（机械设计及理论专业论文）基于objectarx2005的冲压落料模cad系统研究.pdf

基于o b j e e t a _ r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究摘要基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究摘要冲压模具在机电产品制造行业中应用广泛，其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等都有很大的影响。冲压模具的设计是一个系统工程，在设计过程中需要查阅大批的参数、计算和核算许多数据、绘制大量图形。而面对繁杂、冗长的设计计算，设计者费时费力、效率低下，而且容易出现错误。通过开发具有参数化绘图功能的c a d 系统来辅助冲压模具的设计，可以减轻设计者的工作强度，缩短设计周期，提高设计结果可靠性。本文在系统分析和研究了冲压模具设计的基本要求和技术要点后，以应用广泛的落料模为研究对象，a u t o c a d 为开发平台，用o b j e c t a r x2 0 0 5 和v c + + n e t2 0 0 2 作为开发工具，m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 3 作为数据库软件，进行了冲压落料模c a d 系统的开发研究。本c a d 系统结合了面向对象编程技术、数据库访问技术和参数化技术，对开发过程中所用到的菜单开发，图层、颜色、线型及线型比例设置，绘图环境初始化，数据参数存储以及零件图轮廓识别等关键技术进行了研究。功能上实现了产品零件图轮廓信息的自动读取，设计者只需按照人机交互界面的提示完成参数的输入或选择，系统便会自动完成工艺数据查找与引用、代数与几何计算、标准和规范的参照与引用以及模具结构和零件的设计与造型。实例表明，冲压落料模c a d 系统可以满足设计需求，大幅提高设计效率，并且与生产实际紧密联系，具有很强的实用性。关键词：冲压模具；a u t o c a d ；o b j e c t a r x ；二次开发；数据库作者：吕学能指导教师：卫瑞元r e s e a r c ho fc a ds y s t e mo fb l a n k i n gd i eb a s e do no b je c t a r x2 0 0 5a b s t r a c ts t a m p i n gd i eh a sg o tt h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o ni nt h em e c h a n i c a la n de l e c t r i c a lp r o d u c t sm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y w h e t h e rt h ed e s i g ni sc o r r e c tw i l lb r i n ga b o u tt h ek e yi n f l u e n c eo nt h ed i e ss u r f a c eq u a l i t y , d i m e n s i o n a la c c u r a c y , p r o d u c t i v i t ya n de c o n o m i cr e s u l t s s t a m p i n gd i e sd e s i g ni sas y s t e m a t i cp r o j e c t i t sn e c e s s a r yt oc o n s u l tal a r g en u m b e ro fp a r a m e t e r s 。c o m p u t i n ga n da c c o u n t i n gal o to fd a t a ，d r a w i n gal a r g en u m b e ro fg r a p h i c sd u r i n gt h ed e s i g np r o c e s s t h ed e s i g n e rw i l lf e e lt i m e - c o n s u m i n g ，e x t r e m e l yi n e f f i c i e n ta n dm a k em i s t a k e se a s i l y 妞t h ef a c eo fc o m p l e xa n dl e n g t h yd e s i g n u s i n gt h ed e v e l o p m e n to fp a r a m e t r i cg r a p h i c sc a ds y s t e mt os u p p o r tt h es t a m p i n gd i ed e s i g n -d e s i g n e r sc a r lr e d u c et h ew o r ki n t e n s i t y , s h o r t e nt h ed e s i g nt i m ea n dr a i s et h ed e s i g nr e l i a b i l i t y a f t e ra n a l y z i n ga n dr e s e a r c h i n gt h et e c h n i c a le l e m e n t sa n dt h eb a s i cr e q u i r e m e n t so ft h es t a m p i n gd i ed e s i g n ，t h i sp a p e rc h o o s e sb l a n k i n gd i e 聃o b je c t so fs t u d y , w h i c hi sw i d e l yu s e d t h i sp a p e ra l s os e l e c t sa u t o c a da ss u p p o r t i n gp l a t f o r m 。