精冲模标准件库系统的设计与开发

杨红梅，冯路路

（荆楚理工学院机械工程分院，湖北荆门448000）

CAD/CAM技术在缩短模具生产周期，改善产品质量，减轻劳动强度等方面具有无法比拟的优势。但是，到目前为止国内还没有成形的精冲模CAD系统，在模具设计工作中，设计工程师需要做很多重复性的工作，严重影响生产效率。根据一类产品的结构特点，提取设计工作的相似点，开发一个专用的、快速设计的精冲模CAD系统是非常必要的。

1 系统的总体结构

设计的精冲模要实现智能的快速设计，需要解决两个根本问题。CAD在模具设计中的优势是有目共睹的，所以CAD环境下的设计是该系统开发的根本。在系统设计时首先要保证该精冲模系统可以和SolidWorks软件无缝集成，系统和开发平台之间可以信息共享和识别。其次要合理设计系统内部结构，各模块之间可以实现数据共享和交互。在综合考虑了这两项的基础上，系统总体结构如图1所示。?

图1 系统总体结构图

2 标准件库的建立

2.1 标准件库的总体构架

在模具设计中，标准件包括了模架、定位圈、浇口套、推（顶）件杆等。标准件库将对这些标准件分类管理，包括标准件模型、数据以及存储位置。通过该系统使用者通过人机交互界面，查询并调用相关标准件的模型与数据，将其加载并放置在模具合适的位置。

为了实现智能化调用标准件的功能，该系统中标准件库分为标准件图形库和标准件参数库[1]。标准件图形库用于存放参数驱动的标准件模型。标准件参数库以数据库的形式存放标准件的相关参数。该系统还需要提供人机交互界面以便设计人员输入关键信息或者进行必要修改。该系统总体框架如图2所示。

图2 框架结构图

2.2 标准件库模块的实现

2.2.1 标准件图形库

（1）标准件图形库的构建

标准件图形库由标准件实例库和用户自定义特征库组成。标准件实例库由精冲模中的各种标准件模板组成。用户自定义特征库是用户自定义特征的集合。特征建模技术和设计过程的全相关技术是三维软件的主要优势。另外，SolidWorks为用户提供了可以二次开发的API接口。设计时通过特征造型技术对标准件建模，并通过参数化对实体模型进行尺寸驱动，从而得到用户需求的标准件，当生成的标准件模型存入模型数据库时，其相应的参数即存入标准件参数库中。关联技术在三维建模中应用也十分广泛。当用户修改产品模型，修订工艺设计，或是更改模具结构等操作时，模具上与之相关联的零件或部件也要跟着变更，这样才能实现模具设计的智能化。零件造型时采用关联设计就可以自动响应这种变更，从而实现了模具零件部件之间相互匹配，保证了设计结果的一致性。标准件模型库与标准件参数库信息相互关联，当标准件模型库更新时，标准件参数库也随着更新。当手机人员通过人机交互界面选择了某个标准件及参数，系统将从标准件模型库以及参数库找出匹配的标准件调出所需要的标准件。

用户自定义特征零件库由用户通过Soldworks提供的交互式操作界面实现增加、删除、更新以及调出等动作。

（2）标准件图形库的存储

为了便于查找和管理，标准件在图形库中按照功能存储，并按标准件的主要特征进行索引。图形的功能储存方式与与模具知识及相关规则的表现形式相一致，标准件库中标准件结构一目了然，检索和调用起来简捷方便。

2.2.2 标准件参数库

标准件涉及多类零件，而每类零件的数据参数信息众多。因此需要有一个参数库来管理和储存标准件的形状尺寸信息。Excel作为一种ODBC数据库系统，不仅简单易用，且稳定可靠。因此该标准件库系统采用Excel作为标准件参数库。在Excel创建参数库时，首先要对标准零件建模的特征进行分析，明确该标准件模型需要哪些参数驱动，再是对这些特征参数进行排序，主要参数在前，次要参数在后。在Excel标准，数据相应按照这一次序排布。其具体步骤如下：首先通过Solidworks三维软件创建全参数化的标准件模型，提取该模型关键参数，然后将这些关键参数与该零件对应的外部电子表格信息进行关联，这样三维模型与电子信息可以实现相互联动。当用户修改模型或者电子信息的任何一个，另外一个将随之更新，大大减少了修改参数的工作量，并可以避免人为的误操作[2]。

2.2.3 标准件库的驱动

为便于程序调用标准件参数库中的参数达到驱动标准零件模型的目的，在该系统中标准件库参数库采用树形储存结构。Excel表的第一级目录指向标准件选取的标准，比如国家标准、MISUMI标准等；第二级目录是该标准下精冲模中的标准件，以及该标准件的模型、存储信息、位图等；第三级目录为该标准件的主要参数，为系统改变标准件尺寸与样式提供依据[3]。该系统标准件参数库结构形式如图3所示。

图3 参数库结构图

2.2.4 标准件信息的管理

标准件信息管理系统与一般的数据管理系统不同的是，它不仅包含了普通的数据管理技术，还包括标准件参数化、特征参数编码、装配与定位等。

标准件信息管理主要是对图形库和参数库的信息管理[4]。标准件图形库的信息管理需要完成标准件实例的查询检索、调用、扩充等。对参数库的管理则要完成标准件参数信息更新等。

3 结束语

通过精冲模标准件CAD系统进行模具设计，可以提高设计水平，减少重复设计，实现模具设计的智能化。

[1]曹小平，陈 磊，郝贵欣.喷管扩张段旋压模具智能设计系统研究[J].火箭推进，2015（5）：83-87.

[2]索 超，李玉翔，林树忠.基于VB语言对SolidWorks参数化设计的二次开发[J].制造业自动化，2013（3）：137-140.

[3]程亭森.基于SolidWorks二次开发的轮毂轴承CAD/CAE一体化系统研究与开发[D].重庆：重庆理工大学，2016.

[4]曾 凡，胡鉴源，李 涉.基于VB的SolidWorks二次开发[J].机电工程技术，2015（08）：153-157.