基于UG的卷制轴套模具CAD系统
日期：2008-9-21 12:56:04 来源：中国自动化网
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卷制轴套因其在润滑、可靠性、维护性、环境保护、资源有效利用等方面发挥着越来越明显的作用，在航空、航天、汽车、食品加工等许多行业中具有不可替代的应用。
传统的卷制轴套工艺和模具设计与制造效率低、成本高、周期长，因此，开发专用卷制轴套模具CAD系统可以使设计人员快速高效地设计出实用模具，提高成型模具制造精度和生产效率，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本。
1 卷制轴套模具CAD的的需求分析
在卷制轴套模具设计中，传统的人工设计方法存在设计速度慢、过分依赖经验类比、模具开发周期长、质量差、成本高等缺点叭因此设计卷制轴套模具CAD系统就是要使设计人员从繁琐的查阅数据和图表中解脱出来，降低对设计人员经验的依赖性，辅助设计人员进行决策，减轻设计人员绘图劳动，提高模具设计自动化和智能化程度，缩短产品开发周期，提高模具质量和效率，根据此任务，制定系统的具体功能，包括分析工件的工艺性、计算工艺参数并确定工艺方案、模具工作零件和标准件设计以及模具装配图、零件图及标题栏、明细表的自动生成等。本软件的编制是为了实现卷制轴套成型模具的设计，通过本软件，用户输人轴套产品的原始参数(轴套的内径、外径以及轴套的宽度等)，即可根据需要输出模具的图纸(零件图以及装配图)和设计计算数据(包括模具工作部分，即凹、凸模的主要尺寸以及弯曲力、校正力等加工工艺所必需的参数等等)。所有的设计资料及图形自动存档备用，通过本软件可以实现卷制轴套模具的系列化设计，对于类似产品模具的设计，只需对程序稍加改动，即可达到扩充设计范围的要求。
2 卷制轴套模具CAD系统总体设计方案
卷制轴套模具CAD系统的开发是基于Windows XP操作系统，采用可视化编程工具VisualC++6.0对现有三维CAD软件UGS180进行二次开发。数据库管理系统采用Access2000数据库。卷制轴套模具CAD系统是一个向导系统，可以指导用户按照一定步骤完成卷制轴套模具的设计工作，改变了使用传统CAD设计软件开发模具时过分依赖于专家或工程师的经验，开发步骤繁琐和开发周期长的缺点。卷制轴套模具CAD系统是卷制轴套模具CAD/CAE/CAM系统的计算机辅助设计部分，是以UG作为支撑平台，在VisualC++集成开发环境(IDE)下利用UG/OPEN API接口编程技术、MenuScript菜单集成技术，开发完全集成在UG系统之中的模具CAD系统。
系统总体设计的主要任务是确定系统的模块结构，建立系统的功能模块。它包括将系统分为多个模块，确定模块之间的界面和对模块划分的质量进行评价。根据卷制轴套模具的设计要求，系统主要完成四个部分的工作：产品数据模型建立、冲压工艺设计与分析、模具结构设计和成型过程分析。卷制轴套模具CAD系统结构如下图所示。系统中每个模块都是独立的，可以分别编制程序实现。而各个模块之间则通过人机交互界面进行数据交换和传输，这样，既降低了设计开发的复杂性，又便于编程和系统的维护与扩充。
(1) 零件信息输人模块
零件信息输人模块将用户所需产品的几何尺寸、精度、材料和工艺条件等信息输人到计算机内，生成零件的三维实体模型和二维图形，并将上述信息存人数据库中，为后续设计提供所需产品信息。
(2) 工艺设计模块
工艺设计包括工艺性分析、工艺方案选定、工艺计算等。
工艺性是冲压件对冲压工艺的适应性，工艺性判断直接影响制件质量与模具寿命。在卷制轴套模具CAD系统中，采用了交互式查询方法，用工艺性典型图，通过人机交互进行检查判断，采用人机对话方式，由用户根据生产实际情况作出判断。工艺计算包括毛料计算、工序计算、力的计算、压力机的选用和模具工作部分强度校核，并把上述信息存人数据库中，为模具设计奠定基础。
(3) 模具设计模块
模具设计模块既可采取自底向上的设计方式，也可以采取自顶向下的设计方式，即用户既可以先设计装配结构，再设计零件；也可以先设计好各个零件，再进行装配设计。既可进行标准结构的自动设计，又可进行非标准结构的交互设计。设计过程包括结构类型的选择、工作零件的设计、辅助零件的设计及模架、标准件的选择。
在模具设计过程中，需要大量使用标准件，而在标准件的建模过程中，需要反复查阅手册以确定零部件的标准外形，耗费了大量的时间，人们为了避免这些重复劳动，纷纷提出了多种形式的标准件库。标准件库的建立和使用提高了设计效率和质量，并充分体现了使用CAD系统带来的经济效益，是CAD系统走向实用化的必不可少的环节。
(4) 二维图纸生成模块
二维图纸生成模块自动生成装配图和零件图的主视图、俯视图、左视图，自动填写标题栏和明细表。
