铝型材挤压模具设计及数据库管理系统
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图 6 最终的设计结果 (设计方案二 )
2. 3 图档和云图浏览功能 由 [图档 ]各子菜单项完成 :型材 、平面导流模工
模具和平 面 分 流 组 合 模 工 模 具 相 关 图 档 的 分 类 浏 览 ,以及经 CAE分析的典型模具产品的云图浏览 。 2. 4 数据库管理功能
由 [查询 ]和 [维护 ] / [浏览 ] (注 :分别对应以系 统管理员 /普通用户身份登录 )各子菜单项完成 :型 材 、平面导流模工模具 、平面分流组合模工模具和工
其中 ,通过平面分流组合模工模具设计模块 ,系 统以向导形式依次打开系列窗口 ,通过在该窗口及 AutoCAD 内实时的人机交互完成设计各流程 。具体 的流程和功能如下 :
⑴在图 1所示的《选取型材断面图形 》窗口及 随后与 AutoCAD 的交互内完成 :用户选取所需的型 材图形文件 ( 3 . dwg) →系统启动 AutoCAD ,以只读 方式打开该图形文件 →用户选取型材断面图形对象 (注 :需可构成封闭的型材断面 ) →系统仅保留型材 断面图形 。
⑷在图 4所示的《模孔尺寸和焊合室设计 》窗 口及随后与 AutoCAD 的交互内完成 :输入模孔尺寸 经验公式系数 、焊合室直径和下模模心到桥墩的距 离 →系统自动绘制出下模图形 。若对设计结果不满 意 ,则系统将下模图形删除并返回《模孔尺寸和焊合 室设计 》窗口 。
最终的设计结果如图 5所示 :
图 1 选取型材文件
(注 :图 1～6 中均以 1633b型材所用的模具设 计流程为例 )
⑵在图 2所示的《输入挤压筒和上下模的尺寸
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Fra Baidu bibliotek
《精密制造与自动化 》
并选取模孔的布置方式 》窗口及随后与 AutoCAD 的 交互内完成 :显示型材断面主要参数数据 、输入挤压 筒内径和上下模的外径并选取模孔的布置方式 (将 型材断面质心 /外接圆中心置于模具中心 ) →系统绘 制出上模图形 。
数据库表 、三维模型库和工程图形库内的基础 数据均来 源 于 项 目 合 作 各 方 以 及 一 些 型 材 生 产 厂 家 、模具使用厂家 、模具设计和制作厂家的实际产品 和工模具管理 。字段覆盖了型材参数 、挤压设备及 工艺参数 、坯料参数和工模具参数 ,以及工模具管理
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《精密制造与自动化 》
的整个生命周期 。参数完整全面且分类管理 ,字段 总数达 200 多个 。系统可直接实现模具的初步设 计 ,并用平面分流组合模数据库表内的全部记录作 为实例验证 。系统及其配用的数据库 、三维模型库 和工程图形库的工程价值均很高 。 4. 3 智能性
在 [设计 ]各子菜单项激活的窗口内 ,根据用户 选取的选项值和输入的参数值 ,智能地分析并给出 分析结果 ,若分析结果系统判断为不理想 ,系统给出 具体的失败原因提示及处理建议 (注 :若有 ) 。在与 AutoCAD 的交互中自动识别并拾取有效的型材断面 图形对象 ,系统设计出的上下模图形不会重叠等 。 4. 4 稳定性
2006 年第 2 期 (总第 166 期 )
铝型材挤压模具设计及数据库管理系统
云南省机械研究设计院 (650031) 马庆恒 张永宁 胡 睿
摘 要 介绍了由云南省机械研究设计院自主研发的“铝型材挤压模具设计及数据库管理系统 ”,该系统可完成模具的初步设 计 、型材和模具及工模具管理的数据库管理 、图档和经 CAE分析的模具云图浏览等 。文章详述了其主要功能 、系统建造的关键 技术及解决措施 、系统的主要特点 、项目的组织与实施过程及对项目的展望 。 关键词 铝型材 挤压模具 设计 数据库 图档 云图 管理