o b j e c 伽r x2 0 0 5a n dv c + + n e t2 0 0 2a sd e v e l o p m e n tt o o l s 。m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 3a sd a t a b a s es o f t w a r e a n dd e v e l o p sab l a n k i n gd i ec a ds y s t e m t h ec a ds y s t e mc o m b i n e so b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n gt e c h n i q u e s d a t a b a s ea c c e s st e c h n o l o g ya n dp a r a m e t r i ct e c h n o l o g y i ta l s or e s e a r c h e st h ek e yt e c h n o l o g i e si nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s s u c h 鼬m e n ud e v e l o p m e n t 。d e f i n i n gl a y e r c o l o r , l i n et y p ea n dt h er a t i oo fl i n e ，i n i t i a l i z i n gt h ee n v i r o n m e n t t h es t o r a g eo fd a t aa n dp a r a m e t e r s ，i d e n t i f yt h eo u t l i n eo fp a r td r a w i n g t h i sp a p e ra l s or e a l i z e st h a tt h ei n f o r m a t i o no fp a r td r a w i n gc a nb ea u t o m a t i c a l l yr e a d t h ec a ds y s t e mi sa b l et oa u t o m a t i c a l l yf i n i s has e r i e so fw o r k ss u c ha ss e a r c h i n ga n dq u o t i n gt h ep r o c e s sd a t a - m a t ha n dg e o m e t r yc a l c u l a t i o n ，t h er e f e r e n c es t a n d a r d sa n dn o r m s ，d e s i g n i n ga n dm o d e l i n gt h es t r u c t u r ea n dc o m p o n e n t sa f t e rt h ed e v i s o r sf i n i s hi n p u t t i n go rs e l e c t i n gp a r a m e t r i cd a t aa c c o r d i n gt ot h eu s e ri n t e r f a c e sp r o m p t s e x a m p l e ss h o wt h a tt h ec a ds y s t e mo fb l a n k i n gd i ec a ns a t i s f yt h ed e s i g nn基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究a b s t r a c tr e q u i r e m e n t sa n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yg r e a t l y t h es y s t e mi sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ep r o d u c t i o na n dh a sag r e a tp r a c t i c a lu s e k e yw o r d s ：s t a m p i n gd i e ；a u t o c a d ；o b j e c t a r x ；s e c o n dd e v e l o p m e n t ；d a t a b a s ew r i t t e nb yx u e n e n gl vs u p e r v i s e db yr u i y u a nw e ii i i苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明口本人承担本声明的法律责任。