模具圖形庫系統(tǒng)的研制(1)

1、模具圖形庫系統(tǒng)的研制摘要：本文描述了研制模具圖形庫系統(tǒng)的三種方法，并用其中最佳的一種方法研制了模具圖形庫系 統(tǒng)。用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的各工步的模具零件圖和裝配圖的快速生成和繪制。該系統(tǒng) 繪圖系列化、規(guī)范化，是一個使用方便、十分有效的系統(tǒng)，其優(yōu)越性非常顯著。關(guān)鍵詞：模具圖形庫，CAD，五金，計算機系統(tǒng)1引言 計算機繪圖（Computer drawing or Computer graphics）作為計算機輔助設(shè)計（CAD）的一個分 支，它的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有的領(lǐng)域。對于工業(yè)應(yīng)用而言，所有的工業(yè)部門都已采用了計算 

2、機手段進行繪圖。而對五金企業(yè)而言，雖然并不是所有廠家都采用了計算機繪圖，但還是有 不少廠家已經(jīng)采用和正在嘗試進行生產(chǎn)圖紙的計算機繪制。筆者從事計算機繪圖方面的理論 研究工作和實際應(yīng)用工作已經(jīng)多年，積累了一定的經(jīng)驗，為了給正在嘗試進行計算機繪圖的 廠家指明一些成功的途徑，以便少走彎路，同時也為了與已經(jīng)采用計算機繪圖的廠家進行學(xué) 術(shù)交流和討論，本文論述了研制模具圖形庫系統(tǒng)這一問題。眾所周知，各個正規(guī)的五金廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品絕不是無所不包的，而是恰恰相反，基本上是每個五金廠家只生產(chǎn)一到兩類產(chǎn)品，例如呆扳手、活扳手、梅花扳手、剪刀等的一到兩個種類 ，這種專

3、業(yè)化、分工性、產(chǎn)品的單一性，不僅為研制模具圖形庫系統(tǒng)提供了很好的可能性， 而且也使模具圖形庫系統(tǒng)的研制相對簡單一些，考慮的問題相對少一些。當(dāng)然，產(chǎn)品種類繁 多的五金生產(chǎn)廠家，并不是沒有建立模具圖形庫系統(tǒng)的可行性，而是問題要復(fù)雜得多，解決 這種復(fù)雜性的簡單方法就是建立若干個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)對應(yīng)著一類產(chǎn)品，這所有的子系 統(tǒng)都從屬于主系統(tǒng)（也可稱為總系統(tǒng)）。本文所述的模具圖形庫，簡而言之，就是把若干模具零件圖和若干模具裝配圖（總裝圖）的圖 形磁盤文件（已形成的文件和可以快速形成的文件）有機組合起來而形成的模具圖形總體。它 不是通常意義上的

4、圖紙資料室，不在計算機上是看不見這個模具圖形庫的。當(dāng)然可以將各個 零件圖和模具裝配圖都輸出到紙張上。模具圖形庫系統(tǒng)包括已形成的模具圖形庫和可以快速 形成模具圖形的系統(tǒng)。研制模具圖形庫系統(tǒng)的原因何在?是為了提高模具繪制的速度、效率和質(zhì)量，降低勞動強度 和設(shè)計周期，以便更好地跟上現(xiàn)代化的日新月異的產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐，如果沒有這個模具 圖形庫系統(tǒng)，模具設(shè)計完畢之后，需要在圖板上或計算機上逐一地繪制各個模具零件，例如 上模座、下模座、卸料螺釘、頂桿、凸模、凹模、墊板、螺釘、銷釘、模柄等，然后再繪 制 裝配圖。但是如果已經(jīng)建立了模具圖

5、形庫，就可以將所需的尺寸的各個零件從圖形庫中調(diào)出 來進行裝配或快速生成，速度顯然大為提高。2研制模具圖形庫系統(tǒng)的可行方法 21基于查詢文件的繪圖軟件直接繪制法這是一種最為簡單的方法，只要會使用一種繪圖軟件，比如Auto CAD、CAXA等，就可以用這 種方法完成建立圖形庫系統(tǒng)的工作。它的整體思路是將一種尺寸的產(chǎn)品的各個工步的模具 零件圖和裝配圖分別繪制好，存儲起來；再將第二種、第三種尺寸的產(chǎn)品的各個工步的模具 零件圖和裝配圖分別繪制好，存儲起來，直到將所有尺寸的產(chǎn)品的模具零件圖和裝配圖都繪 制 存儲好為止。然后編制適用于不同

