張信群

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽滁州239000）

基于SolidWorks配置功能建立塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件庫*

張信群

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽滁州239000）

為實(shí)現(xiàn)塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件三維造型的快速調(diào)用。本文摒棄了復(fù)雜的SolidWorks二次開發(fā)方法，通過發(fā)掘SolidWorks軟件的配置功能建立標(biāo)準(zhǔn)件庫。結(jié)果表明，以有肩導(dǎo)柱為例，詳細(xì)介紹了建立標(biāo)準(zhǔn)件庫的方法和過程。標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用快速、準(zhǔn)確，并且后期管理和維護(hù)方便。結(jié)論：能有效地提高塑料模具的設(shè)計(jì)效率。

SolidWorks；配置功能；有肩導(dǎo)柱；標(biāo)準(zhǔn)件

引言

在塑料模具的設(shè)計(jì)過程中，建立其三維模型對(duì)于后續(xù)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)件很多，如推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推板、限位釘?shù)?，這些對(duì)于不同的產(chǎn)品是需要反復(fù)調(diào)用的。目前，我國(guó)許多模具企業(yè)選用了SolidWorks作為三維軟件，這款軟件簡(jiǎn)單、易學(xué)，但是卻沒有與我國(guó)國(guó)標(biāo)相對(duì)應(yīng)的模具標(biāo)準(zhǔn)件庫，因此設(shè)計(jì)人員在調(diào)用不同規(guī)格模具標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，不得不耗費(fèi)很多重復(fù)性勞動(dòng)。如果能夠建立塑料模具標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前大型模具企業(yè)一般是組織技術(shù)人員對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，建立起企業(yè)內(nèi)部可以相互交流的標(biāo)準(zhǔn)件庫。但是在中、小型模具企業(yè)，既能精通SolidWorks軟件，同時(shí)又熟練掌握C++、VB、VC等高級(jí)程序語言的技術(shù)人員少之又少，所以開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件庫的難度很大。

本文著眼于發(fā)掘SolidWorks軟件內(nèi)部的配置功能，使設(shè)計(jì)人員只要熟練掌握SolidWorks軟件而無須高級(jí)程序語言的支持，就可以建立塑料模具標(biāo)準(zhǔn)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。

1 SolidWorks軟件的配置功能

SolidWorks軟件的配置（Configurations）功能提供了簡(jiǎn)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(gè)零件模型的基礎(chǔ)上生成多個(gè)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)整個(gè)零件模型的完全更新。

本文以有肩導(dǎo)柱為例，探討塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立方法。

2 建立有肩導(dǎo)柱參數(shù)化幾何模型

2.1 確定有肩導(dǎo)柱零件模型的變量參數(shù)

有肩導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸由國(guó)標(biāo)GB/T4169.5－2006規(guī)定，如圖1所示。

圖1 有肩導(dǎo)柱零件簡(jiǎn)圖

但是在SolidWorks環(huán)境下建立有肩導(dǎo)柱的零件模型時(shí)，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(dǎo)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、R0.5、C1等。經(jīng)過分析和換算，能夠控制有肩導(dǎo)柱參數(shù)化造型的特征尺寸如圖2所示。

圖2 有肩導(dǎo)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(duì)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(dǎo)柱的零件模型

從有肩導(dǎo)柱的國(guó)標(biāo)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(gè)“草圖”文件、7個(gè)“拉伸”特征、2個(gè)“圓角”特征、2個(gè)“倒角”特征，如圖3所示。顯然，如果不建立有肩導(dǎo)柱的標(biāo)準(zhǔn)件庫，在調(diào)用不同規(guī)格的零件模型時(shí)，只有通過在SolidWorks界面反復(fù)修改各個(gè)“草圖”的尺寸和各個(gè)“特征”的參數(shù)值的方法來實(shí)現(xiàn)。這種重復(fù)性工作會(huì)使設(shè)計(jì)人員厭煩，嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)效率。

圖3 有肩導(dǎo)柱的零件模型

2.3 設(shè)置變量參數(shù)的名稱

圖4 在有肩導(dǎo)柱零件模型中修改變量參數(shù)的名稱

對(duì)SolidWorks零件模型進(jìn)行尺寸標(biāo)注，系統(tǒng)為尺寸創(chuàng)建的默認(rèn)名稱含義比較模糊，如D1、D2、D3、D4、D5等，為了便于其他設(shè)計(jì)人員更容易理解并識(shí)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(duì)于有的特征尺寸，國(guó)標(biāo)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(duì)于經(jīng)過推導(dǎo)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(shí)別，如l1、l2、l3、d4、d5等，如圖4所示。

3 建立有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)庫

標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用是通過調(diào)用不同型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件的特征尺寸數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，因此必須把國(guó)標(biāo)中規(guī)定的各種有肩導(dǎo)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(jì)表。

3.1 建立Excel文件“有肩導(dǎo)柱.xls”

在A列中先輸入“有肩導(dǎo)柱代號(hào)”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(hào)。這里的規(guī)格代號(hào)也就是將要生成的配置名稱，所以必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行輸入，以方便標(biāo)準(zhǔn)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(guó)標(biāo)在相應(yīng)各單元格中輸入各種規(guī)格有肩導(dǎo)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(dá)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(dǎo)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(dǎo)柱零件圖中，d4和d5為兩處軸頸的直徑，軸階臺(tái)高度一般定為2 mm，即d4＝d1－2、d5＝d3－2，并且對(duì)于任何規(guī)格的有肩導(dǎo)柱零件，都將保持這種固定不變的數(shù)學(xué)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(xué)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(jì)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(gè)特征尺寸之間建立某種函數(shù)關(guān)系，當(dāng)其中一個(gè)改變時(shí)，另一個(gè)隨著改變。在SolidWorks界面，由方程式驅(qū)動(dòng)的尺寸前有“∑”標(biāo)志，便于用戶識(shí)別和管理。

