精沖模標準件庫系統的設計與開發

楊紅梅，馮路路

（荊楚理工學院機械工程分院，湖北荊門448000）

CAD/CAM技術在縮短模具生產周期，改善產品質量，減輕勞動強度等方面具有無法比擬的優勢。但是，到目前為止國內還沒有成形的精沖模CAD系統，在模具設計工作中，設計工程師需要做很多重復性的工作，嚴重影響生產效率。根據一類產品的結構特點，提取設計工作的相似點，開發一個專用的、快速設計的精沖模CAD系統是非常必要的。

1 系統的總體結構

設計的精沖模要實現智能的快速設計，需要解決兩個根本問題。CAD在模具設計中的優勢是有目共睹的，所以CAD環境下的設計是該系統開發的根本。在系統設計時首先要保證該精沖模系統可以和SolidWorks軟件無縫集成，系統和開發平臺之間可以信息共享和識別。其次要合理設計系統內部結構，各模塊之間可以實現數據共享和交互。在綜合考慮了這兩項的基礎上，系統總體結構如圖1所示。?

圖1 系統總體結構圖

2 標準件庫的建立

2.1 標準件庫的總體構架

在模具設計中，標準件包括了模架、定位圈、澆口套、推（頂）件桿等。標準件庫將對這些標準件分類管理，包括標準件模型、數據以及存儲位置。通過該系統使用者通過人機交互界面，查詢并調用相關標準件的模型與數據，將其加載并放置在模具合適的位置。

為了實現智能化調用標準件的功能，該系統中標準件庫分為標準件圖形庫和標準件參數庫[1]。標準件圖形庫用于存放參數驅動的標準件模型。標準件參數庫以數據庫的形式存放標準件的相關參數。該系統還需要提供人機交互界面以便設計人員輸入關鍵信息或者進行必要修改。該系統總體框架如圖2所示。

圖2 框架結構圖

2.2 標準件庫模塊的實現

2.2.1 標準件圖形庫

（1）標準件圖形庫的構建

標準件圖形庫由標準件實例庫和用戶自定義特征庫組成。標準件實例庫由精沖模中的各種標準件模板組成。用戶自定義特征庫是用戶自定義特征的集合。特征建模技術和設計過程的全相關技術是三維軟件的主要優勢。另外，SolidWorks為用戶提供了可以二次開發的API接口。設計時通過特征造型技術對標準件建模，并通過參數化對實體模型進行尺寸驅動，從而得到用戶需求的標準件，當生成的標準件模型存入模型數據庫時，其相應的參數即存入標準件參數庫中。關聯技術在三維建模中應用也十分廣泛。當用戶修改產品模型，修訂工藝設計，或是更改模具結構等操作時，模具上與之相關聯的零件或部件也要跟著變更，這樣才能實現模具設計的智能化。零件造型時采用關聯設計就可以自動響應這種變更，從而實現了模具零件部件之間相互匹配，保證了設計結果的一致性。標準件模型庫與標準件參數庫信息相互關聯，當標準件模型庫更新時，標準件參數庫也隨著更新。當手機人員通過人機交互界面選擇了某個標準件及參數，系統將從標準件模型庫以及參數庫找出匹配的標準件調出所需要的標準件。

用戶自定義特征零件庫由用戶通過Soldworks提供的交互式操作界面實現增加、刪除、更新以及調出等動作。

（2）標準件圖形庫的存儲

為了便于查找和管理，標準件在圖形庫中按照功能存儲，并按標準件的主要特征進行索引。圖形的功能儲存方式與與模具知識及相關規則的表現形式相一致，標準件庫中標準件結構一目了然，檢索和調用起來簡捷方便。

2.2.2 標準件參數庫

標準件涉及多類零件，而每類零件的數據參數信息眾多。因此需要有一個參數庫來管理和儲存標準件的形狀尺寸信息。Excel作為一種ODBC數據庫系統，不僅簡單易用，且穩定可靠。因此該標準件庫系統采用Excel作為標準件參數庫。在Excel創建參數庫時，首先要對標準零件建模的特征進行分析，明確該標準件模型需要哪些參數驅動，再是對這些特征參數進行排序，主要參數在前，次要參數在后。在Excel標準，數據相應按照這一次序排布。其具體步驟如下：首先通過Solidworks三維軟件創建全參數化的標準件模型，提取該模型關鍵參數，然后將這些關鍵參數與該零件對應的外部電子表格信息進行關聯，這樣三維模型與電子信息可以實現相互聯動。當用戶修改模型或者電子信息的任何一個，另外一個將隨之更新，大大減少了修改參數的工作量，并可以避免人為的誤操作[2]。

2.2.3 標準件庫的驅動

為便于程序調用標準件參數庫中的參數達到驅動標準零件模型的目的，在該系統中標準件庫參數庫采用樹形儲存結構。Excel表的第一級目錄指向標準件選取的標準，比如國家標準、MISUMI標準等；第二級目錄是該標準下精沖模中的標準件，以及該標準件的模型、存儲信息、位圖等；第三級目錄為該標準件的主要參數，為系統改變標準件尺寸與樣式提供依據[3]。該系統標準件參數庫結構形式如圖3所示。

圖3 參數庫結構圖

2.2.4 標準件信息的管理

標準件信息管理系統與一般的數據管理系統不同的是，它不僅包含了普通的數據管理技術，還包括標準件參數化、特征參數編碼、裝配與定位等。

標準件信息管理主要是對圖形庫和參數庫的信息管理[4]。標準件圖形庫的信息管理需要完成標準件實例的查詢檢索、調用、擴充等。對參數庫的管理則要完成標準件參數信息更新等。

3 結束語

通過精沖模標準件CAD系統進行模具設計，可以提高設計水平，減少重復設計，實現模具設計的智能化。

[1]曹小平，陳 磊，郝貴欣.噴管擴張段旋壓模具智能設計系統研究[J].火箭推進，2015（5）：83-87.

[2]索 超，李玉翔，林樹忠.基于VB語言對SolidWorks參數化設計的二次開發[J].制造業自動化，2013（3）：137-140.

[3]程亭森.基于SolidWorks二次開發的輪轂軸承CAD/CAE一體化系統研究與開發[D].重慶：重慶理工大學，2016.

[4]曾 凡，胡鑒源，李 涉.基于VB的SolidWorks二次開發[J].機電工程技術，2015（08）：153-157.