基于UG的三维参数化汽车冲模标准件库研究与开发
|
摘要
随着CAD技术的发展，模具CAD／CAM的应用已成为保证汽车冲压模具设计和加工质量、提高效率的有效途径。但是，目前基于CAD平台的模具设计通常都是以通用性为原则，更多关注于曲面造型和分模等工作，在进行模具结构设计时，仍沿用基本建模方式，效率低，设计繁琐，致使结构设计成为模具设计的薄弱环节。另一方面，从汽车冲压模具结构设计来看，所涉及的零件多为导套、导柱等已经系列化的标准件，或者是诸如上、下模架等包含相同结构单元的典型件。因此，在通用CAD平台上进行二次开发建立三维参数化汽车冲模标准件库是一条可行之路。
在此背景下，作者对参数化与特征建模基本理论、UG二次开发相关技术以及基于UG的标准件建库方法等进行了深入研究。在用户界面设计以及应用程序设计等方面不断实践，获取了UG二次开发的完整实施方案，同时根据汽车冲模标准件和典型件的结构特点，采用参数化设计及特征建模方法对其进行分析，确定了其参数化特征模型，提出了三维参数化汽车冲模标准件库的总体方案设计，解决了标准件库常用系统结构存在的若干关键技术问题。在此基础上，以Windows操作系统和UG软件为平台，综合运用UG／Open MenuScript、UG／OpenUIStvler、UG／Open API和Visual C++6.0等UG二次开发工具，开发建立了一套完整的三维参数化汽车冲模标准件库。
三维参数化汽车冲模标准件库采用UG／Open API内部(Internal)模式开发，在UG启动时自动加载到UG的运行空间，执行代码小，连接快，界面简捷直观，操作方便，实现了与UG系统的无缝集成，具有良好的人机交互性、可扩充性和可移植性。
使用三维参数化汽车冲模标准件库可以提高汽车冲压模具的设计效率，缩短设计周期，提高汽车冲压模具的设计质量和标准化水平，将模具设计工程师从繁琐的标准件建模造型中解放出来，把更多的时间和精力投入到方案创新上。
With the development of CAD technology, the application of CAD/CAM for mould has been an effective approach to improve the quality and efficiency of designing and manufacturing for automotive punch die; however, the mould design based on CAD platform generally focous more attention on the problems in common such as curved surface modeling, mould disparting and so on, but the structure designing of mould has become a weak section of mould design because it must be carried out in a basic routine which is complicated and low-efficient. On the other hand, the parts used in designing of automotive punching die are usually serialized standard parts including guide-bush and guide-post etc or typical parts like upper holder or lower holder which have the same structural unit. So it is a feasible way to build parameterized 3D library of standard part for punching die on the general
CAD platform.
Under this background, fundamental theorys of parametrization and feature modeling, techniques related to UG re-development, and methods of establishing standard part library based on UG platform were comprehensively researched. The whole scheme to re-develope UG software was gained by repeatedly practising in both user interface development and application programming. Also, according to the structural characteristic of the standard parts and the typical parts, the parameterized feature model of the parts was ascertained. Some key technical problems existing in common system structure of standard part library were solved, and then the general system structure of the library of standard part for automotive punching die was presented. Finally, a set of parameterized 3D library of standard part for automotive punching die was built on UG CAD platform by utilizing UG redevelopment tools: UG/Open API, MenuScript, UIStyler, and Visual C++ 6.0.
The library of standard part for automotive punching die can be automatically loaded into UG running space for it was developed by internal mode, and thus its executing code is small, and its link speed is fast. With friendly interface, excellent expansibility and transferability, this standard part library for automotive punching die is easy to use and perfectly integrated with Unigraphics CAD system.
Not only can the application of the parameterized 3D standard part library for automotive punching die improve the quality, efficiency, and standardization level
of the aotumotive punching die design and shorten its design periods, but also can liberate designers from complicated modeling, and consequently make it possible that design engineers can invest more time and effort to project innovation.
