（机械电子工程专业论文）基于ug二次开发的注塑模具标准件库的研究与开发.pdf

武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 注塑产品涉及到社会生产和人民生活的方方面面，如汽车、医疗、家用电器、食品等 方面都大量使用注塑产品。随着经济的增长，对注塑产品的需求越来越多，对模具设计人 员的设计速度也提出了更高的要求。注塑模具标准件作为注塑模具设计中的重要组成部 分，对整个设计周期起着重要作用。 如今，为保证注塑模具设计质量和加工精度，提高生产效率，模具c a d 技术的应用己 必不可少。但是，目前的c a d 平台大多以通用性应用为原则，在进行注塑模具设计时，仍 采用传统的设计方式，这样不仅设计效率低、繁琐，而且使结构设计成为注塑模具设计的 一个薄弱环节。另外，注塑模具中的零件大多是已经系列化的标准件，比如：螺钉、导柱、 导套等。如果采用手工方式创建这些标准件模型，不仅增加了设计人员的重复性工作，而 且容易造成人为错误。因此，在通用c a d 平台上进行二次开发，建立注塑模具标准件库， 实现注塑模具的快速设计己势在必行。 在此背景下，通过分析标准化在注塑模具设计中的应用现状、国内外注塑模具c a d 技 术发展现状以及u g - - 次开发技术后，提出了基于u g - - 次开发的注塑模具标准件库的建立思 路，采用参数化建模方式，建立了注塑模具标准件模板零件库，设计了用户界面和应用程 序。 该注塑模具标准件库以v s 2 0 0 5 为开发工具，采用u g o p e na p i 内部模式开发，在u g 启 动时应用程序会自动加载n u o 运行空间中，从而实现了与u g 的无缝集成。该库具有友好的 人机交互界面，操作方便，定位准确，不仅将设计人员从繁琐的标准件重复建模工作中解 救了出来，而且提高了生产效率，减少了人为因素带来的错误。 关键词：注塑模具标准件库模具c a du g o p e n a b s t r a c t i n je c f i o np r o d u c t sr e l a t e dt oa l la s p e c t so fs o c i a lp r o d u c t i o na n dp e o p l e sl i v e s ，i ti sw i d e l y u s e di na u t o m o t i v es u p p l i e s ，m e d i c a la p p l i a n c e ，h o u s e h o l da p p l i a n c e ，f o o da n ds oo n w i t ht h e i n c r e a s i n go fe c o n o m y , m o r ea n dm o r ei n j e c t i o np r o d u c t s o r ed e m a n d e da n dt h es p e e do f d e s i g ni sr e q u e s tt oi m p r o v e i n je c t i o nm o l ds t a n d a r dp a r tl i b r a r ya sa i li m p o r t a n tc o m p o n e n tm t h ei n j e c t i o nm o l dh a sas t r o n gi n f l u e n c et ot h ed e s i g n w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc a dt e c h n o l o g y , t h ea p p l i c a t i o no fc a d f o rm o l dh a sb e e na n e f f e e t i v ew a yt oi m p r o v et h eq u a l i t ya n de f f i c i e n c yo fm o l dd e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g h o w e v e r , t h em o l dd e s i g nb a s e do nc a dp l a t f o r mf o c u s e so nt h ec o n l l n o np r o b l e m sp r e s e n t l y , t h es t r u c t u r ed e s i g no fi n j e c t i o nm o l dh a sb e c o m eaw e a ks e c t i o n , b e c a u s ei th a sb e e ns t i l lu s e d o fat r a d i t i o n a lw a yw h i c hi sl o w e f f i c i e n c ya n dc o m p l i c a t e d o n 恤o t h e rh a n d ，t h ep a r t si nt h e i n j e c t i o nm o