次輸入，并按照國標在相應各單元格中輸入各種規格有肩導柱零件的特征尺寸數值，如圖5所示。應注意Excel文件中變量參數的表達式應符合配置功能的要求，即變量參數字母后須加注“@”和該參數所在的“草圖”或“特征”名稱。

圖5 “有肩導柱.xls”Excel文件

3.2 建立變量參數之間的方程式

在如圖2所示有肩導柱零件圖中，d4和d5為兩處軸頸的直徑，軸階臺高度一般定為2 mm，即d4＝d1－2、d5＝d3－2，并且對于任何規格的有肩導柱零件，都將保持這種固定不變的數學關系。在這種情況下，用戶可以使用SolidWorks的方程式功能，創建特征尺寸之間的數學關系，而不需要在Excel文件中列出d4和d5，從而可以有效地減少系列零件設計表中變量參數的數目并減輕輸入數值的工作量。

方程式能夠在兩個特征尺寸之間建立某種函數關系，當其中一個改變時，另一個隨著改變。在SolidWorks界面，由方程式驅動的尺寸前有“∑”標志，便于用戶識別和管理。

在“添加方程式”對話框中，除了基本運算符號以外，還有三角函數等其他運算方式，可供用戶根據需要選擇。本例中輸入兩者之間的數學關系：“"d4@草圖3"="d1@草圖2"-4”、“"d5@草圖5"= "d3@草圖6"-4”，如圖6所示。

在調用標準件時，d1和d3的數值從參數庫中調取，而該方程式的內在聯系就能夠驅動d4和d5尺寸參數。

圖6 建立變量參數之間的方程式

3.3 插入系列零件設計表

切換到SolidWorks界面，選擇“菜單欄”的【插入】→【系列零件設計表】命令，系統彈出“系列零件設計表”屬性管理器，如圖7所示。

圖7 系列零件設計表生成方法

在“源”項目下，選擇“來自文件”單選按鈕，然后單擊“瀏覽”找出保存的“有肩導柱.xls”Excel文件，在繪圖區會出現在Excel工作表，此時Excel表格就已經生成了系列零件設計表。

關閉Excel表格后，系統彈出信息提示框，提示框中會列出所生成的配置名稱，如圖8所示。此時，系列零件設計表就保存在零件模型中。

圖8 有肩導柱零件生成的配置

3.4 有肩導柱標準件庫的調用

打開有肩導柱的初始幾何模型，單擊配置管理器ConfigurationManager按鈕，SolidWorks界面會出現所有配置名稱。雙擊任一有肩導柱規格代號，系統會自動調用系列零件設計表中相應一組特征尺寸的數值來驅動模型重構，即在原零件基礎上生成新的有肩導柱零件。如圖9所示。

圖9 調用有肩導柱零件

這種調用方法使用戶擺脫了復雜、繁瑣的程序編制過程，簡單易用，具有較高的推廣價值。

4 有肩導柱標準件庫的后期管理

4.1 有肩導柱標準件參數庫的修改

標準件庫建立以后，如果遇到國標修訂、部分參數變化等情況，可以通過在SolidWorks界面修改作為參數庫的Excel工作表，即可實現標準件庫的數據更新。

有時為了文件管理方便，在不打開SolidWorks軟件的情況下，要求對Excel表格所作的任何更改也能夠反映在SolidWorks模型內部的系列零件設計表中。實現這個目的的方法是：用戶建立標準件庫，在使用“插入系列零件設計表”的方法建立配置時，必須在單擊“瀏覽”找出Excel文件前勾選“鏈接到文件”選項，這樣就可以將Excel文件鏈接到零件模型。所以，標準件庫一旦建立，修改數據非常方便，可以長期適用，達到一勞永逸的效果。

4.2 有肩導柱標準件庫的程序驅動

如果設計人員掌握了較多的編程語言知識，具備對模具標準件進行參數化設計的能力，上述塑料模具標準件庫也可以融入程序運行過程，可以顯著提高設計自動化程度，并在設計團隊中實現標準件庫資源共享。

本文采用Visual Basic 6.0作為開發工具，開發了較為簡單的應用程序，達到了不同規格標準件任意調用的目的。

4.2.1 建立人機對話窗口

打開VB文件，設計VB窗體界面。VB窗體界面分為三個部分，左邊部分是為了顯示有肩導柱模型圖像，增加界面直觀性，設置一個圖像框Image和一個標簽Labal，標題為“有肩導柱圖形”。右邊部分是下拉列表框供用戶選擇零件標準件號，設置一個標簽Labal，標題為“有肩導柱國標代號”；一個組合框ComboBox，標題為“請選擇國標代號”，文本框中可以顯示備選的有肩導柱標準件號。底部設置兩個命令按鈕Command，標題分別為“建模”和“退出”。VB窗體界面實際上構成了一個人機對話窗口，如圖10所示。

圖10 設計VB窗體界面

4.2.2 窗體加載事件（Load）

在Form_Load()事件過程中，將有肩導柱標準件庫的所有配置代號添加在組合框ComboBox中，設置了如下程序語句：

4.2.3 “建模”命令按鈕單擊事件（Click）

在Command1_Click()事件過程中，設置了選擇組合框中國標代號并重新建模的程序語句：

有肩導柱調用過程如圖11所示。

圖11 有肩導柱調用過程

5 結束語

利用SolidWorks自身的配置功能，可以使設計人員不通過復雜的SolidWorks二次開發過程，就能很方便地建立起塑料模具標準件庫，實現企業資源共享。標準件庫一旦完成，調用非常方便、準確、快速，并且系列零件設計表中的數據開放性強，便于修改，不涉及復雜的數據庫技術，這種方法在中、小型模具企業有著較高的應用價值。

注釋及參考文獻：

[1]趙弘,周茂軍．基于Pro/E的塑料模具標準件庫開發過程研究[J]．現代機械，2013（3）：35-38．[2]張信群．基于SolidWorks配置功能實現沖模標準模座參數化造型[J]．機電工程技術,2011（4）：45-47．

[3]劉新會,池成忠,張建剛,等．基于UGNX下Mold Wizard模塊的注射模標準件庫開發[J]．模具工業,2012（10）：5-9．

[4]江洪,魏崢,王濤威．SolidWorks二次開發實例解析[M]．北京:機械工業出版社,2004．

[5]趙萬龍．Visual Basic程序設計[M]．北京:中國鐵道出版社,2006．

The Establishment of the Standard Parts Library Of Plastic Mould with the Configuration Functions in SolidWorks

ZHANG Xin-qun
（Chuzhou Vocational&Technical College,Chuzhou,Anhui 239000）

To realize rapid call the three-dimensional model of the standard parts of plastic mould.The complicated methods of secondary development in SolidWorks were abandoned,and the standard parts library was established with the help of Configuration functions in SolidWorks.For example of Shouldered guide pillar,the methods which established the standard parts library were detailedly introduced.The calls of standard are rapid and accurate,and the late management and maintenance are convenient.Conclusion：The design efficiency of plastic mold can be effectively improved.

SolidWorks；configuration；shouldered guide pillar；standard parts

TG385.2；TP391.72

A

1673-1891（2015）03-0020-04

2015-05-22

安徽省2013年度重點科研項目“農業機械設備專用高精度鉚接機的開發”（項目編號：1301033069）。

張信群（1970-），男，安徽滁州人，教授，研究方向：機械、模具設計與制造。