研究生筌名：望踅缸e t学位论文使用授权声明苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论夫合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。研究生签名导师签名e t 期迸生竺日飙趔罩。篁：垫基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第1 章绪论第1 章绪论c a d 技术很早就应用于机械行业，但是以前，受计算机技术和c a d 技术的限制，人们传统观念上的c a d 软件只是一种绘图工具，图形c a d 系统只能将设计过程的最后阶段绘图搬到计算机上，而主要设计过程仍然在工程师的头脑中完成，设计效率提高不是很大。随着计算机及其相关技术的发展，现在人们可以将计算机高速、海量存储及处理能力与人的综合分析及创造性思维能力结合起来进行产品设计，不但可以使设计人员“甩掉图板”，更新传统的设计方法，还可以使企业由原来的串行式作业变成并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理机制【1 1 。目前在国内的冲压模具制造加工行业，c a d 技术已经得到了广泛的应用，拥有了一批具有自主版权的软件，解决了生产中的一些问题，但这是不够的。由于冲压产品品种繁多而且形状复杂，其冲压工艺与模具设计是依据产品图纸考虑成形性能与加工条件进行设计，所以系统需要依据企业的自身特点凭技术人员的经验进行二次开发。鉴于国内企业对专业化的冲压模c a d 系统的专业化需求，课题选取对冲压落料模c a d 二次开发系统的研究，利用优秀的通用软件，采取面向对象的模块化和参数化设计方法，建立完善的数据库系统，实现冷冲模设计的各种要求，以满足现实生产的需要。1 1c a d 技术的发展概况1 1 1c a d 技术概述计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c a d ) 是指设计人员利用计算机技术对产品进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。它可以承担零件设计、装配设计、模具设计、机构设计与分析、有限元分析、数控加工编程、仿真模拟及产品数据管理等工作。c a d 技术作为现代信息技术的一个重要组成部分，是实现设计方法、设计理念的根本变革，是把设计工作纳入信息技术的轨道上来的一个必要手段。c a d 技术是一项综合性的，集计算机图形学、数据库、网络通信等计算机以及其他领域知识于一体的高新技术，也是提高设计水平、缩短第l 覃绪论基于o b j e e t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究产品开发周期、增强行业竞争能力的一项关键技术i l 捌1 1 2c a d 技术的发展在过去5 0 多年中，c a d 技术经历了五个主要发展时期【3 1 1 2 0 世纪5 0 年代美国麻省理工学院( m i t ) 于1 9 5 0 年在它研制的名为“旋风 的计算机上采用了阴极射线管( c 】玎) 做成的图形终端，并能被动地显示图形2 0 世纪5 0 年代后半期出现的光笔可拾取阴极射线管发出的光线，开始了交互式计算机图形学的研究2 2 0 世纪6 0 年代。这是交互式计算机图形学发展的最重要时期1 9 6 2 年美困学者i v a ns u t h e r l a n d 研究出了名为s k e t c h p a d 的系统，这是一个交互式图形系统，能在屏幕上进行图形设计与修改，开始出现c a d 这一术语其后，美国的一些公司推出了一些c a d 系统，1 9 6 4 年美国通用汽车公司宣布了它们的d a c s 1 系统，1 9 6 5 年洛克希德飞机公司推出了c a d c a m 系统，贝尔电话公司宣布了g r a p h i c l 系统等但由于当时刷新式图形显示器价格十分昂贵，因此c a d 系统很难普及与推广6 0 年代后期，存储管式显示器以其低廉的价格进入市场，使c a d 系统的成本一下子下降了许多，变得能为许多企业所接受于是出现了一批厂商，他们将硬、软件放在一起成套出售给用户，即所谓t u r n k e y 系统( 译为交钥匙系统) ，c a d c a m 开始产业化【4 】，促进了计算机图形学和c a d 技术的迅速发展3 2 0 世纪7 0 年代计算机交互图形技术和三维几何造型技术( 线框、曲面和实体模型) 为c a d 技术的发展莫定了基础基于大型机的商用c a d c a m 系统开始上市此外基于小型机的交钥匙系统，包括图形输入及输出设备和相应的c a d c a m 软件，以其优良的性能价格比，开始向中、小型企业扩展总的说，7 0年代是c a d 单元技术的发展和应用阶段。各功能模块渐趋完善。交互式计算机图形处理日渐成熟，在工业界中日益得到应用，各种论文、文献、教程及学术会议大量涌现但是这些系统大多是1 6 位机上的三维线框系统或二维绘图系统，只能解决一些简单产品的设计问题，另外数据结构尚不统一，应用主要集中在计算机绘图和有限元分析方面，集成性差4 2 0 世纪8 0 年代进入8 0 年代，工业界认识到c a d c a m 技术对生产的巨大促进作用，于是在设计与制造方面对c a d c a m 销售商提出了各种各样的要求，2基于o b j e , e t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第l 章绪论促使新理论新算法的大量涌现，在软件方面做到了将设计与制造的各种单个软件集成起来使之不仅能绘制工程图形，而且能进行三维造型、自由曲面设计、有限元分析、机构及机器人分析与仿真等各种工程应用。