在此背景下，作者对参数化与特征建模基本理论、UG二次开发相关技术以及基于UG的标准件建库方法等进行了深入研究。在用户界面设计以及应用程序设计等方面不断实践，获取了UG二次开发的完整实施方案，同时根据汽车冲模标准件和典型件的结构特点，采用参数化设计及特征建模方法对其进行分析，确定了其参数化特征模型，提出了三维参数化汽车冲模标准件库的总体方案设计，解决了标准件库常用系统结构存在的若干关键技术问题。在此基础上，以Windows操作系统和UG软件为平台，综合运用UG／Open MenuScript、UG／OpenUIStvler、UG／Open API和Visual C++6.0等UG二次开发工具，开发建立了一套完整的三维参数化汽车冲模标准件库。
三维参数化汽车冲模标准件库采用UG／Open API内部(Internal)模式开发，在UG启动时自动加载到UG的运行空间，执行代码小，连接快，界面简捷直观，操作方便，实现了与UG系统的无缝集成，具有良好的人机交互性、可扩充性和可移植性。
使用三维参数化汽车冲模标准件库可以提高汽车冲压模具的设计效率，缩短设计周期，提高汽车冲压模具的设计质量和标准化水平，将模具设计工程师从繁琐的标准件建模造型中解放出来，把更多的时间和精力投入到方案创新上。
With the development of CAD technology, the application of CAD/CAM for mould has been an effective approach to improve the quality and efficiency of designing and manufacturing for automotive punch die; however, the mould design based on CAD platform generally focous more attention on the problems in common such as curved surface modeling, mould disparting and so on, but the structure designing of mould has become a weak section of mould design because it must be carried out in a basic routine which is complicated and low-efficient. On the other hand, the parts used in designing of automotive punching die are usually serialized standard parts including guide-bush and guide-post etc or typical parts like upper holder or lower holder which have the same structural unit. So it is a feasible way to build parameterized 3D library of standard part for punching die on the general
CAD platform.
Under this background, fundamental theorys of parametrization and feature modeling, techniques related to UG re-development, and methods of establishing standard part library based on UG platform were comprehensively researched. The whole scheme to re-develope UG software was gained by repeatedly practising in both user interface development and application programming. Also, according to the structural characteristic of the standard parts and the typical parts, the parameterized feature model of the parts was ascertained. Some key technical problems existing in common system structure of standard part library were solved, and then the general system structure of the library of standard part for automotive punching die was presented. Finally, a set of parameterized 3D library of standard part for automotive punching die was built on UG CAD platform by utilizing UG redevelopment tools: UG/Open API, MenuScript, UIStyler, and Visual C++ 6.0.
The library of standard part for automotive punching die can be automatically loaded into UG running space for it was developed by internal mode, and thus its executing code is small, and its link speed is fast. With friendly interface, excellent expansibility and transferability, this standard part library for automotive punching die is easy to use and perfectly integrated with Unigraphics CAD system.
Not only can the application of the parameterized 3D standard part library for automotive punching die improve the quality, efficiency, and standardization level
of the aotumotive punching die design and shorten its design periods, but also can liberate designers from complicated modeling, and consequently make it possible that design engineers can invest more time and effort to project innovation.