l da r eu s u a l l ys e r i a l i z e ds t a n d a r dp a r t si n c l u d i n gs c r e w , g u i d ep i l l a r , g u i d es l e e v e a n ds oo n i ft h es t a n d a r dp a r t sa r ed e s i g n e dm a n u a l l y , i tm a yr e s u l ti nal a r g en u m b e ro f r e p e a r e dd e s i g nw o r ka n dh u m a nm i s t a k e t h e r e f o r e ，i ti si m p o r t a n tt o b u i l di n j e c t i o nm o l d s t a n d a r dp a r tl i b r a r yo nt h eg e n e r a lc a dp l a t f o r mt or a i s ed e s i g ne f f i c i e n c y u n d e rt h i sb a c k g r o u n d , t h ea p p l i c a t i o no f s t a n d a r d i z a t i o ni n 竭e c t i o nm o l d ，t h ed e v e l o p m e n t o fc a df o rm e c t i o nm o l da th o m ea n da b r o a da n dt h et e c h n o l o g yo fr e - d e v e l o p m e n tb a s eo n u gw e r er e s e a r c h e dc o m p r e h e n s i v e l y a n da nm j e c t i o nm o l ds t a n d a r dp a r tl i b r a r y w a s e m b e d d e d t h i sl i b r a r yu s e dp a r a m e t e r i z e dd e s i g n i n gw a yt ob u i l dt e m p l a t ep a r t s ，a n d a f r i e n d l yu s e r si n t e r f a c ew a sd e v e l o p e d t h ei n j e c t i o nm o l ds t a n d a r dp a r tl i b r a r yw a sb u i l tw i t ht h ed e v e l o p m e n tt o o lo fv s 2 0 0 5a n d w a sd e v e l o p e db yi n t e r n a lm o d e s oi t c a nb ee a s i l yl o a d e di n t ou gr u n n i n gs p a c e ，a n d p e r f e c t l yi n t e g r a t e dw i t hu c tt h el i b r a r yh a saf r i e n d l yi n t e r f a c e ，e a s yo p e r a t i o na n d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g i tc a nn o to n l yl i b e r a t ed e s i g n e r sf o r mc o m p l i c a t e dd e s i g nw o r k ，b u ta l s or a i s e p r o d u c te f f i c i e n c ya n dr e d u c eh u m a n m i s t a k e k e yw o r d ：i n j e c t i o nm o l d ，s t a n d a r dp a r tl i b r a r y ，d i ec a d ，u g o p e n 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 第一章绪论弟一旱珀记 1 1 引言 模具是用来成型物品的重要工艺设备。在国民经济的各个方面，模具都得到了非常广 泛的应用，比如：机械、汽车、航空航天、船舶等领域。如今，被称为“现代工业之母” 的模具工业的发展水平已成为衡量一个国家制造业技术水平的重要标志之一u 儿引。 伴随着近三十年来塑料制品在人们日常生活及国民经济等方面的广泛应用( 如图1 1 所示) ，注塑模具工业的发展十分迅速，它直接影响着人们的日常生活以及国家工业的发 展水平。然而，随着这些发展对注塑产品需求的增多，使得注塑模具的更新速度不断加快， 从而对注塑模具的设计效率和设计水平提出了更高的要求。为了适应这种客观实际的要 求，作为注塑模具设计中的重要技术，注塑模具c a d 技术也在不断的发展。 