实体造型( s o l i dm o d e l i n g )理论的发展促使许多实体造型系统出现。与此同时，计算机硬件及输入输出设备也有很大发展，3 2 位的工作站及微机达到了过去小型机、甚至中型机的性能；价格低廉的彩色光栅图形显示器占据了统治地位，计算机网络获得了广泛的应用。各c a d 厂商将原来在大型机和小型机上的c a d c a m 系统纷纷向新的硬件平台移植或重新开发。这一阶段c a d c a m 系统的特点是：几何造型技术已经成熟，并成为c a d 系统的核心；系统具有统一的数据结构和内部的数据库；系统有较好的集成；特征建模及二、三维参数化设计系统开始出现等。这一阶段的应用特点是：从二维绘图发展为三维建模，实现了c a d c a e c a m 的集成，应用取得了显著效益。5 2 0 世纪9 0 年代。随着世界市场的多变与激烈竞争，随着各种先进设计理论和先进制造模式的发展，随着高档微机、操作系统和编程软件的发展，随着因特网的迅速发展，c a d 技术正在经历着前所未有的发展机遇与挑战，正在向集成化、网络化、智能化和标准化方向发展。1 2 冲压模具c a d 技术的应用1 2 1 冲压模具概述冲压模具是实现冲压生产的基础工艺装备。它被安装在压力机上，通过对板料施加压力使板料产生分离或塑性变形，从而获得所需要的零件。冷冲压工艺是一种生产效率高、少切屑或无切屑的先进加工方法，在经济和技术方面都具有很多的优点。它操作简便，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需作进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好。所以，它在航空、汽车、拖拉机、电机电器、精密仪器仪表等工业中占有十分重要的地位。据相关统计资料介绍仅汽车制造业就约有6 0 - 7 5 的零件是采用冷冲压加工工艺制成的。若按劳动量估算，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业总劳动量的2 5 0 o - - - 3 0 。在电机及仪器仪表生产中，也有6 0 - - 7 0 的零件是采用冷冲压工艺来完成的。此外，随着加强国防建设的需要和人们物质生活水平的提高，在诸鬲1 覃绪论基予o b j c c t h r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究如家电、电子元器件和兵器等领域内冷冲压加工量也占有相当大的比例【5 】在模具工业的总产值中，冲压模具约占5 0 ，塑料模具约占3 3 ，压铸模具约占6 ，其他各类模具约占11 可见，冲模是应用最为广泛的模具，支持和促进冷冲压力n - r _ 技术，对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义【6 7 1 1 2 2 横具c a d c a m 的特点及优越性由于对模具越来越高的要求，传统的制模方法已经不能满足需要，这就促使了c a d c a m 技术在模具业中的应用【8 】。模具c a d c a m 系统具备以下几个方面的特点【9 】t1 模具c a d c a m 系统必须具备描述物体几何形状的能力模具工作部分( 凸模、凹模、型芯、型腔等) 是根据产品零件的形状设计的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这就要求模具c a d 系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型功能否则，就无法输人关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行另外，为了编制n c 加工程序、计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型因此，几何造型是模具c a d c a m 中的一个重要问题2 标准化是实现模具c a d c a m 的必要条件模具设计一般不具有唯一性对于同一产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具c a d ，减少数据的存储量，在建立模具c a d 系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括数据准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化有了标准化的模具结构，在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少数工作零件标准化工作涉及的问题较多，有技术问题，也有管理问题目前我国已颁布“标准化法 。对已公布的模具标准，模具c a d 中应予以贯彻使用模具c a d 由于其自身的特点，要求采用系统的、定量的设计方法因此。种类繁多的成形工艺与缺乏系统的、定量的设计方法，是建立模具c a d 系统时遇到的一个突出矛盾，解决这一矛盾的有效途径便是成组技术( g r o u pt e c h n o l o g y ，g t ) 成组技术用于模具加工，就是按照成形零件的形状、尺寸和材料的不同，将其加以分类，根据各类成形零件的不同特点，采用不同的生产工艺和模具设计方4基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第1 章绪论法。