6、尺寸產(chǎn)品的模具的查詢文件，這個文件記載了每一種尺寸 的產(chǎn)品所對應(yīng)所有工步的模具零件圖和裝配圖的文件名字及簡要說明1,2。用這種方法研制模具圖形庫系統(tǒng)的流程如圖1所示，查詢生成圖紙的流程如圖2所示。這種研制方法的優(yōu)點是方法簡單，所需的計算機方面的外圍知識較少，缺點是工作量龐大， 零件圖和裝配已完全固定3。如果又有另一種新尺寸的同類產(chǎn)品需要設(shè) 計和生產(chǎn)，那么這個圖形庫系統(tǒng)中并不存在對應(yīng)于該尺寸產(chǎn)品的模具零件圖和裝配圖，只能 重新繪制或者由已有的模具零件圖和裝配圖修改而成。   22第二種方法數(shù)據(jù)文件管理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的編程法對同一類產(chǎn)品而言，例如同一種型

7、式的呆扳手，如果呆扳手的一個尺寸改變了 ，那么其它各尺寸都會隨之而改變，因為該尺寸標(biāo)志著這個呆扳手的大小。根據(jù)這一特點， 就可以建立數(shù)據(jù)文件（數(shù)據(jù)表），以某個關(guān)鍵尺寸作為引導(dǎo)尺寸，其它尺寸作為從屬尺寸。 如此，只需要編制繪制某個尺寸的產(chǎn)品的各工步的全部模具零件圖和裝配圖的程序即可 。該 程序的前半部分是打開數(shù)據(jù)文件，讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)，程序的后半部分是根據(jù)讀入的數(shù)據(jù)繪圖。 在此應(yīng)當(dāng)注意，所有模具的零件圖和裝配圖都要以產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸為參照，要作到一旦引導(dǎo) 尺寸改變了，其它從屬尺寸都應(yīng)作相應(yīng)的改變。這種方法有兩個主要步驟：第一，建立完善的有依賴

8、從屬關(guān)系的數(shù)據(jù)文件（數(shù)據(jù)表）。這個完善有兩個含義：一是應(yīng)包括 該種產(chǎn)品引導(dǎo)尺寸的所有可能尺寸，例如若以呆扳手的扳口寬度作為引導(dǎo)尺寸，則不僅要包 含已生產(chǎn)的呆扳手的各個扳口寬度，而且還要包括未生產(chǎn)的、未設(shè)計的可能存在的所有扳口 寬度；二是某個引導(dǎo)尺寸與產(chǎn)品各尺寸、所有工步的各模具零件的尺寸都有對應(yīng)關(guān)系，不能 只與部分模具零件的部分尺寸有對應(yīng)關(guān)系，而與另一部分尺寸、另一部分模具零件的尺寸沒 有對應(yīng)關(guān)系。這樣才能保證繪出所有零件圖和裝配圖。第二，編制正確的繪圖程序4和圖形函數(shù)庫（子程序庫）。如用AutoLISP語言編程 ，等等。這種方法是以

9、產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸為“導(dǎo)火索”，“驅(qū)動”其它尺寸，以完成圖紙繪制的工作。 也就是說，只要已知產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸，系統(tǒng)便從數(shù)據(jù)文件中查詢出此產(chǎn)品和所有模具的零件 圖和裝配圖的尺寸，進而生成圖形。這種方法的優(yōu)點是編制的程序通用性好，應(yīng)用范圍廣，缺點是各數(shù)據(jù)之間無獨立性，很難單 獨修改某一局部尺寸。這種圖形的工作量主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)文件建立和程序編制上，但一旦完成這一工作，繪制各模 具圖將是水到渠成，十分方便的。研制模具圖形庫系統(tǒng)的流程見圖3，查詢并生成模具圖紙的流程見圖4。 23基于數(shù)據(jù)文件管理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的繪圖軟件二次開發(fā)法這種方法與第二種方法有相同之處。相同之處在于它也

10、是依據(jù)引導(dǎo)尺寸建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件 。其不同之處在于第二種方法是在數(shù)據(jù)文件的基礎(chǔ)編制程序生成圖形，而這種方法是在數(shù)據(jù) 文件的基礎(chǔ)上最終在計算機屏幕界面上形成一系列下拉菜單（如同AutoCAD下拉菜單的Draw、 Modify、Edit等的層次下拉菜單）和對話框，然后根據(jù)下拉菜單和對話框繪制模具圖。形成 這些下拉菜單和對話框的過程就是二次開發(fā)的過程。最后達到的效果是這樣的：不僅螺釘、彈簧、銷釘、導(dǎo)正銷、模柄、模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套 、卸料板、墊板、凸模塊、凹模塊、摔子、沖子、芯軸、壓邊圈等模具零件可以從下拉菜單 及對 話框中依次選取各