图1 1 塑料产品 1 2 注塑模具c a d 技术发展概况 1 2 1c a d 技术在注塑模具设计中的应用 c a d ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，计算机辅助设计) 是指在设计活动中，以计算机和 图像处理设备作为工具，帮助工程技术人员进行一系列设计工作的总和n 1 。计算机辅助设 计是将人和计算机有效的融合到一起，然后发挥各自所长的一种设计方式。在设计过程中， 首先由人进行创造性思维活动，构思总体设计方案，提出设计原理，并对其进行分析，然 后将它们转换成计算机可以解析的数学模型h 3 。 c a d 技术诞生于2 0 世纪5 0 年代末期瞄引。6 0 年代后，c a d 技术有了比较大的发展， 这主要是因为计算机软硬件技术的不断发展使人们在计算机屏幕上进行绘图成为可能。然 而，此时的c a d 技术还是二维的，它主要用传统的三视图方式来描述零部件信息，并通过 第2 页 武汉科技大学硕士学位论文 图纸进行交流。2 0 世纪6 0 年代末，便出现了三维c a d 系统，虽然也只是简单的线框模式， 但对设计效率有了很大提高。进入7 0 年代后，随着飞机和汽车工业的高速发展，c a d 技 术也有了很大飞跃。法国达索飞机制造公司为了解决实际生产中出现的大量曲面问题，推 出了三维曲面造型系统c a t z a 。该系统为人类带来了第一次c a d 技术革命，首次实现了在 计算机内比较完整地描述零件的主要信息 1 。 从2 0 世纪5 0 年代开始，c a d 技术就在模具工业中得到了应用。n 6 0 年代末期，随着 模具c a d 技术的不断完善，便出现了许多模具c a d 专用系统。至i s j 2 0 世纪8 0 年代时，模具c a d 技术已在冷冲模、塑料注塑模和压铸模的设计与制造中得到了广泛应用。 模具c a d 按照材料加工工艺方法的不同一般可以分为：注塑成型模具c a d 、铸造成型 c a d 、塑性成形模具c a d 等。2 0 世纪8 0 年代以来，注塑模具c a d 技术便被广泛应用于实际生 产中。在传统注塑模具结构设计中，模具设计人员首先根据产品结构图对模腔尺寸进行计 算，并由此得到模腔图形，然后，通过进行型腔布置、标准模架选择、流道设计、顶出机 构设计、冷却系统设计、总装图设计等设计部分，最后完成注塑模具总装图、部装图和零 件图的绘制。由于大多数注塑模具零件结构形状很复杂，采用传统手工设计方式不仅繁琐， 而且浪费时间，所以利用计算机辅助设计工具来进行注塑模具结构设计就很有必要了呻3 。 目前，设计人员采用注塑模具c a d 系统主要进行以下工作： ( 1 ) 创建产品几何模型，分析塑料制品的结构特点，建立产品的几何模型； ( 2 ) 生成型腔表面形状，分析塑料制品的成型收缩率、模具的磨损量和加工精度等 对注塑模具型芯和型腔表面的影响，获取型芯和型腔表面； ( 3 ) 布置模具机构，根据零部件间的相对关系及注塑模具设计规则，引导注塑模具 设计者布置型腔的数量及位置，设计浇注系统、冷却系统和推出机构等； ( 4 ) 生成模具总装图，根据所选模架结构和型腔布置生成模具总装图； ( 5 ) 生成模具零件图，根据模具总装图以及零件库完成模具零件的绘图和尺寸标注： ( 6 ) 选择注塑工艺条件及材料，根据注塑模具设计者输入的参数及优化算法，向设 计者提供有关型腔填充时间、熔体成型温度及最佳材料的参考值； ( 7 ) 模拟注塑流动及包压过程，采用有限元分析方法模拟熔体的充模和包压过程， 为注塑模具设计者提供熔体在浇注系统和型腔中的流动过程状态图； ( 8 ) 分析冷却过程，分析熔体在型腔中的非稳态的冷却过程，有助于缩短模具冷却 时间、改善注塑制品在冷却过程中的温度不均匀性； ( 9 ) 力学分析，采用有限元分析法计算注塑模具在注塑成型过程中最大的变形和应 力，保证注塑模具在工作时具有足够的刚度和强度。 1 2 2 注塑模具c a d 技术国外研究与应用现状 随着注塑模具工业和计算机技术的高速发展，国外注塑模具c a d 技术的发展也相当迅 速。2 0 世纪7 0 年代，已能成功采用c a d 技术进行熔体二维流动情况分析。到8 0 年代， 又可以采用有限元分析法进行熔体三维流动过程分析，并输出具有参考价值的数据参数， 帮助设计人员在注塑模具制造前进行模具检验与修改西1 0 瑚3 。 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 国外比较有代表性的注塑模具c a d 系统有： u g 公司推出的注塑模具自动化设计模块m o l dw i z a r d ( m w ) 。该模块模拟手工操作进 行注塑模具设计的整个流程，引导设计人员进行注塑模具设计。只要知道产品三维造型， 该模块就能根据设计原则，设计出一套符合要求的注塑模具。 美国g r a t e k 公司推出的注塑模具c a d c a e c a m 系统。该系统涉及到注塑模具设计的 工具很全面，主要产品有：标准模架选择软件、流体流动二维分析软件、流体流动三维有 限元分析软件等。 英国d e l c a m 公司d e l c a m 软件中的p o w e r s h a p e 插件。