成组技术有助于以定量的方式表述现有的设计经验，建立系统的设计方法。这样，就使得在现有技术发展水平上较容易建立模具c a d 系统。3 设计准则的处理是模具c a d 中的一个重要问题人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数表和线图进行恰当处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计算机程序无法采用，需要深入研究，总结出便于使用的定量的设计准则。有些经验准则则难以程序化和公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用。4 模具c a d c a m 系统应具有充分的柔性模具的结构随产品的不同而变化，模具型面的几何形状复杂。现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，都要求模具c a d c a m 系统具有充分的柔性，即可以根据不同产品的特点和生产条件，灵活地做出选择，方便地修改设计。因此，在开发模具c a d c a m 系统时，不仅要考虑全面的功能、较高的效率，还应提供充分的柔性。这是实用化的模具c a d c a m 系统所应具备的基本条件之一。模具c a d c a m 的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，c a d c a m 技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的【9 】。( 1 ) c a d c a m 可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和制造工艺的制定提供了科学依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。( 2 ) c a d c a m 可以节省时间，提高效率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。c a d 与c a m 一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例如日本利用级进模m e l 系统和冲孔弯曲模p e n t a x 系统，采用先进的人机交互式设计技术，使设计时间减少为原来的1 1 0 。第1 章绪论基于o b j c c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究( 3 ) c a d c a m 可以较大幅度降低成本计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力优化设计节省了原材料，例如冲压件毛坯优化排样可使材料利用率提高5 一7 由于采用c a d c a m 技术，生产准备时间缩短、产品更新换代加快，产品的市场竞争能力大大增强( 4 ) c a d c a m 技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和n c 编程中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动模具c a d c a m 的优越性还可以列举很多，这一高智力、知识密集、更新速度快、综合性强、效益高的新技术最终将取代传统的模具设计与制造方法。1 2 3 国内外模具c a d 技术的发展状况发达国家从2 0 世纪5 0 年代末就开始模具c a d c a m 的研究【耵，当时美国、日本、德国、加拿大等发达国家开始对冲模c a d 进行研究，如美国通用汽车公司在2 0 世纪5 0 年代就将c a d c a m 技术应用于汽车覆盖件的设计和制造上l 普惠( p w ) 公司早在1 9 6 8 年就开始把c a d c a m 技术应用于航空发动机的研究工作上，着手开发涡轮叶型设计系统t a d s y s ，使工程分析时间缩短到1 6 ，提高了设计质量i 罗罗公司的c a d c a m 工作也是从叶片开始的，而且进展很快，其系统已成功应用于r b 2 1 1 - 5 2 4 发动机的涡轮叶片精铸模具上了进入7 0 年代出现了面向中小企业的c a d c a m 的商品软件，如日本机械工程实验室成功研制的冲裁级进模c a d 系统，芙困d i e c o m p 公司成功地研制出计算机辅助设计级进模的p d d c 系统但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和n c 编程等到2 0 世纪8 0 年代，模具c a d c a m 技术已经广泛应用于冷冲模具、锻造模具、注射模具、压铸模具的设计与制造据统计，关国1 9 7 0 年c a d c a m 作为一个产业的产值为零，到1 9 9 1 年年产值约数百亿美元，其中机械行业占5 1 ，电子、电器行业占2 3 弯曲级进模c a d c a m 系统开始出现，关困、日本等工业发达国家的模具生产绝大多数采用了c a d c a m 技术为了能够适应复杂模具的设计，富士通系统采用了自动设计和交互设计相结合的方法，在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外，均具备实体造型和曲面造型的强大功能，6其余均需要设计人员的参与这些系统能够设计制造汽车零部件的模具基于0 b j e c t 舡2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第1 章绪论进入9 0 年代后，国外c a d c a m 技术向着更高的阶梯迈进。