在“添加方程式”對(duì)話框中，除了基本運(yùn)算符號(hào)以外，還有三角函數(shù)等其他運(yùn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，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(dòng)d4和d5尺寸參數(shù)。

圖6 建立變量參數(shù)之間的方程式

3.3 插入系列零件設(shè)計(jì)表

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

圖7 系列零件設(shè)計(jì)表生成方法

在“源”項(xiàng)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(dǎo)柱.xls”Excel文件，在繪圖區(qū)會(huì)出現(xiàn)在Excel工作表，此時(shí)Excel表格就已經(jīng)生成了系列零件設(shè)計(jì)表。

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

圖8 有肩導(dǎo)柱零件生成的配置

3.4 有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件庫的調(diào)用

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

圖9 調(diào)用有肩導(dǎo)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(jiǎn)單易用，具有較高的推廣價(jià)值。

4 有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件庫的后期管理

4.1 有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)庫的修改

標(biāo)準(zhǔn)件庫建立以后，如果遇到國(guó)標(biāo)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件庫的數(shù)據(jù)更新。

有時(shí)為了文件管理方便，在不打開SolidWorks軟件的情況下，要求對(duì)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(jì)表中。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的方法是：用戶建立標(biāo)準(zhǔn)件庫，在使用“插入系列零件設(shè)計(jì)表”的方法建立配置時(shí)，必須在單擊“瀏覽”找出Excel文件前勾選“鏈接到文件”選項(xiàng)，這樣就可以將Excel文件鏈接到零件模型。所以，標(biāo)準(zhǔn)件庫一旦建立，修改數(shù)據(jù)非常方便，可以長(zhǎng)期適用，達(dá)到一勞永逸的效果。

4.2 有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件庫的程序驅(qū)動(dòng)

如果設(shè)計(jì)人員掌握了較多的編程語言知識(shí)，具備對(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的能力，上述塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件庫也可以融入程序運(yùn)行過程，可以顯著提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度，并在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)單的應(yīng)用程序，達(dá)到了不同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)件任意調(diào)用的目的。

4.2.1 建立人機(jī)對(duì)話窗口

打開VB文件，設(shè)計(jì)VB窗體界面。VB窗體界面分為三個(gè)部分，左邊部分是為了顯示有肩導(dǎo)柱模型圖像，增加界面直觀性，設(shè)置一個(gè)圖像框Image和一個(gè)標(biāo)簽Labal，標(biāo)題為“有肩導(dǎo)柱圖形”。右邊部分是下拉列表框供用戶選擇零件標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)，設(shè)置一個(gè)標(biāo)簽Labal，標(biāo)題為“有肩導(dǎo)柱國(guó)標(biāo)代號(hào)”；一個(gè)組合框ComboBox，標(biāo)題為“請(qǐng)選擇國(guó)標(biāo)代號(hào)”，文本框中可以顯示備選的有肩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)。底部設(shè)置兩個(gè)命令按鈕Command，標(biāo)題分別為“建模”和“退出”。VB窗體界面實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)人機(jī)對(duì)話窗口，如圖10所示。

圖10 設(shè)計(jì)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(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件庫的所有配置代號(hào)添加在組合框ComboBox中，設(shè)置了如下程序語句：

4.2.3 “建?！泵畎粹o單擊事件（Click）

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

有肩導(dǎo)柱調(diào)用過程如圖11所示。

圖11 有肩導(dǎo)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)件庫，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源共享。標(biāo)準(zhǔn)件庫一旦完成，調(diào)用非常方便、準(zhǔn)確、快速，并且系列零件設(shè)計(jì)表中的數(shù)據(jù)開放性強(qiáng)，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(jià)值。

注釋及參考文獻(xiàn)：

[1]趙弘,周茂軍．基于Pro/E的塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)過程研究[J]．現(xiàn)代機(jī)械，2013（3）：35-38．[2]張信群．基于SolidWorks配置功能實(shí)現(xiàn)沖模標(biāo)準(zhǔn)模座參數(shù)化造型[J]．機(jī)電工程技術(shù),2011（4）：45-47．

[3]劉新會(huì),池成忠,張建剛,等．基于UGNX下Mold Wizard模塊的注射模標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)[J]．模具工業(yè),2012（10）：5-9．

[4]江洪,魏崢,王濤威．SolidWorks二次開發(fā)實(shí)例解析[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004．

[5]趙萬龍．Visual Basic程序設(shè)計(jì)[M]．北京:中國(guó)鐵道出版社,2006．

The Establishment of the Standard Parts Library Of Plastic Mould with the Configuration Functions in SolidWorks

ZHANG Xin-qun
（Chuzhou Vocational&Technical College,Chuzhou,Anhui 239000）

To realize rapid call the three-dimensional model of the standard parts of plastic mould.The complicated methods of secondary development in SolidWorks were abandoned,and the standard parts library was established with the help of Configuration functions in SolidWorks.For example of Shouldered guide pillar,the methods which established the standard parts library were detailedly introduced.The calls of standard are rapid and accurate,and the late management and maintenance are convenient.Conclusion：The design efficiency of plastic mold can be effectively improved.

SolidWorks；configuration；shouldered guide pillar；standard parts

TG385.2；TP391.72

A

1673-1891（2015）03-0020-04

2015-05-22

安徽省2013年度重點(diǎn)科研項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備專用高精度鉚接機(jī)的開發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：1301033069）。

張信群（1970-），男，安徽滁州人，教授，研究方向：機(jī)械、模具設(shè)計(jì)與制造。