该插件可以帮助设计人员完成注塑 产品三维模型的建立到注塑模具分模整个过程。 s o l i d w o r k s 公司推出的i m o l d 插件。该插件提供了一系列注塑模具设计工具，使设计 人员能使用单一、完整的资料完成整个注塑模具的设计。 美国参数化技术公司( p a r a m e t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ，简称p t c ) 的p r o e n g i n e e r 系统。该系统包括p r o m o l d e s i g n ( 注塑模、压铸模、锻模设计) 、p r o d i e f a c e ( 冲 压模设计) 、e x p e r tm o l db a s ee x t e n s i o n ( e m x 模架专家库) 和m o l d f i i i i n g s i m u l a t i o n o p t i o n ( 注塑模具流动分析功能包) 等。 1 2 3 注塑模具c a d 技术国内研究与应用现状 我国在注塑模具c a d 方面的研究起步较国外要晚一些。到2 0 世纪7 0 年代，我国部分 大型企业才陆续从国外引进一些c a d 系统。同时，国内一些高等院校才开始着手注塑模具 c a d 技术方面的研究与开发。随后，国家开始重视这方面的研究，并在“十一五”期间， 提出了需要重视模具生产标准化、专业化和商品化等方面的发展。这些要求也有效的促进 了我国注塑模具c a d 技术的发展，并取得了一些成果： 华中科技大学在注塑模具c a d 技术方面作了很多研究性工作，特别是在注塑模熔体流 动分析和冷却分析方面。并于2 0 0 5 年推出了一套实用性很强的注塑模具c a d c a e c a m 系 统。 上海交通大学以p r o e 设计平台为工具，首次将人工智能技术融入到注塑模具c a d 系统中，并在此基础上开发了一套智能注塑模具设计系统n 2 l 。 浙江大学采用特征造型技术实现了注塑模具型腔的快速成型，并基于u g i i 开发了注 塑模具c a d c a m 系统。 大连理工大学针对注塑模具设计的特点，以a u t o c a d 2 0 0 0 为开放平台，结合v b 开发 工具开发了基于网络的注塑模具c a d 系统n 引。 总体来说，目前我国的注塑模具c a d 技术有了很大的发展。虽然研究成果和应用水平 有了提高，但距离国外先进技术还有一段距离。因此，我国在注塑模具c a d 技术方面的研 究还需进一步的深入。 1 3 注塑模具设计中的标准化 1 3 1 标准化在注塑模具设计中的作用 标准化是产品生产实现现代化的必经之路。现在，在进行产品设计时，使用标准件的 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 多少己成为衡量一个国家或企业设计水平的重要指标。为了更好的规范标准化的发展，各 种组织相继成立，同时发布了一系列的标准。1 9 8 0 年，代号为i s o t c 2 9 s c 8 的国际模具 标准化组织正式成立。自1 9 8 2 年以来，该组织已经发布了1 8 项国际模具技术标准。为了国 内模具行业的健康发展，我国也制定了一系列关于注塑模具设计生产的标准n 到。 注塑模具设计标准化体系内容主要包括：注塑模具整体设计流程评审规范；注塑模具 零件设计规范；注塑模具结构审查规范；注塑模具输出规范；注塑模具设计更改规范等n 副。 注塑模具设计标准化的实施有助于提高注塑模具设计效率，保证制造质量，降低零部 件不合格率；并可提高协作设计能力、减少模具生产时间口6 1 。有关资料显示：采用注塑 模具标准化生产后，可使注塑模具的加工时间节约2 5 4 5 ，并能缩短注塑模具生产周期 3 0 “4 0 n 。由此可见，模具标准化对注塑模具设计具有重要的意义。 1 3 2 注塑模具标准件的开发与应用概述 注塑模具标准件主要包括通用标准件和企业自定义标准件n 引。通用标准件主要指由各 种标准化组织定义规范的标准件，由专业化的标准件生产商提供。主要注塑模具标准件提 供商有美国的d m e 、日本的f u t a b a 等。而企业自定义标准件是企业在长期的模具生产过程 中对一些零部件的进行了标准化，从而形成了适合自身生产的标准件系列，如滑块组件、 斜导柱、限位块等。 国外对注塑模具标准件开发工作十分重视，比如日本、美国、德国进行注塑模具标准 件开发工作己有1 0 0 年的历史。而我国由于注塑模具标准化实施时间较晚，从而造成实际 应用中的标准件品种、规格不齐，质量不高等弊端n 9 | 。 目前，基于c a d 平台进行注塑模具标准件开发主要有两种方式：一种是从底层重新开 发c a d 软件，完全脱离现有设计平台，这种方式开发起来比较困难：另一种是在通用c a d 平台上采用二次开发技术进行开发口引。通过后一种方式建立的标准件库，不仅可以继承原 有设计平台的功能和风格，还可以根据用户的定制化需求进行开发，从而提高开发效率， 降低开发成本。 标准件库建立完成后，设计者就可以很方便的从标准件库中调用所需标准件，然后装 配到指定的位置。这样既可以减少设计人员大量的重复性工作，又可以保证设计的效率。 