⑹ 将先前 获 得 的 型 材 断 面 面 积 最 大 的 面 域 的 组成元素 ,作为下模模孔图形 ,并用经验设计公式将 下模模孔图形放大 ( ScaleEntity方法 ) ,从而完成下 模模孔的设计 。
4 系统的主要特点 4. 1 功能性与集成性
系统可实现铝型材挤压工模具的初步设计 、数 据库管理 、图档和云图浏览 、工模具生命周期管理 (注 :指从入库到报废全程 )等功能 。系统功能强且 集成度高 。 4. 2 工程性
⑶用全部型材断面对象创建并仅保留面域集 , 遍历获得面积最大的面域并 用它 减去 ( acSubtrac2 tion)其它面域 ,用最终面域的 A rea和 Centroid属性 获得型材断面的面积和质心 。
⑷遍历全部型材断面对象 ,使用 GetBounding2 Box方法获得其极左 /右 /上 /下点 ,进而获得型材断 面的 (横向 )总长和 (纵向 )总宽 。通过由任意三个 极值点作圆法 (注 :若可用 ) ,获得最大的外接圆 ,将 该圆作为型材外接圆 ,从而获取型材外接圆的圆心 坐标和直径 。
解决措施 : ⑴首先用 AutoCAD VBA研发出模具设计模块 ,经 调试无误并用数据库内的记录及其配用的工程图形库 为实例验证后 ,命名为“铝型材挤压模具设计系统 ” (注 : 3 . dvb) ,既可单独使用 ,又可将该模块集成到主系 统内。方法 :从其工程管理资源器内 ,将相当窗体、模块 分别导出为同名的. frm、. bas格式 ,再将这些导出文件 添加到 VB的当前工程内 (注 : 3 . vbp)。 ⑵在 VB 的当前工程内 ,在 [工程 ( P) ] | [引用 (R) … ]菜单项所打开的《引用 》窗口内 ,从可用的引 用列表中选中 [AutoCAD 2005 Type L ibrary ]选项 。 ⑶在 VB 的当前工程内 ,将连接 AutoCAD 应用 程序和 AutoCAD 图形的代码添加到模具设计菜单项 首先调用到的模块内 。 关键的源代码段如下 : 连’ 接至 AutoCAD 应用程序 (注 :指启动 AutoCAD)
图 5 最终的设计结果 (设计方案一 )
设计方案二 : 1633b型材所用模具设计实例内参 数及选项设置为 :将型材断面质心置于模具中心 ,分 流孔形状 :圆形 ,圆形分流孔中心圆直径 : 108,分流 比 20,分流孔数目 : 6,其余设置同设计方案一 ,最终 的设计结果如图 6所示 : 。
图 3 分流孔和分流桥设计
工模具设计参数分析 、平面导流模工模具强度校核 、 平面分流组合模工模具强度校核 、挤压力校核和平 面分流组合模工模具设计 。系统将模具设计与制造 的最新理论 、方法和技术结合传统经验 、数据等作为 相关的分析 、校核和设计准则 。
整个设计流程为 :型材可挤压性分析 (注 :含分 析准则 、过程与结论 ) →选择挤压设备 、挤压力校核 (注 :含校核准则 、过程与结论 ) →工模具设计参数分 析 (注 :含分析准则 、过程与结论 ) →模具设计 →工模 具强度校核 (注 :含校核准则 、过程与结论 ) 。
由 Pro / E等完成三维建模 ,由 InterCAD 等完成 工程图 ,由 DEFORM - 3D 和 M SC. SuperForge完成工 模具的结构优化 ,并将最终结果经提取后作为系统 的图形库 、图片集 、云图集资源 。
3 系统建造的关键技术及解决措施 3. 1 将在 AutoCAD VBA 内研发调试无误后的模具 设计界面及代码移植到主程序内 , 并使用 COM 技 术 ,在 VB 中直接操作 AutoCAD ,实现 VB 程序与 Au2 toCAD 图形的通讯 。
2006 年第 2 期 (总第 166 期 )
模具管理 (含工模具入库登记库 、工模具使用及修理 库和工模具报废登记库 )数据库的查询和维护 (注 : 指添加 、修改和删除 ) /浏览功能 ,型材 、模具数据库 当前记录的辅助参数 (注 :含公式计算 )浏览功能 。 2. 5 图形处理 、结构优化功能 (配用 )
3. 2 在模具设计模块内 : ⑴使用选择集和过滤规则 ,实现仅可从型材图