11、個需要的尺寸形成圖形，而且還可選取整套標(biāo)準(zhǔn)模架和凸凹模，甚至于可根據(jù)產(chǎn)品零件的引導(dǎo)尺寸從下拉菜單和對話框中直接選取整套模具裝配圖。 所謂層次下拉菜單和對話框是這樣的，例如繪制一個螺釘，首先選“模具零件繪制”下拉菜 單，然后從中選“標(biāo)準(zhǔn)件”一項，系統(tǒng)出現(xiàn)子菜單，內(nèi)有各種標(biāo)準(zhǔn)件，點選“螺釘”，彈出 對話框，供選取“螺釘直徑”，然后系統(tǒng)要求選“螺紋長度”、“螺釘長度”等項，而螺釘 頭部直徑和高度是依賴于螺釘直徑的，由系統(tǒng)自動查詢數(shù)據(jù)文件得到，無須選擇，接下來是 系統(tǒng)要求回答在幾個視圖（主視圖、俯視圖、側(cè)視圖等）中繪制此螺釘，待回答后，系統(tǒng)要求 輸入螺

12、釘在各個視圖中的插入位置（點）及螺釘長度方向與X軸正方向的夾角、比例尺。如此 便在一張模具零件圖或裝配圖中繪制了一個螺釘，如相同的螺釘有若干個，則用原始軟件中 的“復(fù)制”或“陣列”命令生成。不僅如此，在螺釘?shù)睦L制過程中，系統(tǒng)還能夠自動判別螺釘與其它零件的隱藏關(guān)系，自動進 行多余圖表（直線段、弧線段、剖面線等）的消隱。由于第二種方法是根據(jù)已編制好的程序生成模具圖，因而模具圖生成后，很難對個別尺寸進 行修改。但二次開發(fā)法生成的模具圖的個別尺寸是完全可以在繪制過程中或繪制完畢后進行 修改的。很顯然，這種方法最為先進。本文就采用這種方法研制模具圖形庫系

13、統(tǒng)。3系統(tǒng)的功能 五金廠家使用的模具圖形庫系統(tǒng)，有下述模塊及相應(yīng)功能。（1）五金產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)檢索模塊。根據(jù)產(chǎn)品種類，查閱該種類產(chǎn)品的各個標(biāo)準(zhǔn)尺寸。這里的 五金產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)可以僅僅是自己廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)，如各種型號的呆扳手。（2）產(chǎn)品圖形檢索模塊。根據(jù)產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸檢索查詢不同尺寸大小的產(chǎn)品圖，圖形和尺寸 在計算機屏幕上的對話框中全面顯示。（3）模具標(biāo)準(zhǔn)檢索模塊。如果模具采用了國家標(biāo)準(zhǔn)或廠標(biāo)，可以從該模塊查詢出符合標(biāo)準(zhǔn)的 各種模具及其尺寸。查詢?nèi)藛T無需再看國家標(biāo)準(zhǔn)和廠標(biāo)的書籍資料。（4）尺寸標(biāo)注模塊。根據(jù)該模塊進行尺寸、公差、粗糙度、平行度、垂直度等的標(biāo)注

14、。（5）模具零件圖繪制模塊。此模塊能利用多層下拉菜單和對話框的形式確定模具零件的各個 尺寸，并選擇在主視圖、俯視圖、側(cè)視圖等的幾個視圖中插入及其插入位置、旋轉(zhuǎn)角度與比 例尺，并自動判定消隱關(guān)系。（6）模具裝配圖生成模塊。利用該模塊可生成模具裝配圖、零件序號、明細表 等，并自動進 行多余圖素的消隱。該模塊還可以包含已形成的模具成套裝配圖子模塊，以便查詢使用。這 是一個看上去畫面線條最多、最密集的圖形。4系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 本文建立的圖形庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。 5系統(tǒng)的使用 根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸，通過下拉菜單，查詢得到所需要的模具零件的主要尺寸

15、（ 例如 根據(jù)引導(dǎo)尺寸查詢出模架的凹模周界，再根據(jù)凹模周界確定可能的閉合高度、上下模座基本 尺寸、導(dǎo)柱導(dǎo)套基本尺寸等）。據(jù)此可由下拉菜單畫出對應(yīng)于這些基本尺寸的上模座、下模 座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等。對于上、下模座，可再通過下拉菜單，選取合適尺寸的螺釘孔、定位孔 等畫在模座的正確位置上。最終得到模具的各零件圖。對于模具裝配圖，同樣由下拉菜單完 成，另外也可采用調(diào)用插入各零件圖的方式完成。6系統(tǒng)的特點 本系統(tǒng)以所生產(chǎn)的產(chǎn)品零件的關(guān)鍵尺寸作為引導(dǎo)尺寸，通過下拉菜單查詢繪制所需的模 具零件圖和裝配圖。設(shè)計系列化、規(guī)范化，符合國家標(biāo)準(zhǔn)；充分利用了人機交互功能，