引文
[1] 现代模具技术编委会．模具CAD／CAM技术．北京：国防工业出版社，1995，5-7
[2] 于彦东，石连升，贾宗福，压铸模具设计及CAD技术．北京：电子工业出版社，2002，1-2
[3] 上海市模具工业协会．上海模具CAD／CAM技术现状和发展对策研究．模具技术，1997，(6)：76-87
[4] 源清，肖文．温故知新更上层楼(二)——简析九十年代主流CAD造型基础技术．计算机辅助设计与制造，1998，(2)：1-4
[5] 源清，肖文．温故知新更上层楼(一)——CAD技术发展历程概览．计算机辅助设计与制造，1998，(1)：3-6
[6] 孙林夫．三维CAD关键技术及其发展．中国制造业信息化，2003，(4)：9-13
[7] 徐燕申，张学玲．基于有限元分析的机械结构静、动态性能优化设计．精密制造与自动化，2003，增刊：56-58
[8] 义水．基于I-DEAS的CAD／CAM一体化技术在数控加工中的应用．工程建设与设计，2003，(9)：67-69
[9] 陈炜，林忠钦．汽车CAD／CAM技术应用研究．汽车技术，1999，(3)：39-41
[10] 王洪俊，曹颖，胡平等．汽车覆盖件模具CAD技术的应用与发展．计算机辅助设计与制造，2000，(4)：11-13
[11] 王洪俊，那景新，李大永．汽车覆盖件模具CAD技术的应用与发展．锻压机械，2000，(2)：5-7
[12] 林巨广，江吉彬，洪国俊等．汽车覆盖件模具结构设计系统的开发．安徽模协通讯，2001，(4)：79-81
[13] 胡海．汽车覆盖件模具CAD技术特点．模具工业，1998，(4)：7-10
[14] 陈亚洲，齐从谦，林建平．覆盖件模具特征建模技术的研究．中国制造业信息化，2004，33(2)：84-87
[15] Zhai Jianjun, Chen Wenliang, Huang Xiang et al. An Approach to Feature-based Parametric Design for Die and Mould. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 1995,(2): 168-171
[16] Roller D. Design by Feature——An Approach to High Level Shape Manipulations. Computer Industry, 1989,12(3): 185-191
[17] 齐从谦，崔琼瑶．基于参数化技术的设计方法研究．机械设计与研究，2002，18(5)：13-15
[18] Sun Zhixin, Chen Wenliang, Ding Qiulin. Research of the Parametric Assembly Method. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 1997,(2): 168-171
[19] 陈文亮，黄翔．模具的参数化设计方法研究．计算机辅助工程，1995，(2)：17-20
[20] 马斌．模具CAD技术及其发展趋势浅析．渝州大学学报(自然科学版)，2002，19(1)：86-89
[21] 孙殿柱，王丰元．当前CAD技术的发展趋势．机械，1998，25(6)：45-47
[22] 何利平，刘子建．基于OLE的注塑模具CAD三维标准件库的开发．模具技术，2001，(4)：68-70
[23] 李佳．计算机辅助设计与制造．天津：天津大学出版社，2002，32-56
[24] 杨海成．计算机辅助设计制造工程．西安：西北工业大学出版社，2001，44-69
[25] 王贤坤．机械CAD／CAM技术应用与开发．北京：机械工业出版社，2001，35-41
[26] 崔洪斌，方忆湘，张嘉钰等．计算机辅助设计基础及应用．北京：清华大学出版社，2002，71-88
[27] 中国机械工程学会．中国机械设计大典．南昌：江西科学技术出版社，2002，903-912
[28] 刘文剑，常伟，金天国等．CAD／CAM集成技术．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000，34-44
[29] 曾慧娥．基于特征的机械产品造型研究．机械设计与制造工程，1999，28(2)：12-14
[30] 俞研，陶俐言．CADCAM集成系统中的特征分类与描述方法研究．制造业自动化，2000，22(1)：30-32
[31] Y.M.Deng, Y.C.Lam, S.B.Tor, et al. A CAD-CAE Integrated Injection Molding Design System. Engineering with Computer, 2002,18:80-92
[32] 陈钢，陈小安，张高群等．基于参数化特征建模技术建立三维标准件库的方法研究．计算机辅助设计与制造，2001，(6)：47-49
[33] 陈宏亮．现代CAD／CAM系统中的几个技术问题．计算机辅助设计与制造，1995，(8)：21-23
[34] 孟祥旭，汪嘉业，刘慎权．基于有向超图的参数化表示模型及其实现．计算机学报，1997，20(11)：983-988
[35] 童秉枢．参数化计算绘图与设计．北京：清华大学出版社，1997，216-222