形屏幕拾取到有效的型材断面图形对象 ,有效的对 象类型包括 : L ine、Circle、A rc、Ellip se、M line、LW Poly2 line、Sp line和 Region。
⑵将选取集导出 ( Export方法 →3 . wmf) →删 除图形中全部对象 →再将该导出项导入 ( Import方 法 )并作为块 B lock 炸开 ( Exp lode 方法 ) ,实现图形 中仅保留型材断面图形对象 。
2 系统的主要功能 2. 1 系统管理功能
登录身份预设有 : 系统管理员与普通用户 。由 [系统 ]各子菜单项完成 : 更改登录用户名和密码 , (系统管理员 )恢复普通用户初始密码 ,文件备份与 打印 ,注销等 。 2. 2 工模具初步设计功能
由 [设计 ]各子菜单项完成 :型材可挤压性分析 、 平面导流模工模具设计参数分析 、平面分流组合模
If Err Then M sgBox Err. Descrip tion: Exit Sub
End If ’连接至 AutoCAD 图形 (注 :指打开 AutoCAD 图形 )
D im acadDoc A s AcadDocument
Set acadDoc = acadApp. ActiveDocument
图 4 模孔尺寸和焊合室设计
图 2 输入挤压筒和模具和尺寸并选取模孔的布置方式
⑶在图 3所示的《分流孔和分流桥设计 》窗口 及随后与 AutoCAD 的交互内完成 :输入分流孔数目 、 分流比 、分流孔中心圆直径 /分流桥宽度 ,选取分流 孔形状 (扇形 /圆形 ) →系统自动在上模图形内绘制 出分流孔和分流桥 。若对设计结果不满意 ,则系统 将分流孔和分流桥图形删除并返回《分流孔和分流 桥设计 》窗口 。
在数据库文件名、表名未找到 、数据库表为空、输 入的数据类型出错、数据出界 ,与 AutoCAD 的交互中 用户操作无效等特定条件下软件均自动识别并反馈 。 4. 5 成长性
⑸通过编程绘制单个扇形分流孔 ,将该孔组成 元素转换为面域 ,获得该孔面积 ,进而获得分流孔的 总面积以及由分流比 K的定义公式求解出的实际值 K’, 比较 K’与输入值 K”,迭代 ( K’≤ K”)地求解 并绘制出最优的扇形分流孔图形 。由分流比的定义 公式求解并绘制出圆形分流孔图形 。故实际绘制的 分流孔 ,其分流比的实际值与输入值间的误差较小 。
1 引言 由我院与中南大学 、云南铝业股份有限公司合
作完成的省院校 、企业科技合作项目“型材挤压模具 CA E技术的开发与应用及提高模具质量和使用寿命 的研究 ”。项目由挤压模具设计与制造 (CAD ) 、挤压 模具数据库的建立 、挤压过程数值模拟分析和优化 (CAE) 、生产试模验证及提高挤压模具使用寿命研 究等分项目组成 。其中挤压模具数据库的建立分项 目的实施成果包括 :一套名为“铝型材挤压模具设计 及数据库管理系统 ”的单机版的原型系统 (配用 :数 据库表 、图片集 、测试分析大纲及测试分析报告和使 用手册 ) ,配套型材和工模具产品的三维模型库和工 程图形库 。该系统基于 V isual Basic 6. 0 和 Access 97研发 ,其中的模具设计模块为在 AutoCAD 2005的 VBA 内研发调试无误后 ,经导出移植到系统内 。通 过该子项目的实施初步建立了铝型材及其工模具的 工程数据库 ,初步实现了挤压模具设计与制造的标 准化和规模化 。该项目填补了云南省在铝型材挤压 模具设计与制造方面的空白 , 并为在云南省建立模 具研发中心和一条可年产 1 ～2 万套挤压模具的规 模化生产线打下了技术基础 。
D im acadApp A s AcadApp lication Set acadApp = GetObject ( ,“AutoCAD. App lication. 16 ”) ’获 取 对 ActiveX对象的引用 If Err Then
Err. C lear Set acadApp = CreateObject (“AutoCAD. App lica2 tion. 16”) ’创建对 ActiveX对象的引用