在8 0 年代的基础上，从软件结构，产品数据管理，面向目标的开发技术，产品建模和智能设计，质量检测等方面都有所突破，为实现并行工程提供了更完善的环境。印度学者yk d vp r a s s a d ，s s o ms u n d o r a m 等开发了普通冲裁模c a d c a m 系统( c a d d s ) ，美国s t r i k e r - s y s t e m s 公司开发了冷冲模设计软件系统s s d i ep r o f e s s i o n a l 等。另外u g 、p r o e 等软件的成功开发，使得模具c a d c a m 的功能更加完善，应用也更加广泛。我国考古发现，早在2 0 0 0 多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。近代，我国的计算机技术起步较晚，模具c a d c a m 的开发始于2 0 世纪7 0 年代末，但发展也相当迅速。并相继在国家的“六五”i “七五”、“八五 、“九五”规划中均列为重要的技术攻关项目。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等c a d c a m 系统【1 0 1 ，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。8 0 年代中、后期，我国的冲模c a d 研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所和大专院校都开发了面向中国制造的c a d 软件，强调软件产品的专业化和本地化，如天津大学的t d 系统和一汽、二汽企业用的模具c a d c a m 系统。从上世纪9 0 年代开始，华中科技大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模c a d c a m 系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在a u t o c a d 软件平台上开发出基于特征的级进模c a d c a m 系统h m _ i c ，包括钣金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5 个模块。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模c a d 系统等。上海交通大学模具c a d7 - 程中心开发的冷冲模c a d 系统、北京航空航天大学华正软件工程研究所开发的c a d c a m 系统c a x a 。“八五、“九五”期间西北工业大学与沈阳黎明航空发动机公司、成都航空发动机集团、西安航空发动机公司联合开发了航空发动机涡轮叶片精铸模具c a d c a m 系统，该系统实现了精铸模具零件的特征造型、实体造型、零件装配尺寸协调和二维工程图绘制，达到了提高精铸模具设计质量和效率的目的。在实际应用中极大缩短了涡轮叶片的生产周期，取得不错的效果。1 9 9 5 年北京艾克斯特c i m 技术公司开第l 章绪论基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究发出模具c a d c a m 系统；1 9 9 6 年北京宇思机电公司开发的工程化机械c a d c a m软件y s m c a d ；青岛海尔模具有限公司、铜陵三佳模具股份有限公司、无锡市固盛精密模具制造有限公司等也纷纷引进了c a d 技术开发了自己的模具设计系统，极大地提高产品的设计水平和市场竞争力近年来，国内一些软件公司也竞相加入了模具c a d c a m 系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统c m c a d 、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的c a d 系统f o x c a d 等。1 2 4 存在的问题以及发展趋势我国c a d c a m 技术与国外相比起来，发展水平还很低，主要表现在以下方面l 】l1 我国c a d 系统缺乏设计方法和设计理论的指导【1 2 】我圜c a d 软件开发虽然已经形成了几个系统，但在技术上创新少，缺乏设计方法和设计理论上的研究只将设计过程的最后阶段绘图搬到计算机上，而设计过程仍然在设计师的头脑中完成，这样设计效率并没有太大的提高。在应用c a d 技术设计模具方面仅有约1 0 的模具在设计中采用了c a d 工具，距抛开绘图板还有漫长的一段路耍走，很多企业也只是把c a d 作为一个绘图工具，缺乏对产品设计理论和设计方法的研究，创新产品较少，在市场上缺乏竞争力【1 3 】2 c a d c a m 的软硬件都依靠进口，自主版权的软件很少目前我国自主开发的c a d 系统很少真正形成商品软件在2 0 0 0 年8 月份国家8 6 3 c i m s 项目“基于线框、曲面、实体和特征表示的产品造型和设计系统”的招标中，有五家参加了招标，都开发了原型系统，但其功能、成熟性都不理想。而这类c a d 系统国外软件早己占领了中国市场，除了工作站c a d 系统外，近几年来p c 机w i n d o w s 环境下的c a d 系统也进入了中国市场如常用的c a d c a m 软件有p r o e n g i n e e r 软件，是美 p t c ( p a r a m a t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ) 公司1 9 8 8 年推出的软件，它具有三维造型、参数化模型建构、基于特征的造型、相关联性、统一的数据库等特点。