[36] Aldefeld B.Variation of Geometries Based on a Geometric Reasoning Method. CAD, 1998,20(3): 117-126
[37] Jean-Claude Lafon. Solid Modeling with Constraints and Parameterized Features. Information Visualization, 1998:102-107
[38] Duan W., Zhou J.,Lai K. FSMT: a Feature Solid-Modeling Tool for Feature based Design and Manufacture. Computer assisted design, 1993, 25 (1): 29-38
[39] Nguyen C., Lafon J.C. Constrained Based Design of Exact Parameterized 3D Solids, Proceedings CSG 96, Winchester (UK), 1996,(4):49-64
[40] 洪如瑾．UG CAD快速入门指导．北京：清华大学出版社，2002，1-5
[41] 姚兴，石晓祥，陈军等．UG软件的二次开发工具在覆盖件冲模智能设计系统开发中的应用．锻压技术，2002，(6)：55-57
[42] 吴家洲，吴波，杨叔子．UG软件的二次开发．精密制造与自动化，2002，(1)：29-31
[43] 王庆林．UG／OPEN GRIP实用编程基础．北京：清华大学出版社，2002，1-15
[44] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open GRIP Reference Versionl 8.0 2001
[45] 董正卫，田立中，付宜利．UG／OPEN API编程基础．北京：清华大学出版社，2002，1-216
[46] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open API Reference Versionl8.0 2001
[47] 赵慧娟，孙林夫．集成化CAD系统设计中的若干问题．计算机辅助设计与制造，1995，(7)：14-17
[48] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open MenuScript User Guide Versionl8.0 2001
[49] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open UIStyler User Guide Versionl 8.0 2001
[50] 张俊华，应华．基于UG的汽车焊接生产线企业标准件数据库．现代制造工程，1998，(4)：29-31
[51] 曾向阳．基于UG的装配用三维标准件图库的开发．机械设计与研究，1998，(4)：29-31
[52] 邵珠湘．冲压模具标准件三维参数化模型数据库的开发与应用．重型汽车，2000，(4)：23-24
[53] 陈军，刘德仿．UGⅡ中标准件库的建立．机械制造与自动化，2001，(6)：37-38
[54] 万久团，黄翔．基于UG的三维参数化标准件库的建立．机械制造与自动化，2002，(6)：82-84
[55] 莫蓉．满足装配建模的标准件库的设计与实现．计算机应用，2000，20(8)：124-126
[56] 张军波，莫蓉，李磊等．一个标准件建库工具的研究与开发．机械科学与技术，2002，21(11)：104-107
[57] 李迎光，周儒荣，黄翔等．动态扩充的零件库系统的研究与开发．机械科学与技术，2003，22(3)：505-507
[58] 隋天中．面向装配的通用三维零件库管理系统．模具工业，2002，(5)：3-5
[59] 黄翔，万久团，曾荣．全息智能夹具三维标准件库建立的研究．机械科学与技术，2003，22(2)：331-334
[60] 胡道钟，胡海，李健华等．模具标准化和基于UG的模具标准件库的建立．汽车科技，2000，(6)：47-50
[61] 中国模具工业协会汽车车身模具及装备委员会．汽车冲模标准汇编．天津：2002
[62] 钱能．C++程序设计教程．北京：清华大学出版社，1999，100-450
[63] David J.Kruglinski,Scot Wingo,George Shepherd. Programming Microsoft Visual C++6.0技术内幕．希望图书创作室译．第五版．北京：北京希望电子出版社，1999，509-524
[64] 陈岳坪，罗意平，杨岳等．Solidworks环境下冲模CAD三维标准件库的开发．锻压技术，2002，(5)：49-51
[65] 尹显东，刘春燕，催树礼等．UG二次开发及其应用技术研究．机械，2002，29(增刊)：32-34
[66] 陈军．UGⅡ二次开发中的特征识别和设定．机械设计与制造工程，2002，(4)：45-46
[67] 陈青，陈军．基于UGⅡ的二次开发中特征的分类和描述．机械设计，2003，20(1)：64-66