图 6 最终的设计结果 (设计方案二 )
2. 3 图档和云图浏览功能 由 [图档 ]各子菜单项完成 :型材 、平面导流模工
模具和平 面 分 流 组 合 模 工 模 具 相 关 图 档 的 分 类 浏 览 ,以及经 CAE分析的典型模具产品的云图浏览 。 2. 4 数据库管理功能
由 [查询 ]和 [维护 ] / [浏览 ] (注 :分别对应以系 统管理员 /普通用户身份登录 )各子菜单项完成 :型 材 、平面导流模工模具 、平面分流组合模工模具和工
其中 ,通过平面分流组合模工模具设计模块 ,系 统以向导形式依次打开系列窗口 ,通过在该窗口及 AutoCAD 内实时的人机交互完成设计各流程 。具体 的流程和功能如下 :
⑴在图 1所示的《选取型材断面图形 》窗口及 随后与 AutoCAD 的交互内完成 :用户选取所需的型 材图形文件 ( 3 . dwg) →系统启动 AutoCAD ,以只读 方式打开该图形文件 →用户选取型材断面图形对象 (注 :需可构成封闭的型材断面 ) →系统仅保留型材 断面图形 。
⑷在图 4所示的《模孔尺寸和焊合室设计 》窗 口及随后与 AutoCAD 的交互内完成 :输入模孔尺寸 经验公式系数 、焊合室直径和下模模心到桥墩的距 离 →系统自动绘制出下模图形 。若对设计结果不满 意 ,则系统将下模图形删除并返回《模孔尺寸和焊合 室设计 》窗口 。
最终的设计结果如图 5所示 :
图 1 选取型材文件
(注 :图 1～6 中均以 1633b型材所用的模具设 计流程为例 )
⑵在图 2所示的《输入挤压筒和上下模的尺寸
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Fra Baidu bibliotek
《精密制造与自动化 》
并选取模孔的布置方式 》窗口及随后与 AutoCAD 的 交互内完成 :显示型材断面主要参数数据 、输入挤压 筒内径和上下模的外径并选取模孔的布置方式 (将 型材断面质心 /外接圆中心置于模具中心 ) →系统绘 制出上模图形 。
数据库表 、三维模型库和工程图形库内的基础 数据均来 源 于 项 目 合 作 各 方 以 及 一 些 型 材 生 产 厂 家 、模具使用厂家 、模具设计和制作厂家的实际产品 和工模具管理 。字段覆盖了型材参数 、挤压设备及 工艺参数 、坯料参数和工模具参数 ,以及工模具管理
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《精密制造与自动化 》
的整个生命周期 。参数完整全面且分类管理 ,字段 总数达 200 多个 。系统可直接实现模具的初步设 计 ,并用平面分流组合模数据库表内的全部记录作 为实例验证 。系统及其配用的数据库 、三维模型库 和工程图形库的工程价值均很高 。 4. 3 智能性
在 [设计 ]各子菜单项激活的窗口内 ,根据用户 选取的选项值和输入的参数值 ,智能地分析并给出 分析结果 ,若分析结果系统判断为不理想 ,系统给出 具体的失败原因提示及处理建议 (注 :若有 ) 。在与 AutoCAD 的交互中自动识别并拾取有效的型材断面 图形对象 ,系统设计出的上下模图形不会重叠等 。 4. 4 稳定性
2006 年第 2 期 (总第 166 期 )
铝型材挤压模具设计及数据库管理系统
云南省机械研究设计院 (650031) 马庆恒 张永宁 胡 睿
摘 要 介绍了由云南省机械研究设计院自主研发的“铝型材挤压模具设计及数据库管理系统 ”,该系统可完成模具的初步设 计 、型材和模具及工模具管理的数据库管理 、图档和经 CAE分析的模具云图浏览等 。文章详述了其主要功能 、系统建造的关键 技术及解决措施 、系统的主要特点 、项目的组织与实施过程及对项目的展望 。 关键词 铝型材 挤压模具 设计 数据库 图档 云图 管理
⑹ 将先前 获 得 的 型 材 断 面 面 积 最 大 的 面 域 的 组成元素 ,作为下模模孔图形 ,并用经验设计公式将 下模模孔图形放大 ( ScaleEntity方法 ) ,从而完成下 模模孔的设计 。