u g 是美国e d s ( e l e c t r o n i cd a t as y s t e m ) 公司开发的c a d c a m一体化软件，由c a d 、c a e 、仿真、质量保证、开发工具、软件接口、c a m 及钣金加工等部分组成c a t i a 是由法国达索飞机公司研究的c a d c a m - - 体化软件具有工程绘图、数控加工编程、计算分析等性能，可以方便地实现二维元素和三基于0 b j e c l 蟓x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第1 章绪论维元素间的转换，具有平面和空间机构运动学方面的模拟和分析功能，曲线造型功能尤为突出。我国研发的软件中应用较广泛的是北京华正软件工程研究所开发的c a x a 系列软件，主要包括工程绘图、制造工程师、注塑模具设计、注塑工艺分析、数控机床通信等一系列模块，其他还有北航海尔等软件。与国外的相关软件相比，我国自行研制的很少。3 缺少技术和设备力量我国大部分模具厂、车间的模具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造、技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备，但过于分散，或不配套，利用率一般仅有2 5 左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。c a d 技术涉及面广而复杂、技术变化快，新的理论、技术和方法的研究，从未停止过。未来的发展趋势主要是集成化、网络化、智能化和标准化【3 , 1 4 。1 3 主要研究内容本文是在w i n d o w sx p 操作系统下、a u t o c a d 2 0 0 5 平台上利用m i c r o s o f tv i s u a lc + + n e t2 0 0 2 和o b j e c t a r x2 0 0 5 开发了一套适合中小企业使用的冲压落料模c a d 系统。本文的主要研究内容如下：1 详细讨论了冲压模具的结构和设计过程。2 评价和筛选了适合在微机上开发模具c a d 系统的软件开发平台，开发工具以及数据库软件。3 阐述了c a d 系统开发的关键技术：o b j e c t a r x 技术、参数化技术以及数据库存储技术等。研究了如何利用o b j e c t a r x2 0 0 5 与m f c 的混合编程技术进行c a d 系统的界面开发，并且采用m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 3 建立了基本标准件和常用零件的数据库。同时使用a d o 访问技术对数据库进行访问。4 以中国模具工程大典第4 卷冲压模具设计为主要依据，设计了9第1 章绪论基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究冲压落料模c a d 系统，通过模块化的设计方法完成了功能模块的创建和基本功能的实现将我们普通冲模的设计过程、主要环节都贯穿起来，如t ( 1 ) 工艺数据查找与引用，冲裁间隙值、材料力学性能等l ( 2 ) 数学与几何计算t 如刃口尺寸计算、压力中心计算等l ( 3 ) 标准与规范的参照与引用t 标准件与标准结构的选用，局部结构的习惯性设计等；( 4 ) 模具结构及其零部件的设计与造型等。基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第2 章c a d 系统的开发工具第2 章c a d 系统的开发工具冲压落料模c a d 系统选择a u t o d e s k2 0 0 4 年8 月发布的a u t o c a d2 0 0 5 作为c a d 系统支撑软件，并利用其提供的o b j e c t a r x2 0 0 5 开发工具包和微软公司提供的v c + + n e t2 0 0 2 作为开发工具，利用a u t o c a d2 0 0 5 强大的绘图功能，采用面向对象的程序设计方法，以目前最常用的微软公司的w i n d o w sx p 、m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 3 作为操作系统软件和数据库管理软件进行c a d 系统的开发。a u t o c a d 在国内拥有大量的用户，它提供的o b j e c t a r x 开发工具包就有强大的图形功能，完全能够满足用户可视化操作的要求，国内外有很多建立在a u t o c a d 平台之上的二次开发软件( 如国内建筑行业的天正c a d 软件、机械行业的大恒c a d 系统等) ，这些软件都取得了极大的成功，因此选择a u t o c a d 作为支撑软件平台是合理的选择1 1 5 。w i n d o w sx p 作为操作系统软件，该操作系统性能稳定、用户界面友好，而且安全级别较高，完全可以满足此次二次开发的需要。a c c e s s 数据库操作简便、分析功能强、使用广泛。2 1 支撑软件a u t o c a da u t o c a d ( a u t oc o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 是美国a u t o d e s k 公司首次于1 9 8 2年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。