[68] 杜宏伟．UG二次开发及其在包装容器CAD中的应用：[硕士学位论文]．成都：四川大学，2001，63-65
[2] 于彦东，石连升，贾宗福，压铸模具设计及CAD技术．北京：电子工业出版社，2002，1-2
[3] 上海市模具工业协会．上海模具CAD／CAM技术现状和发展对策研究．模具技术，1997，(6)：76-87
[4] 源清，肖文．温故知新更上层楼(二)——简析九十年代主流CAD造型基础技术．计算机辅助设计与制造，1998，(2)：1-4
[5] 源清，肖文．温故知新更上层楼(一)——CAD技术发展历程概览．计算机辅助设计与制造，1998，(1)：3-6
[6] 孙林夫．三维CAD关键技术及其发展．中国制造业信息化，2003，(4)：9-13
[7] 徐燕申，张学玲．基于有限元分析的机械结构静、动态性能优化设计．精密制造与自动化，2003，增刊：56-58
[8] 义水．基于I-DEAS的CAD／CAM一体化技术在数控加工中的应用．工程建设与设计，2003，(9)：67-69
[9] 陈炜，林忠钦．汽车CAD／CAM技术应用研究．汽车技术，1999，(3)：39-41
[10] 王洪俊，曹颖，胡平等．汽车覆盖件模具CAD技术的应用与发展．计算机辅助设计与制造，2000，(4)：11-13
[11] 王洪俊，那景新，李大永．汽车覆盖件模具CAD技术的应用与发展．锻压机械，2000，(2)：5-7
[12] 林巨广，江吉彬，洪国俊等．汽车覆盖件模具结构设计系统的开发．安徽模协通讯，2001，(4)：79-81
[13] 胡海．汽车覆盖件模具CAD技术特点．模具工业，1998，(4)：7-10
[14] 陈亚洲，齐从谦，林建平．覆盖件模具特征建模技术的研究．中国制造业信息化，2004，33(2)：84-87
[15] Zhai Jianjun, Chen Wenliang, Huang Xiang et al. An Approach to Feature-based Parametric Design for Die and Mould. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 1995,(2): 168-171
[16] Roller D. Design by Feature——An Approach to High Level Shape Manipulations. Computer Industry, 1989,12(3): 185-191
[17] 齐从谦，崔琼瑶．基于参数化技术的设计方法研究．机械设计与研究，2002，18(5)：13-15
[18] Sun Zhixin, Chen Wenliang, Ding Qiulin. Research of the Parametric Assembly Method. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 1997,(2): 168-171
[19] 陈文亮，黄翔．模具的参数化设计方法研究．计算机辅助工程，1995，(2)：17-20
[20] 马斌．模具CAD技术及其发展趋势浅析．渝州大学学报(自然科学版)，2002，19(1)：86-89
[21] 孙殿柱，王丰元．当前CAD技术的发展趋势．机械，1998，25(6)：45-47
[22] 何利平，刘子建．基于OLE的注塑模具CAD三维标准件库的开发．模具技术，2001，(4)：68-70
[23] 李佳．计算机辅助设计与制造．天津：天津大学出版社，2002，32-56
[24] 杨海成．计算机辅助设计制造工程．西安：西北工业大学出版社，2001，44-69
[25] 王贤坤．机械CAD／CAM技术应用与开发．北京：机械工业出版社，2001，35-41
[26] 崔洪斌，方忆湘，张嘉钰等．计算机辅助设计基础及应用．北京：清华大学出版社，2002，71-88
[27] 中国机械工程学会．中国机械设计大典．南昌：江西科学技术出版社，2002，903-912
[28] 刘文剑，常伟，金天国等．CAD／CAM集成技术．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000，34-44
[29] 曾慧娥．基于特征的机械产品造型研究．机械设计与制造工程，1999，28(2)：12-14
[30] 俞研，陶俐言．CADCAM集成系统中的特征分类与描述方法研究．制造业自动化，2000，22(1)：30-32
[31] Y.M.Deng, Y.C.Lam, S.B.Tor, et al. A CAD-CAE Integrated Injection Molding Design System. Engineering with Computer, 2002,18:80-92
[32] 陈钢，陈小安，张高群等．基于参数化特征建模技术建立三维标准件库的方法研究．计算机辅助设计与制造，2001，(6)：47-49
[33] 陈宏亮．现代CAD／CAM系统中的几个技术问题．计算机辅助设计与制造，1995，(8)：21-23
[34] 孟祥旭，汪嘉业，刘慎权．基于有向超图的参数化表示模型及其实现．计算机学报，1997，20(11)：983-988
[35] 童秉枢．参数化计算绘图与设计．北京：清华大学出版社，1997，216-222