4 系统的主要特点 4. 1 功能性与集成性
系统可实现铝型材挤压工模具的初步设计 、数 据库管理 、图档和云图浏览 、工模具生命周期管理 (注 :指从入库到报废全程 )等功能 。系统功能强且 集成度高 。 4. 2 工程性
⑶用全部型材断面对象创建并仅保留面域集 , 遍历获得面积最大的面域并 用它 减去 ( acSubtrac2 tion)其它面域 ,用最终面域的 A rea和 Centroid属性 获得型材断面的面积和质心 。
⑷遍历全部型材断面对象 ,使用 GetBounding2 Box方法获得其极左 /右 /上 /下点 ,进而获得型材断 面的 (横向 )总长和 (纵向 )总宽 。通过由任意三个 极值点作圆法 (注 :若可用 ) ,获得最大的外接圆 ,将 该圆作为型材外接圆 ,从而获取型材外接圆的圆心 坐标和直径 。
解决措施 : ⑴首先用 AutoCAD VBA研发出模具设计模块 ,经 调试无误并用数据库内的记录及其配用的工程图形库 为实例验证后 ,命名为“铝型材挤压模具设计系统 ” (注 : 3 . dvb) ,既可单独使用 ,又可将该模块集成到主系 统内。方法 :从其工程管理资源器内 ,将相当窗体、模块 分别导出为同名的. frm、. bas格式 ,再将这些导出文件 添加到 VB的当前工程内 (注 : 3 . vbp)。 ⑵在 VB 的当前工程内 ,在 [工程 ( P) ] | [引用 (R) … ]菜单项所打开的《引用 》窗口内 ,从可用的引 用列表中选中 [AutoCAD 2005 Type L ibrary ]选项 。 ⑶在 VB 的当前工程内 ,将连接 AutoCAD 应用 程序和 AutoCAD 图形的代码添加到模具设计菜单项 首先调用到的模块内 。 关键的源代码段如下 : 连’ 接至 AutoCAD 应用程序 (注 :指启动 AutoCAD)
图 5 最终的设计结果 (设计方案一 )
设计方案二 : 1633b型材所用模具设计实例内参 数及选项设置为 :将型材断面质心置于模具中心 ,分 流孔形状 :圆形 ,圆形分流孔中心圆直径 : 108,分流 比 20,分流孔数目 : 6,其余设置同设计方案一 ,最终 的设计结果如图 6所示 : 。
图 3 分流孔和分流桥设计
工模具设计参数分析 、平面导流模工模具强度校核 、 平面分流组合模工模具强度校核 、挤压力校核和平 面分流组合模工模具设计 。系统将模具设计与制造 的最新理论 、方法和技术结合传统经验 、数据等作为 相关的分析 、校核和设计准则 。
整个设计流程为 :型材可挤压性分析 (注 :含分 析准则 、过程与结论 ) →选择挤压设备 、挤压力校核 (注 :含校核准则 、过程与结论 ) →工模具设计参数分 析 (注 :含分析准则 、过程与结论 ) →模具设计 →工模 具强度校核 (注 :含校核准则 、过程与结论 ) 。
由 Pro / E等完成三维建模 ,由 InterCAD 等完成 工程图 ,由 DEFORM - 3D 和 M SC. SuperForge完成工 模具的结构优化 ,并将最终结果经提取后作为系统 的图形库 、图片集 、云图集资源 。
3 系统建造的关键技术及解决措施 3. 1 将在 AutoCAD VBA 内研发调试无误后的模具 设计界面及代码移植到主程序内 , 并使用 COM 技 术 ,在 VB 中直接操作 AutoCAD ,实现 VB 程序与 Au2 toCAD 图形的通讯 。
2006 年第 2 期 (总第 166 期 )
模具管理 (含工模具入库登记库 、工模具使用及修理 库和工模具报废登记库 )数据库的查询和维护 (注 : 指添加 、修改和删除 ) /浏览功能 ,型材 、模具数据库 当前记录的辅助参数 (注 :含公式计算 )浏览功能 。 2. 5 图形处理 、结构优化功能 (配用 )
3. 2 在模具设计模块内 : ⑴使用选择集和过滤规则 ,实现仅可从型材图
