在塑料模具的設(shè)計過程中，建立其三維模型對于后續(xù)進行Cae分析和CAM加工是非常重要的。除了型腔和型芯以外，塑料模具中的標準件很多，如推桿、導柱、導套、推板、限位釘?shù)龋@些對于不同的產(chǎn)品是需要反復(fù)調(diào)用的。目前，我國許多模具企業(yè)選用了solidworks 作為三維軟件，這款軟件簡單、易學，但是卻沒有與我國國標相對應(yīng)的模具標準件庫，因此設(shè)計人員在調(diào)用不同規(guī)格模具標準件時，不得不耗費很多重復(fù)性勞動。如果能夠建立塑料模具標準件庫，就能夠有效地縮短塑料模具的開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場競爭力。

目前大型模具企業(yè)一般是組織技術(shù)人員對SOLIDWORKS進行二次開發(fā)，建立起企業(yè)內(nèi)部可以相互交流的標準件庫。但是在中、小型模具企業(yè)，既能精通SOLIDWORKS 軟件，同時又熟練掌握C + + 、VB 、VC等高級程序語言的技術(shù)人員少之又少，所以開發(fā)標準件庫的難度很大。文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

本文著眼于發(fā)掘SOLIDWORKS軟件內(nèi)部的配置功能，使設(shè)計人員只要熟練掌握SOLIDWORKS軟件而無須高級程序語言的支持，就可以建立塑料模具標準件庫，從而能夠?qū)崿F(xiàn)SOLIDWORKS軟件在中、小型模具企業(yè)的高效應(yīng)用。文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

1. SOLIDWORKS軟件的配置功能文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

SOLIDWORKS軟件的配置(Configurations)功能提供了簡便的方法來開發(fā)和管理一組有著不同尺寸、零部件或其他參數(shù)的模型。它可以在一個零件模型的基礎(chǔ)上生成多個設(shè)計變化，即形成零件系列。在零件系列中，除了數(shù)值相同的共同尺寸以外，控制零件形狀結(jié)構(gòu)的尺寸稱為特征尺寸。基于配置功能建立標準件庫的關(guān)鍵在于將特征尺寸的系列數(shù)值集合在一起建立參數(shù)庫，并通過使用SOLIDWORKS 軟件內(nèi)部功能或者開發(fā)相應(yīng)的程序調(diào)用參數(shù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個零件模型的完全更新。文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

本文以有肩導柱為例，探討塑料模具標準件庫的建立方法。文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

2. 建立有肩導柱參數(shù)化幾何模型文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

2.1 確定有肩導柱零件模型的變量參數(shù)文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

有肩導柱的結(jié)構(gòu)尺寸由國標GB/T4169.5-2006規(guī)定，如圖1所示。文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

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圖1 有肩導柱零件簡圖文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.wasochina.com/22295.html

但是在SOLIDWORKS環(huán)境下建立有肩導柱的零件模型時，有些尺寸是不能直接應(yīng)用的，如L、L1等;有些尺寸在所有規(guī)格的有肩導柱的零件模型中都是固定不變的，所以也不是特征尺寸，如10、R2、R1、0.5、C1 等。經(jīng)過分析和換算，能夠控制有肩導柱參數(shù)化造型的特征尺寸如圖2 所示。

圖2 有肩導柱零件的變量參數(shù)

由于特征尺寸可以從參數(shù)庫中調(diào)用不同的數(shù)值，所以對于零件系列而言，特征尺寸也就是變量參數(shù)。

2.2 建立有肩導柱的零件模型

從有肩導柱的國標系列規(guī)格中任選一種(如“GB/T4169.5-2006 φ20×80×25”)，建立其三維模型作為初始幾何模型。創(chuàng)建其三維模型，共需要6個“草圖”文件、7個“拉伸”特征、2個“圓角”特征、2個“倒角”特征，如圖3 所示。顯然，如果不建立有肩導柱的標準件庫，在調(diào)用不同規(guī)格的零件模型時，只有通過在SOLIDWORKS 界面反復(fù)修改各個“草圖”的尺寸和各個“特征”的參數(shù)值的方法來實現(xiàn)。這種重復(fù)性工作會使設(shè)計人員厭煩，嚴重影響了設(shè)計效率。