UG自身提供了PartsList工具便于用户绘制标题栏和明细表，但要求用户人工对零件定义属性信息，并把这些属性组织成PartsList格式，而且一种PartsList格式只能用于一种类型的明细表，这种方法不仅繁琐，而且灵活性很差。针对这一问题，笔者借助UG/OpenAPI函数编制了标题栏和明细表自动生成程序。
(5) 数据管理模块
数据管理系统负责数据的处理和管理，主要实现零件信息输人模块和工艺分析与计算模块数据等信息的存储，模具设计模块的数据提取和各模块之间的数据交换。系统选用ACCESS数据库，利用UG/OpenAPI在VisualC++环境下进行开发设计，采用SQL的ODBC接口和数据库进行连接。
3 结束语
以集成软件UG作为支撑平台，在VisualC++集成开发环境(IDE)下，利用UG二次开发工具，建立和开发专用的模具CAD系统，界面简洁直观、操作方便、具有良好的人机交互性、可扩充性和移植性，适合产品系列化设计。该系统的使用可以明显减少用户设计过程中的劳动强度，并为技术人员进行精确快速的设计提供了有力的保障，大大提高了模具的设计效率和产品的制造精度，促进设计与制造的标准化，降低了模具和产品的成本，为基于UG的产品CAD/CAE/CAM系统开发和模具的自动化设计和制造打下良好的基础
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传统的卷制轴套工艺和模具设计与制造效率低、成本高、周期长，因此，开发专用卷制轴套模具CAD系统可以使设计人员快速高效地设计出实用模具，提高成型模具制造精度和生产效率，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本。
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1 卷制轴套模具CAD的的需求分析
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在卷制轴套模具设计中，传统的人工设计方法存在设计速度慢、过分依赖经验类比、模具开发周期长、质量差、成本高等缺点叭因此设计卷制轴套模具CAD系统就是要使设计人员从繁琐的查阅数据和图表中解脱出来，降低对设计人员经验的依赖性，辅助设计人员进行决策，减轻设计人员绘图劳动，提高模具设计自动化和智能化程度，缩短产品开发周期，提高模具质量和效率，根据此任务，制定系统的具体功能，包括分析工件的工艺性、计算工艺参数并确定工艺方案、模具工作零件和标准件设计以及模具装配图、零件图及标题栏、明细表的自动生成等。本软件的编制是为了实现卷制轴套成型模具的设计，通过本软件，用户输人轴套产品的原始参数(轴套的内径、外径以及轴套的宽度等)，即可根据需要输出模具的图纸(零件图以及装配图)和设计计算数据(包括模具工作部分，即凹、凸模的主要尺寸以及弯曲力、校正力等加工工艺所必需的参数等等)。所有的设计资料及图形自动存档备用，通过本软件可以实现卷制轴套模具的系列化设计，对于类似产品模具的设计，只需对程序稍加改动，即可达到扩充设计范围的要求。
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2 卷制轴套模具CAD系统总体设计方案
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卷制轴套模具CAD系统的开发是基于Windows XP操作系统，采用可视化编程工具VisualC++6.0对现有三维CAD软件UGS180进行二次开发。数据库管理系统采用Access2000数据库。卷制轴套模具CAD系统是一个向导系统，可以指导用户按照一定步骤完成卷制轴套模具的设计工作，改变了使用传统CAD设计软件开发模具时过分依赖于专家或工程师的经验，开发步骤繁琐和开发周期长的缺点。卷制轴套模具CAD系统是卷制轴套模具CAD/CAE/CAM系统的计算机辅助设计部分，是以UG作为支撑平台，在VisualC++集成开发环境(IDE)下利用UG/OPEN API接口编程技术、MenuScript菜单集成技术，开发完全集成在UG系统之中的模具CAD系统。
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系统总体设计的主要任务是确定系统的模块结构，建立系统的功能模块。它包括将系统分为多个模块，确定模块之间的界面和对模块划分的质量进行评价。根据卷制轴套模具的设计要求，系统主要完成四个部分的工作：产品数据模型建立、冲压工艺设计与分析、模具结构设计和成型过程分析。卷制轴套模具CAD系统结构如下图所示。系统中每个模块都是独立的，可以分别编制程序实现。而各个模块之间则通过人机交互界面进行数据交换和传输，这样，既降低了设计开发的复杂性，又便于编程和系统的维护与扩充。