形屏幕拾取到有效的型材断面图形对象 ,有效的对 象类型包括 : L ine、Circle、A rc、Ellip se、M line、LW Poly2 line、Sp line和 Region。
⑵将选取集导出 ( Export方法 →3 . wmf) →删 除图形中全部对象 →再将该导出项导入 ( Import方 法 )并作为块 B lock 炸开 ( Exp lode 方法 ) ,实现图形 中仅保留型材断面图形对象 。
2 系统的主要功能 2. 1 系统管理功能
登录身份预设有 : 系统管理员与普通用户 。由 [系统 ]各子菜单项完成 : 更改登录用户名和密码 , (系统管理员 )恢复普通用户初始密码 ,文件备份与 打印 ,注销等 。 2. 2 工模具初步设计功能
由 [设计 ]各子菜单项完成 :型材可挤压性分析 、 平面导流模工模具设计参数分析 、平面分流组合模
If Err Then M sgBox Err. Descrip tion: Exit Sub
End If ’连接至 AutoCAD 图形 (注 :指打开 AutoCAD 图形 )
D im acadDoc A s AcadDocument
Set acadDoc = acadApp. ActiveDocument
图 4 模孔尺寸和焊合室设计
图 2 输入挤压筒和模具和尺寸并选取模孔的布置方式
⑶在图 3所示的《分流孔和分流桥设计 》窗口 及随后与 AutoCAD 的交互内完成 :输入分流孔数目 、 分流比 、分流孔中心圆直径 /分流桥宽度 ,选取分流 孔形状 (扇形 /圆形 ) →系统自动在上模图形内绘制 出分流孔和分流桥 。若对设计结果不满意 ,则系统 将分流孔和分流桥图形删除并返回《分流孔和分流 桥设计 》窗口 。
在数据库文件名、表名未找到 、数据库表为空、输 入的数据类型出错、数据出界 ,与 AutoCAD 的交互中 用户操作无效等特定条件下软件均自动识别并反馈 。 4. 5 成长性
⑸通过编程绘制单个扇形分流孔 ,将该孔组成 元素转换为面域 ,获得该孔面积 ,进而获得分流孔的 总面积以及由分流比 K的定义公式求解出的实际值 K’, 比较 K’与输入值 K”,迭代 ( K’≤ K”)地求解 并绘制出最优的扇形分流孔图形 。由分流比的定义 公式求解并绘制出圆形分流孔图形 。故实际绘制的 分流孔 ,其分流比的实际值与输入值间的误差较小 。
1 引言 由我院与中南大学 、云南铝业股份有限公司合
作完成的省院校 、企业科技合作项目“型材挤压模具 CA E技术的开发与应用及提高模具质量和使用寿命 的研究 ”。项目由挤压模具设计与制造 (CAD ) 、挤压 模具数据库的建立 、挤压过程数值模拟分析和优化 (CAE) 、生产试模验证及提高挤压模具使用寿命研 究等分项目组成 。其中挤压模具数据库的建立分项 目的实施成果包括 :一套名为“铝型材挤压模具设计 及数据库管理系统 ”的单机版的原型系统 (配用 :数 据库表 、图片集 、测试分析大纲及测试分析报告和使 用手册 ) ,配套型材和工模具产品的三维模型库和工 程图形库 。该系统基于 V isual Basic 6. 0 和 Access 97研发 ,其中的模具设计模块为在 AutoCAD 2005的 VBA 内研发调试无误后 ,经导出移植到系统内 。通 过该子项目的实施初步建立了铝型材及其工模具的 工程数据库 ,初步实现了挤压模具设计与制造的标 准化和规模化 。该项目填补了云南省在铝型材挤压 模具设计与制造方面的空白 , 并为在云南省建立模 具研发中心和一条可年产 1 ～2 万套挤压模具的规 模化生产线打下了技术基础 。
D im acadApp A s AcadApp lication Set acadApp = GetObject ( ,“AutoCAD. App lication. 16 ”) ’获 取 对 ActiveX对象的引用 If Err Then
Err. C lear Set acadApp = CreateObject (“AutoCAD. App lica2 tion. 16”) ’创建对 ActiveX对象的引用