经过不断的完善，现已成为国际上广为流行的绘图工具之一。d w g 文件格式成为二维绘图的事实标准格式【1 6 1 。a u t o c a d 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，即使非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中很好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率【1 7 】。a u t o c a d 具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由3 2 0 x 2 0 0 到2 0 4 8 x 1 0 2 4 的各种图形显示设备4 0 多种，以及数字仪和鼠标器3 0 多种，绘图仪和打印机数十种，这就为a u t o c a d 的普及创造了条件。2 0 0 1 年6 月至今，a u t o d e s k 公司分别推出了a u t o c a d2 0 0 2 一a u t o c a d 2 0 1o第2 章c a d 系统的开发工具基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究共9 个版本，本文选用的就是应用最为广泛的版本之一的a u t o c a d2 0 0 5 2 2c a d 系统的开发工具- - o b j e c t a r x2 2 1a u t o c a d 二次开发工具概述在a u t o c a d 中进行二次开发由来已久先是利用脚本功能来连续执行命令集合【1 8 】接着，到1 9 8 5 年6 月推出了a u t o c a d2 1 7 版本选用a u t o l i s p 作为内嵌语言，向用户提供了a u t o l i s p 设计应用程序的二次开发环境。a u t o l i s p 是一种解释型语言，主要用来修改和扩充a u t o c a d 命令及系统菜单、设计对话框驱动程序、实现对图形库的直接访问和修改这是a u t o d e s k 公司提供的第一代开发环境。a u t o c a d 系统的第二代开发环境是r l l 版本提供的a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ) 开发系统该系统实际上是向用户提供了用c 语盲编写应用程序的设计环境a d s 应用程序用c 语言编写，除了可以使用标谁c 函数以外、还可以使用对a u t o c a d 进行操作的a d s 函数。对于a u t o c a d 来说，a d s 应用程序等价于用a u t o l i s p 编写的应用程序、不能单独执行，只能作为一组外部函数被a u t o l i s p 装入和调用在a u t o c a d2 0 0 5 中不再支持a d s 开发环境，a d s 已完全被o b j e c t a r x 所取代a u t o c a d 系统的第三代开发环境和工具包括o b j e c t a r x ，v b a ( m i c r o s o f tv i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 和v i s u a ll i s p 等从a u t o c a dr 1 3 开始，用户可以利用o b j e c t a r x 环境的支持，采用面向对象的c + + 语言开发a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) 应用程序在a u t o c a dr 1 4 0 1 以上版本中v b a 已作为标准安装组件。利用a u t o c a d 对v b a 的支持，用户可开发v b a 应用程序，使用a c t i v e x对象，v i s u a ll i s p 是a u t o l i s p 的换代产品，其主体部分是一个o b j e c t a p , x 应用程序在a u t o c a d2 0 0 5 中v i s u a ll i s p 已内置于系统中，编译后的v i s u a ll i s p 程序( 扩展名为v l x ) 不再需要绑定l i s p 引擎 1 9 】。以上对a u t o c a d 的三代开发工具分别做了简单介绍目前，第一代的a u t o l i s p 已经被第三代的v i s u a ll i s p 完全替代，第二代的a d s 在新的c a d 版本中已不再支持，所以，第三代开发工具将成为今后a u t o c a d 二次开发的必然选择【2 0 】基于o b j e c t a r x2 0 0 5 的冲压落料模c a d 系统研究第2 章c a d 系统的开发工具2 2 2 第三代开发工具比较第三代开发工具包括v i s u a ll i s p 、o b j e c t a r x 以及v b a ，特性如下【2 1 1 。1 v i s u a ll i s pv i s u a ll i s p 是a u t o l i s p 的换代产品。它与a u t o l i s p 完全兼容，并提供其所有的功能，是新一代的a u t o l i s p 语言。v i s u a ll i s p 对语言进行了扩展，可以通过m i c r o s o f t a