随着注塑模具的不断发展，对标准件的需求必将越来越大，而注塑模具标准件库的推广又 会进一步促进注塑模具的发展。 1 4 课题背景、研究意义及本文研究内容 随着c a d 技术的快速发展，注塑模具设计实现计算机化己成为注塑模具企业的发展趋 势。目前，注塑模具企业使用较多的3 d 设计软件主要有u g 、p r o e n g i n e e r ，s o l i d w o r k s 等。在传统注塑模具设计中，标准件的重复使用量很大，并且结构形式多样，故在设计时 花费了设计人员大量的精力，而且影响了模具的整体设计速度乜。然而，目前注塑模具企 业采用的3 d 软件附带的注塑模具标准件库又不能很好的适应企业的生产需要，因此，很 有必要在目前广泛使用的软件平台上开发一套符合企业自身生产需要的注塑模具标准件 库。三维设计软件u g 是注塑模具行业广泛使用的c a d 软件之一，因此，在u g 软件平台上 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 开发符合企业自身生产需要的注塑模具标准件库具有很大的应用空间。 本文以三维软件u g 作为二次开发平台，结合计算机辅助设计和注塑模具设计中对标 准件设计的实际情况，建立了一套注塑模具标准件库。主要内容如下： 第一章主要介绍了c a d 技术的发展及其在注塑模具设计中的应用，叙述了注塑模具 设计中使用标准件的作用及应用现状，阐述了本论文课题的研究意义。 第二章主要介绍了u g 二次开发技术以及u g 标准件库的一些创建方法。 第三章主要介绍了注塑模具设计的设计步骤及标准件分类情况，分析实际需求确定 注塑模具标准件库的设计方案以及实现该方案所应用的关键技术。 第四章主要叙述了注塑模具标准件库各个模块的实现步骤与方法。 第五章通过两个实例来验证注塑模具标准件库的运行情况。 第六章全文总结，并指出本标准件库可继续开展的工作。 1 5 本章小结 本章结合c a d 技术目前国内外的发展情况以及标准件在注塑模具设计中的应用提出 了课题的研究背景、意义和研究内容。 第6 页武汉科技大学 硕士学位论文 第二章u 6 及其二次开发技术 2 1u g 软件概述 u g 起源于美国麦道( 旧) 飞机公司，1 9 9 1 年1 1 月被美国通用汽车公司e d s 分部兼并， 并于2 0 0 7 年被西门子自动化与驱动集团收购，同时公司更名为u g sp l m 软件公司( u g sp l m s o f t w a r e ) 幢引。如今，u g 不仅是一套集c a d c a e c a m c a p p 为一体的大型三维产品设计 软件，而且也是当今世界比较流行的计算机辅助设计、制造和分析软件之一，广泛应用于 机械、汽车、模具和航空航天等领域。u g 是1 9 9 0 年进入中国市场的，虽然进入时间比较 晚，但在各行各业得到了广泛的应用，特别是在模具行业。 u g 十分重视产品创新，为此特别强调：创新要基于知识、产品和过程。u g 的创新开 发技术和手段主要包括：全相关、全集成、前瞻性和知识工程( k b e ) 。 ( 1 ) 全相关，产品不仅内部尺寸大小，而且结构形状都保持相关性。即不管是概念 设计、工业设计( c a i d ) 和机构设计( c a d ) ，还是工程分析( c a e ) 与数控编程( c a m ) 中 任一环节发生变化都会引起其他过程的做出相应更新。 ( 2 ) 全集成，将c a x 、p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，产品数据管理) 、r e ( r e v e r s e e n g i n e e r i n g ，逆向工程) 、f m ( f i n a n c em a n a g e m e n t ，财务管理) 、e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ，企业资源计划) 等数据信息与系统集成起来；总体方案设计、概念设计、细节 设计等过程的集成；不仅企业内各部门之间信息集成，而且企业与配套销售商、供应商之 间信息集成。 ( 3 ) 前瞻性，在产品设计阶段利用虚拟、可视化、数字化技术对产品进行工程分析、 设计优化和模拟仿真。为此，u g 公司不仅与世界上一流的工程分析公司建立了长期合作 关系，在u g 中含有与这些分析系统无缝集成的高精度接口，而且还将这些分析系统( 如 a n s y s ，a d a m s 和m o l df l o w 等) 的部分功能直接植入到了u g 的分析应用模块中。 ( 4 ) 知识工程，如今随着c a x 技术的不断发展，产生了一种以知识驱动为基础的新 型设计方法，简称知识工程k b e ( k n o w l e d g eb a s e de n g i n e e r i n g ) 。它将人工智能有效的 融入到了c a x 设计系统中，从此，知识工程的应用不仅只是在几何造型、制造和分析等方 面，而且延伸到了工程设计领域，使工程设计与c a x 设计系统进行了无缝连接口引。 