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注塑模具参数化可重用三维零件库开发

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2019年01月29日浏览:1155

模具号称工业之父,是制造业的基础。我国模具行业起步较晚,设计制造水平较技术发达国家要低许多。而且我国目前模具标准化水平低,企业多处于自产自配的状态。就目前在我国模具行业中应用最广泛的两款软件——NX和Creo而言,虽然它们具有强大的模具设计功能,但由于它们自带的注塑模具标准件采用的标准与我国国家标准不符,因此我国的设计人员无法重用注塑模具标准化零部件,每一次都要重新建模,造成模具生产周期过长。

为此,作者在NX软件平台上,结合具体的应用需求,以VisualC++6.0为开发语言,综合利用NX提供的开发工具:NX/Open MenuScript、NX/OpenUlStyler、NX/Open API,进行NX二次开发,建立符合国标、适合我国企业应用的通用类型的注塑模具三维零件库。在这个系统中,用户在相应的零部件操作界面中只需选择一组标准参数或自定义一组参数值,即可实现该零部件的三维模型参数化驱动和可重用功能,具有良好的人机交互性,避免了大量的重复性建模工作,极大地节省了设计人员的时间和精力,有效缩短了模具的生产周期。

1 注塑模具零部件参数化技术

参数化设计是根据零件的相似性特点,在已有零部件模型形状的基础上,用一组尺寸参数和约束来定义该几何图形的形状,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制,当尺寸或约束发生改变时,对应的几何图形也会发生变化,从而达到参数化驱动和重用该几何图形的目的。目前常用的参数化设计有图形交互设计和编程两种方法。

参数化编程方法主要有3种:(1)利用NX/OpenAPI进行参数化设计,通过修改已存在的表达式来改变几何特征的参数,然后利用函数UF—MODL—update更新模型,生成新的几何特征;(2)利用NX/OpenGrip进行参数化设计,通过寻找模型上的关键点或根据数学方程求得关键点,再把关键点连成线,把线构成面,然后由面生成体。这种方法简单、易用;(3)利用NX/Open API和NX/Open Grip混合编程进行参数化设计,该方法结合两者的优点,充分发挥两者的优势,可以在短时间内完成参数化设计。

作者采用的是三维模型与程序控制相结合的方法,首先通过NX建模平台来创建三维主模型作为种子文件,根据设计需要在已创建的三维主模型基础上,建立一组用来控制三维主模型形状和大小的设计参数;然后建立数据库,利用Visual c++6.0和NX提供的二次开发工具NX/Open API进行参数化应用程序设计。在程序设计过程中,首先获得几何特征的参数,查找已存在的表达式的数值,然后通过修改表达式来改变参数值.最后把对参数的修改反映到主模型上进行模型的更新,从而实现三维模型的参数化驱动和图形的可重用功能。其基本设计流程如图1所示。

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图1 参数化设计流程图

2 注塑模具三维零件库的开发与实现

在参数化驱动实现过程中,并不是说把各种各样的标准件逐个建模进行存档,使用时再按照需要进行提取,而是由注塑模具零部件的主模型和参数数据库共同组成三维零件库。其方法是先将注塑模具零部件进行分类;然后利用NX提供的二次开发工具NX/Open Menu.Script创建用户菜单,如图2所示;接着对每一类形状相近、尺寸不同的零件建造一个三维模型作为主模型;最后建立数据库,将注塑模具零部件中的设计参数以数据的形式存储在数据库中,通过参数化应用程序访问数据库中的数据,来进行三维零部件主模型的参数化驱动,从而实现注塑模具零部件的可重用功能。

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图2 用户菜单

2.1 标准零部件三维主模型的建立

在参数化驱动实现过程中,首先要针对注塑模具零部件中每一类的相似零部件建立一个可参数化驱动的三维主模型,作为相似零部件参数化驱动的模板。在该模型创建过程中,要通过表达式来定义和控制主模型部件特征的数值或尺寸,这是因为表达式是NX内部用于建立参数化关系的一种机制,当使用表达式控制的尺寸发生变化时,相应的部件特征也会自动更新,从而可实现三维主模型的参数化驱动功能。以注塑模具零件钩形拉料杆为例,在创建过程中,需要参数化的尺寸要通过表达式来控制,如图3所示,最后获得的零件模型如图4所示。

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2.2 数据库的创建

数据库是存储数据信息的仓库,它是将现实世界中的信息以计算机所能识别的数据模型存储于计算机中,为用户提供数据服务的数据集合。数据库的性质是由所采用的数据模型来决定的,常用的数据模型主要有层次模型、网状模型和关系模型,其中应用最广泛的是关系模型。在数据库和用户之间存在着数据库管理系统,用户通过操作数据库管理系统可以对数据库中的数据进行定义与访问,并能对数据的安全性、有效性等进行有效的控制。目前常用的数据库管理系统有Access、SQL Server和Fox pro等,在此作者采用的是Access数据库管理系统。以钩形拉料杆为例,在Access中创建的数据库中的表结构如图5所示,添加数据后保存完成数据库的建立。

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图5 数据库表结构

2.3 三维零件库的实现

通过上述过程,可完成注塑模具三维零件库的创建,实现对一系列注塑模具零部件的参数化驱动和可重用功能。以注塑模具零部件中钩形拉料杆为例,其参数化操作界面如图7所示。用户可在参数列表中自定义参数,也可点击尺寸库按钮进入数据库操作界面(如图6所示),在数据库中选择一组参数,点击确定,即可生成所需要的图形,如图8所示。而且通过Visual C++的进一步编程,将会实现对标准模架的整体调用。

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图6 数据库操作界面

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3 结束语

在NX的基础上,利用VC++6.0和NX/OPEN二次开发工具,创建出可自动加载到NX软件中的注塑模具三维零件库,实现注塑模零部件的参数化驱动和可重用功能。人机交互界面友好,操作简单,调用方便,而且通过充分发挥Visual C++语言的优势,可实现更复杂的功能如标准模架的整体调用。该系统采用的参数化驱动和可重用技术,避免了注塑模标准零部件的重复建模工作,降低了设计人员的劳动强度,使模具设计往智能化方向发展,有效提高了模具设计效率,大大缩短了模具制造周期。

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