[36] Aldefeld B.Variation of Geometries Based on a Geometric Reasoning Method. CAD, 1998,20(3): 117-126
[37] Jean-Claude Lafon. Solid Modeling with Constraints and Parameterized Features. Information Visualization, 1998:102-107
[38] Duan W., Zhou J.,Lai K. FSMT: a Feature Solid-Modeling Tool for Feature based Design and Manufacture. Computer assisted design, 1993, 25 (1): 29-38
[39] Nguyen C., Lafon J.C. Constrained Based Design of Exact Parameterized 3D Solids, Proceedings CSG 96, Winchester (UK), 1996,(4):49-64
[40] 洪如瑾．UG CAD快速入门指导．北京：清华大学出版社，2002，1-5
[41] 姚兴，石晓祥，陈军等．UG软件的二次开发工具在覆盖件冲模智能设计系统开发中的应用．锻压技术，2002，(6)：55-57
[42] 吴家洲，吴波，杨叔子．UG软件的二次开发．精密制造与自动化，2002，(1)：29-31
[43] 王庆林．UG／OPEN GRIP实用编程基础．北京：清华大学出版社，2002，1-15
[44] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open GRIP Reference Versionl 8.0 2001
[45] 董正卫，田立中，付宜利．UG／OPEN API编程基础．北京：清华大学出版社，2002，1-216
[46] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open API Reference Versionl8.0 2001
[47] 赵慧娟，孙林夫．集成化CAD系统设计中的若干问题．计算机辅助设计与制造，1995，(7)：14-17
[48] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open MenuScript User Guide Versionl8.0 2001
[49] Unigraphics Solutions Inc. UG/Open UIStyler User Guide Versionl 8.0 2001
[50] 张俊华，应华．基于UG的汽车焊接生产线企业标准件数据库．现代制造工程，1998，(4)：29-31
[51] 曾向阳．基于UG的装配用三维标准件图库的开发．机械设计与研究，1998，(4)：29-31
[52] 邵珠湘．冲压模具标准件三维参数化模型数据库的开发与应用．重型汽车，2000，(4)：23-24
[53] 陈军，刘德仿．UGⅡ中标准件库的建立．机械制造与自动化，2001，(6)：37-38
[54] 万久团，黄翔．基于UG的三维参数化标准件库的建立．机械制造与自动化，2002，(6)：82-84
[55] 莫蓉．满足装配建模的标准件库的设计与实现．计算机应用，2000，20(8)：124-126
[56] 张军波，莫蓉，李磊等．一个标准件建库工具的研究与开发．机械科学与技术，2002，21(11)：104-107
[57] 李迎光，周儒荣，黄翔等．动态扩充的零件库系统的研究与开发．机械科学与技术，2003，22(3)：505-507
[58] 隋天中．面向装配的通用三维零件库管理系统．模具工业，2002，(5)：3-5
[59] 黄翔，万久团，曾荣．全息智能夹具三维标准件库建立的研究．机械科学与技术，2003，22(2)：331-334
[60] 胡道钟，胡海，李健华等．模具标准化和基于UG的模具标准件库的建立．汽车科技，2000，(6)：47-50
[61] 中国模具工业协会汽车车身模具及装备委员会．汽车冲模标准汇编．天津：2002
[62] 钱能．C++程序设计教程．北京：清华大学出版社，1999，100-450
[63] David J.Kruglinski,Scot Wingo,George Shepherd. Programming Microsoft Visual C++6.0技术内幕．希望图书创作室译．第五版．北京：北京希望电子出版社，1999，509-524
[64] 陈岳坪，罗意平，杨岳等．Solidworks环境下冲模CAD三维标准件库的开发．锻压技术，2002，(5)：49-51
[65] 尹显东，刘春燕，催树礼等．UG二次开发及其应用技术研究．机械，2002，29(增刊)：32-34
[66] 陈军．UGⅡ二次开发中的特征识别和设定．机械设计与制造工程，2002，(4)：45-46
[67] 陈青，陈军．基于UGⅡ的二次开发中特征的分类和描述．机械设计，2003，20(1)：64-66
[68] 杜宏伟．UG二次开发及其在包装容器CAD中的应用：[硕士学位论文]．成都：四川大学，2001，63-65