圖3 有肩導柱的零件模型

2.3 設(shè)置變量參數(shù)的名稱

對SOLIDWORKS零件模型進行尺寸標注，系統(tǒng)為尺寸創(chuàng)建的默認名稱含義比較模糊，如D1、D2、D3、D4、D5等，為了便于其他設(shè)計人員更容易理解并識別參數(shù)控制的是什么規(guī)格尺寸，用戶應(yīng)該把作為變量參數(shù)的特征尺寸改為更有邏輯并容易明白的名字。對于有的特征尺寸，國標中已規(guī)定了尺寸名稱，可以直接命名為變量參數(shù)的尺寸名稱，如d、d1、d3、D、S等;對于經(jīng)過推導和換算而得出的變量參數(shù)，也應(yīng)該按照一定的規(guī)則為尺寸重新命名，以方便系統(tǒng)識別，如l1、l2、l3、d4、d5 等，如圖4所示。

圖4 在有肩導柱零件模型中修改變量參數(shù)的名稱

3 建立有肩導柱標準件的參數(shù)庫

標準件的調(diào)用是通過調(diào)用不同型號標準件的特征尺寸數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，因此必須把國標中規(guī)定的各種有肩導柱的特征尺寸數(shù)據(jù)集合在一起構(gòu)成參數(shù)庫。本文沒有使用Access等程序軟件來開發(fā)參數(shù)庫，而是利用SOLIDWORKS的配置功能通過內(nèi)嵌Excel文件生成系列零件設(shè)計表。

3.1 建立Excel文件“有肩導柱.xls”

在A 列中先輸入“有肩導柱代號”作為該列的名稱，然后依次往下輸入“φ12×40×20”、“φ12×50×20”、“φ12×63×20”等規(guī)格代號。這里的規(guī)格代號也就是將要生成的配置名稱，所以必須按照國家標準規(guī)定進行輸入，以方便標準件庫的后期管理和調(diào)用。

將各變量參數(shù)的名稱在后續(xù)幾列中依次輸入，并按照國標在相應(yīng)各單元格中輸入各種規(guī)格有肩導柱零件的特征尺寸數(shù)值，如圖5 所示。應(yīng)注意Excel 文件中變量參數(shù)的表達式應(yīng)符合配置功能的要求，即變量參數(shù)字母后須加注“@”和該參數(shù)所在的“草圖”或“特征”名稱。

圖5“有肩導柱.xls”Excel文件

3.2 建立變量參數(shù)之間的方程式

在如圖2所示有肩導柱零件圖中，d4和d5為兩處軸頸的直徑，軸階臺高度一般定為2mm，即d4=d1-2、d5=d3-2，并且對于任何規(guī)格的有肩導柱零件，都將保持這種固定不變的數(shù)學關(guān)系。在這種情況下，用戶可以使用SOLIDWORKS 的方程式功能，創(chuàng)建特征尺寸之間的數(shù)學關(guān)系，而不需要在Excel文件中列出d4和d5，從而可以有效地減少系列零件設(shè)計表中變量參數(shù)的數(shù)目并減輕輸入數(shù)值的工作量。

方程式能夠在兩個特征尺寸之間建立某種函數(shù)關(guān)系，當其中一個改變時，另一個隨著改變。在SOLIDWORKS界面，由方程式驅(qū)動的尺寸前有“Σ”標志，便于用戶識別和管理。

在“添加方程式”對話框中，除了基本運算符號以外，還有三角函數(shù)等其他運算方式，可供用戶根據(jù)需要選擇。本例中輸入兩者之間的數(shù)學關(guān)系：“"d4@草圖3" ="d1@草圖2"-4”、“"d5@草圖5" ="d3@草圖6"-4”，如圖6所示。

在調(diào)用標準件時，d1和d3的數(shù)值從參數(shù)庫中調(diào)取，而該方程式的內(nèi)在聯(lián)系就能夠驅(qū)動d4和d5尺寸參數(shù)。

3.3 插入系列零件設(shè)計表

切換到SOLIDWORKS界面，選擇“菜單欄”的【插入】→【系列零件設(shè)計表】命令，系統(tǒng)彈出“系列零件設(shè)計表”屬性管理器，如圖7所示。

圖7 系列零件設(shè)計表生成方法

在“源”項目下，選擇“來自文件”單選按鈕，然后單擊“瀏覽”找出保存的“有肩導柱.xls”Excel文件，在繪圖區(qū)會出現(xiàn)在Excel工作表，此時Excel表格就已經(jīng)生成了系列零件設(shè)計表。