u g 软件功能是由多个模块组成的，主要模块有：入口( g a t e w a y ) ，其他交互应用的 必备应用模块；建模( m o d e l i n g ) ，包括实体、特征、钣金特征建模和用户自定义特征； 装配( a s s e m b l y ) ，支持装配建模；几何公差模块( g e o m e t r i ct o l e r a n c i n gm o d u l e ) ，标 注尺寸公差模块：加工( m a n u f a c t u r i n g ) ，可以进行虚拟加工和自动加工编程；工程图 ( d r a f t i n g ) ，建立三维模型和二维视图之间的关系等。由此可见，u g 是一套可以完成从 产品三维造型到加工全过程的集成化计算机辅助设计系统。u g 不仅具有强大的造型、装 配和处理工程图纸等功能，还提供了u go p e ng r i p 和u go p e na p i 两个程序设计模块、 u go p e nm e n u s c r i p t 和u go p e nu i s t y l e r 两个辅助开发模块；同时开放了跟其他高级语 言的接口，供开发者根据自己的要求开发实用的应用程序乜4 。 此外，u g 面向注塑模行业推出了一套知识理念的注塑模具设计模块m o l dw i z a r d 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 ( 简称m w ) ，如图2 1 所示。该模块可以引导设计人员完成注塑模具设计的全过程，是目 前注塑模具行业使用较多的c a d 工具。该模块为用户提供了一些注塑模具标准件，如图 2 2 所示。 面霍面图i 萱i 嗣i i i 萱i 簟i 圈 氇廖雾电零移圈圜= 雪攀妻i 惫随躐翟j 隳蕊，专蓍莹，燎固筐 图2 1 姗注塑模具设计模块 慝慧l 黜划1 l 丙_ 面雾一2 一2 零 l 型鎏一一一l i p o s 面溉嘲 匿墨疆忍圆圈藏匿墨譬露墨一。 ：l _ = = 二黟 j g r u bs c r e w f g s l ： l s e t s c 传wa i i 孙h e a di g s9 15 1 i 。掣土坚三苎喘坐堕! | 一， | | fq n e w ( b m p 口玎e n t 。= 2 2 2 2 2 。= = 2 2 2 2 ：_ 一；门r e n 硼ec o m p e n t s i l 碉a s s 础t l v e 沁钳t 幻n ；= 争j c c e p id es i g ；一 图2 2 姗模块中标准件库设计界面 虽然该模块目前在企业使用最多，但其中的标准件设计与实际需求有很多不符，调用 不是很方便，标准件种类个规格不全，不能完全满足企业的发展需要。 2 2u g 标准件库的创建方法 建立三维标准件模型是创建标准件库比不可少的环节。u g 三维标准件的建模方式大 致可分为静态建模、编程动态建模和造型动态建模三种瞄“。 ( 1 ) 静态建模，就是按照标准件规格尺寸建立所有可能的标准件模型，并将它们放 到u g 标准件库中，然后根据用户的实际要求调用合适的标准件。采用这种方式建库，不 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 仅建模工作量很大，而且占用大量的内存空间，不便于维护。例如：一个简单的螺钉，径 向尺寸和长度都是一个系列值，如果把它们的规格进行组合将会有几十种。所以静态建模 没有太大的实际应用意义。 ( 2 ) 编程动态建模，就是对每个系列的标准件采用u g 二次开发工具通过编程来进行 实时建模。这样做的好处是三维模板零件不必事先建立，可通过程序自动生成。缺点是加 大了编程工作量，难以对复杂的零件进行建模处理，而且极容易因为考虑不周全出现错误。 ( 3 ) 造型动态建模，就是将相同系列的标准件采用u g 参数建模方式建立成同一三维 标准件模型，然后通过改变控制参数，来实现不同标准件的生成。这种方式执行速度快， 操作方便，而且方便用户维护和扩充标准件库。 采用造型动态建模方式建立标准件库时应遵循以下原则：每个标准件都有各自的中心 基准，建立模板标准件时，将坐标系放在标准件的定位点处：将模型特征间的尺寸关系用 表达式表示，并将特征参数的按主次关系进行分类，然后将次要参数用主参数进行控制； 对每个标准件设置参考引用集，调用时仅显示特征实体；对于装配组件，应建立好零部件 间的参数对应关系，然后用一个主零件去控制和约束其他零件m 1 。 本文所建立的标准件库并不是事先将所有可能的标准件模型建立好，然后再按用户需 求进行调用，而是将规格相似的零件建成同一模板零件，并把零件尺寸参数保存在数据库 中。调用时，只需选择所需零件规格，程序就会根据用户选择调用对应的模板零件，并对 控制尺寸进行驱动，最后把驱动好的零件添加到图档中。所以，本文将采用造型动态建模 方式。 2 3u g 二次开发技术简介 u g o p e n 是u g 软件提供的c a d c a e c a m 编程工具集，是一系列u g 开发工具的总称。 u g o p e n 开发工具集共包含四个开发模块，如图2 3 所示乜7 1 。用户采用这四个开发模块， 就可以根据实际需求，开发出实用的设计工具，从而提高设计效率。 呻巨u g o p e naipi 应用程序接口 u g 菜单脚本语言 u g 对话框设计工具 u g 图形交互编程语言 图2 3u g o p e n 开发工具集 2 3 1u g o p e l la p i 语言 u g o p e na p i 是u g 与其它应用程序之间进行交互的接口。