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(1) 零件信息输人模块
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零件信息输人模块将用户所需产品的几何尺寸、精度、材料和工艺条件等信息输人到计算机内，生成零件的三维实体模型和二维图形，并将上述信息存人数据库中，为后续设计提供所需产品信息。
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(2) 工艺设计模块
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工艺设计包括工艺性分析、工艺方案选定、工艺计算等。
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工艺性是冲压件对冲压工艺的适应性，工艺性判断直接影响制件质量与模具寿命。在卷制轴套模具CAD系统中，采用了交互式查询方法，用工艺性典型图，通过人机交互进行检查判断，采用人机对话方式，由用户根据生产实际情况作出判断。工艺计算包括毛料计算、工序计算、力的计算、压力机的选用和模具工作部分强度校核，并把上述信息存人数据库中，为模具设计奠定基础。
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(3) 模具设计模块
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模具设计模块既可采取自底向上的设计方式，也可以采取自顶向下的设计方式，即用户既可以先设计装配结构，再设计零件；也可以先设计好各个零件，再进行装配设计。既可进行标准结构的自动设计，又可进行非标准结构的交互设计。设计过程包括结构类型的选择、工作零件的设计、辅助零件的设计及模架、标准件的选择。
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在模具设计过程中，需要大量使用标准件，而在标准件的建模过程中，需要反复查阅手册以确定零部件的标准外形，耗费了大量的时间，人们为了避免这些重复劳动，纷纷提出了多种形式的标准件库。标准件库的建立和使用提高了设计效率和质量，并充分体现了使用CAD系统带来的经济效益，是CAD系统走向实用化的必不可少的环节。
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(4) 二维图纸生成模块
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二维图纸生成模块自动生成装配图和零件图的主视图、俯视图、左视图，自动填写标题栏和明细表。
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UG自身提供了PartsList工具便于用户绘制标题栏和明细表，但要求用户人工对零件定义属性信息，并把这些属性组织成PartsList格式，而且一种PartsList格式只能用于一种类型的明细表，这种方法不仅繁琐，而且灵活性很差。针对这一问题，笔者借助UG/OpenAPI函数编制了标题栏和明细表自动生成程序。
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(5) 数据管理模块
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数据管理系统负责数据的处理和管理，主要实现零件信息输人模块和工艺分析与计算模块数据等信息的存储，模具设计模块的数据提取和各模块之间的数据交换。系统选用ACCESS数据库，利用UG/OpenAPI在VisualC++环境下进行开发设计，采用SQL的ODBC接口和数据库进行连接。
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3 结束语
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以集成软件UG作为支撑平台，在VisualC++集成开发环境(IDE)下，利用UG二次开发工具，建立和开发专用的模具CAD系统，界面简洁直观、操作方便、具有良好的人机交互性、可扩充性和移植性，适合产品系列化设计。该系统的使用可以明显减少用户设计过程中的劳动强度，并为技术人员进行精确快速的设计提供了有力的保障，大大提高了模具的设计效率和产品的制造精度，促进设计与制造的标准化，降低了模具和产品的成本，为基于UG的产品CAD/CAE/CAM系统开发和模具的自动化设计和制造打下良好的基础
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