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(chǎng)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OLE Automation的編程接口API(Application Programming Interface,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)OLE Automation接口技術(shù)

　　OLE(Object Linking Embedding對(duì)象鏈接和嵌入)是Microsoft Windows系統(tǒng)和Visual Basic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OLE Automation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DLL

　　DLL(Dynamic Link Library,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

　　以電話機(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)?進(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?選擇模具設(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?確定型腔數(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?選擇和確定模架.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?生成澆注系統(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?生成頂出系統(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?溫度調(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?完整的電話機(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)完成的電話機(jī)殼塑料模具的3D總體結(jié)構(gòu)圖.

　　(11)工程圖的生成

　　模具3D總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后,S3DMAD系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要生成所有零件部件的零件工程圖和裝配工程圖,并將工程圖按照要求的方式保存或輸出(如圖8所示).并可以根據(jù)CAM加工的要求,構(gòu)建和輸出3D零件數(shù)控加工所需要的實(shí)體模型文件,供CAM系統(tǒng)數(shù)控編程功能模塊編程需要.

　　5結(jié)束語

　　在智能注塑模具CAD系統(tǒng)開發(fā)過程中,采用SolidWorks為支撐平臺(tái),以Microsoft面向?qū)ο缶幊痰腛LE Automation技術(shù)為核心,采用基于特征的三維實(shí)體建模技術(shù),突破了傳統(tǒng)注塑模具CAD通過人工進(jìn)行判斷、分析,人工進(jìn)行結(jié)果反饋的障礙.本系統(tǒng)軟件雖然是CAD二次開發(fā)軟件,但完全是一個(gè)獨(dú)立可靈活移植、以SolidWorks為平臺(tái)的插件模塊,其功能強(qiáng)大.運(yùn)用智能專家系統(tǒng),不但提高了注塑模具的設(shè)計(jì)效率,而且使模具設(shè)計(jì)結(jié)果更加準(zhǔn)確合理.