關(guān)閉Excel表格后，系統(tǒng)彈出信息提示框，提示框中會列出所生成的配置名稱，如圖8所示。此時，系列零件設(shè)計表就保存在零件模型中。

圖8 有肩導柱零件生成的配置

3.4 有肩導柱標準件庫的調(diào)用

打開有肩導柱的初始幾何模型，單擊配置管理器ConfigurationManager按鈕，SOLIDWORKS界面會出現(xiàn)所有配置名稱。雙擊任一有肩導柱規(guī)格代號，系統(tǒng)會自動調(diào)用系列零件設(shè)計表中相應(yīng)一組特征尺寸的數(shù)值來驅(qū)動模型重構(gòu)，即在原零件基礎(chǔ)上生成新的有肩導柱零件。如圖9所示。

圖9 調(diào)用有肩導柱零件

這種調(diào)用方法使用戶擺脫了復(fù)雜、繁瑣的程序編制過程，簡單易用，具有較高的推廣價值。

4 有肩導柱標準件庫的后期管理

4.1 有肩導柱標準件參數(shù)庫的修改

標準件庫建立以后，如果遇到國標修訂、部分參數(shù)變化等情況，可以通過在SOLIDWORKS界面修改作為參數(shù)庫的Excel工作表，即可實現(xiàn)標準件庫的數(shù)據(jù)更新。

有時為了文件管理方便，在不打開SOLIDWORKS軟件的情況下，要求對Excel表格所作的任何更改也能夠反映在SOLIDWORKS模型內(nèi)部的系列零件設(shè)計表中。實現(xiàn)這個目的的方法是：用戶建立標準件庫，在使用“插入系列零件設(shè)計表”的方法建立配置時，必須在單擊“瀏覽”找出Excel文件前勾選“鏈接到文件”選項，這樣就可以將Excel文件鏈接到零件模型。所以，標準件庫一旦建立，修改數(shù)據(jù)非常方便，可以長期適用，達到一勞永逸的效果。

4.2 有肩導柱標準件庫的程序驅(qū)動

如果設(shè)計人員掌握了較多的編程語言知識，具備對模具標準件進行參數(shù)化設(shè)計的能力，上述塑料模具標準件庫也可以融入程序運行過程，可以顯著提高設(shè)計自動化程度，并在設(shè)計團隊中實現(xiàn)標準件庫資源共享。

本文采用Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，開發(fā)了較為簡單的應(yīng)用程序，達到了不同規(guī)格標準件任意調(diào)用的目的。

4.2.1 建立人機對話窗口

打開VB文件，設(shè)計VB窗體界面。VB窗體界面分為三個部分，左邊部分是為了顯示有肩導柱模型圖像，增加界面直觀性，設(shè)置一個圖像框Image和一個標簽Labal，標題為“有肩導柱圖形”。右邊部分是下拉列表框供用戶選擇零件標準件號，設(shè)置一個標簽Labal，標題為“有肩導柱國標代號”;一個組合框ComboBox，標題為“請選擇國標代號”，文本框中可以顯示備選的有肩導柱標準件號。底部設(shè)置兩個命令按鈕Command，標題分別為“建模”和“退出”。VB窗體界面實際上構(gòu)成了一個人機對話窗口，如圖10所示。

圖10 設(shè)計VB窗體界面

4.2.2 窗體加載事件(Load)

在Form_Load()事件過程中，將有肩導柱標準件庫的所有配置代號添加在組合框ComboBox中，設(shè)置了如下程序語句：

4.2.3“建模”命令按鈕單擊事件(Click)

在Command1_Click()事件過程中，設(shè)置了選擇組合框中國標代號并重新建模的程序語句：

有肩導柱調(diào)用過程如圖11所示。

圖11 有肩導柱調(diào)用過程

5 結(jié)束語

利用SOLIDWORKS自身的配置功能，可以使設(shè)計人員不通過復(fù)雜的SOLIDWORKS二次開發(fā)過程，就能很方便地建立起塑料模具標準件庫，實現(xiàn)企業(yè)資源共享。標準件庫一旦完成，調(diào)用非常方便、準確、快速，并且系列零件設(shè)計表中的數(shù)據(jù)開放性強，便于修改，不涉及復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，這種方法在中、小型模具企業(yè)有著較高的應(yīng)用價值。