u g 0 p e na p i 是u g o p e f l 最常 用的开发工具乜引，用户可以通过c 语言编程来调用这些函数和过程从而实现瞳引： ( 1 ) 对u g 模型文件进行创建、查询等操作。 ( 2 ) 对用户自定义对象进行处理。 ( 3 ) 实现用户界面中各控件的操作要求。 日日日日 武汉科技大学硕士学位论文 第9 页 u g o p e na p i 许可证是所有u f 程序运行时必不可少的，因此程序在运行前必须先调用 u f i n i t i a li z e 函数获得u g o p e na p i 许可证，在程序终止时调用u f _ t e r m i n a t e 函数归还占 用的许可证以供下次调用u f 函数时使用。如下代码： i n ta p p l p c b ( i n td i a l o g i d ，v o i d c l i e n t d a t a ， u f s t y l e r i t e r _ v a l u e t y p e _ p tc a l l b a c k d a t a ) i f u f i n i t i a l i z e ( ) ，= 8 ) 获取u g o p e na p i 许可证 r e t u r n ( u f u i c b c o h t i h u e d i a l o g ) ； l * e n t e rp o u rc a l l b a c kc o d eh e r e | u f t e r m i n a t e ( ) ；释放u g o p e n a pi 许可证 r e t u r n ( u e u i c b c o h t i h u e d i a l o g ) ： u g o p e na p i 程序可分为内部( i n t e r n a l ) 模式$ o 夕t - 部( e x t e r n a l ) 模式。内部模式 只能在u g 环境下进行运行，支持u g 与用户的交互式操作。该模式有以下特点：执行代码少， 链接快；如果被加载的程序要从u g 环境中卸载，只能通过调用u g o p e na p i 的卸载功能来 实现；可在u g 界面中显示运行结果；入口函数为u f u s r 或u f s t a 。外部模式则可以在操作系 统中单独运行，不依赖u g 环境。对于那些不需要图形界面显示运行结果的后台应用程序一 般采用外部模式。 u g o p e na p i 编程可以在v s 2 0 0 5 环境中进行，一般采用c 语言编写，并且遵循a n s ic 标准。u g o p e na p i 不仅支持所有的c 语言标准数据类型，而且还自定义了一些数据类型， 并采用不同的后缀进行描述： t数据类型 _ p t数据类型的指针 s结构标识 一u t 联合类型 - u _ p t联合类型的指针 例如，u f - u i m a s k s 是一个来自u f _ u i h 的数据结构，其定义形式为： s t r u c tu f - u i m a s k s i n to b j e c t t y p e ： i n to b j e c t s u b t y p e ： i n ts o l i d _ t y p e ： ) u f _ u i m a s k t ，：l c u f u im a s k _ p t ： u f u i m a s k s 是结构标识，u f u i m a s k t 是该结构的类型定义，u fu im a s k _ p t 是该 结构类型的指针。由此可见，u g o p e na p i d p 的结构类型和联合类型也都是采用c 语言的语 法定义的。 2 3 2u g o p e ng r i p 语言 u g o p e ng r i p ( g r a p h i c si n t e r a c t i v ep r o g r a m m i n g ) 是u g 自带的图形交互编程语言。 使用u g o p e ng r i p 编程一般步骤如下口0 l ： 第1 0 页武汉科技大学硕士学位论文 ( 1 ) 编写g r i p 源程序。采用g r i p 语言在记事本中编写g r i p 源程序，并保存为牵g r s 文件； ( 2 ) 编译g r i p 源程序。采用g r i p 编译器对源程序术g r s 文件进行编译，生成珠g r i 编 译文件； ( 3 ) 链接程序。把编译生成的木g r i 文件进行链接，生成可执行的木g r x 文件； 有两种方式调用木g r x 文件，一是通过用户菜单和对话框调用；二是通过u g 菜单 f i l e e x e c u t e g r i p 直接运行。 2 3 3u g o p e i lm e n u s c r i p t 菜单脚本语言 u g o p e nm e n u s c r i p t 是u g o p e n 提供给用户的一种设计菜单的脚本语言。菜单脚本文 件的扩展名为木m e n ，它有其独特的语法格式，但容易操作和使用 3 1 o 通过该语言不仅可 以方便设计出与u g 同风格的菜单，而且可以通过a c t i o n s 命令来指定菜单项对应的行为。 下面是本文菜单脚本文件s t d m e n 的一部分。 v e r s 工0 n 】2 0 e d i tu gg a t e w a ym a i nm e n u b a r b e f o r eu gh e l p c a s c a d eb u t t o ns t dd l gc a s c a d eb t n l a b e l 注塑模具标准件库 e n do fb e f o r e m e n us t dd l gc a s c a d eb t n c a s c a d eb u t t o ns t ds u p p o r ts y s l a b e l 支撑系统 e n d0 fm e n u m e n us t ds u p p o r ts y s b u t t o ns t dd o n g m u b a n l a b e l 动模板 a c t i o n ss t ds t a n d a r dp a r t d l1 b u t t o ns t dd i n g m u b a n l a b e l 定模板 a c t i o n ss t ds t a n d a r dp a r t d ll b u t t o ns t dd i a n b a n l a b e l 垫板 a c t l 0 n ss t ds t a n d a r dp a r t d 11 b u t t o ns t dz h ic h e n g b a n l a b e l 支撑板 a c t i o n ss t ds t a n d a r dp a r t d ll e n d0 fm e n u 编辑u g 主菜单 第一级菜单 定义第一级菜单( 下拉菜单) 定义菜单标题 第一级菜单编辑结束 编辑第二级菜单 定义第二级菜单 定义菜单标题 第二级菜单编辑结束 编辑第三级菜单 定义第三级菜单 定义菜单标题 定义该菜单的行为 定义第三级菜单 定义菜单标题 定义该菜单的行为 定义第三级菜单 定义菜单标题 定义该菜单的行为 定义第三级菜单 定义菜单标题 定义该菜单的行为 第三级菜单编辑结束 武汉科技大学硕士学位论文 第1 1 页 在s t a r t u p 文件夹中新建木m e n 文件，然后用记事本打开木m e n 文件，并把上述命令输 入其中。当u g 启动时，木m e n 文件就会自动载入u g 环境中，其运行结果如图2 4 所示。 图2 4 菜单文件运行结果 另外，用户可以应用该语言编写木t b r 文件来定制工具栏，其按钮和菜单之间建立一 一对应关系，下面是与上述菜单脚本文件对应的工具栏脚本文件s t d t b r 内容。 t i t l e 注塑模具标准件库 v e r s i o n1 7 0 d o c kt o p b u t t o ns t dd o n g 删b a n! 定义工具栏 l a b e l 动模板 ! 定义工具栏标题 b i t m a pf ：s t d b i t m a p d o n g m u b a n! 位图路径 b u t t o ns t dd i n g m u b a n! 定义工具栏 l a b e l定模板! 定义工具栏标题 b i t m a pf ：s t d b i t m a p d i n g m u b a n! 位图路径 b u t t o ns t dd i a n b a n! 定义工具栏 l a b e l 垫板 ! 定义工具栏标题 b i t m a pf ：s t d b i t m a p d i a n b a n! 位图路径 b u t t o ns t dz h i c h e n g b a n! 定义工具栏 l a b e l支撑板! 定义工具栏标题 b i t m a pf ：s t d b i t m a p z h i c h e n g b a n! 位图路径 在s t a r t u p 文件夹中新建木t b r 文件，然后用记事本打开木t b r 文件，并把上述命令输 入其中。当u g 启动时，木t b r 文件就会自动载入u g 环境中，其运行结果如图2 5 n 示。 _ i 注塑模具标准件瘁i ： j 圃因图固 ： v 图2 5 工具栏文件运行结果 2 3 4u g o p e nu i s t y l e r 模块 u g o p e nu i s t y l e r 是u g 0 p e n 中用来创建对话框的模块，使用u g o p e nu i s t y l e r 可以 方便快捷地创建符合用户要求的对话框口2 】。该模块的主要特点如下： ( 1 ) 可以创建与u g 同风格的对话框，生成u g o p e nu i s t y l e r 文件的同时生成对应的c 第1 2 页武汉科技大学硕士学位论文 代码； ( 2 ) 对话框创建过程可视化，减少大量开发时间； ( 3 ) 在对话框中能实现位图的自定义； ( 4 ) 根据需求，方便快捷得更改对话框属性； ( 5 ) 产生的对话框可以被菜单项直接调用。 进入u g 后，点击【a p p l i c a t