模具圖形庫(kù)系統(tǒng)的研制
1.引言
計(jì)算機(jī)繪圖(Computer drawing or Computer graphics)作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的一個(gè)分支祈很,它的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有的領(lǐng)域愕炸。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言,所有的工業(yè)部門都已采用了計(jì)算機(jī)手段進(jìn)行繪圖轰传。而對(duì)五金企業(yè)而言驴党,雖然并不是所有廠家都采用了計(jì)算機(jī)繪圖,但還是有不少?gòu)S家已經(jīng)采用和正在嘗試進(jìn)行生產(chǎn)圖紙的計(jì)算機(jī)繪制获茬。筆者從事計(jì)算機(jī)繪圖方面的理論研究工作和實(shí)際應(yīng)用工作已經(jīng)多年港庄,積累了一定的經(jīng)驗(yàn),為了給正在嘗試進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖的廠家指明一些成功的途徑恕曲,以便少走彎路鹏氧,同時(shí)也為了與已經(jīng)采用計(jì)算機(jī)繪圖的廠家進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和討論,本文論述了研制模具圖形庫(kù)系統(tǒng)這一問(wèn)題佩谣。
眾所周知把还,各個(gè)正規(guī)的五金廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品絕不是無(wú)所不包的,而是恰恰相反茸俭,基本上是每個(gè)五金廠家只生產(chǎn)一到兩類產(chǎn)品吊履,例如呆扳手、活扳手、梅花扳手艇炎、剪刀等的一到兩個(gè)種類酌伊,這種專業(yè)化、分工性拼仆、產(chǎn)品的單一性吏辫,不僅為研制模具圖形庫(kù)系統(tǒng)提供了很好的可能性,而且也使模具圖形庫(kù)系統(tǒng)的研制相對(duì)簡(jiǎn)單一些撑停,考慮的問(wèn)題相對(duì)少一些劳威。當(dāng)然,產(chǎn)品種類繁多的五金生產(chǎn)廠家比邮,并不是沒(méi)有建立模具圖形庫(kù)系統(tǒng)的可行性跌仗,而是問(wèn)題要復(fù)雜得多顺雪,解決這種復(fù)雜性的簡(jiǎn)單方法就是建立若干個(gè)子系統(tǒng)货吊,每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)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))嘁凤。
本文所述的模具圖形庫(kù)抠蕊,簡(jiǎn)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(jī)組合起來(lái)而形成的模具圖形總體租躁。它不是通常意義上的圖紙資料室姆迄,不在計(jì)算機(jī)上是看不見這個(gè)模具圖形庫(kù)的。當(dāng)然可以將各個(gè)零件圖和模具裝配圖都輸出到紙張上查吊。模具圖形庫(kù)系統(tǒng)包括已形成的模具圖形庫(kù)和可以快速形成模具圖形的系統(tǒng)谐区。
研制模具圖形庫(kù)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)量逻卖,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)周期宋列,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(méi)有這個(gè)模具圖形庫(kù)系統(tǒng)评也,模具設(shè)計(jì)完畢之后炼杖,需要在圖板上或計(jì)算機(jī)上逐一地繪制各個(gè)模具零件,例如上模座盗迟、下模座坤邪、卸料螺釘、頂桿罚缕、凸模艇纺、凹模、墊板邮弹、螺釘黔衡、銷釘、模柄等醇颗,然后再繪制裝配圖陨楼。但是如果已經(jīng)建立了模具圖形庫(kù)辽嘹,就可以將所需的尺寸的各個(gè)零件從圖形庫(kù)中調(diào)出來(lái)進(jìn)行裝配或快速生成,速度顯然大為提高蘸橡。
2.研制模具圖形庫(kù)系統(tǒng)的可行方法
2.1第一種方法——基于查詢文件的繪圖軟件直接繪制法
這是一種最為簡(jiǎn)單的方法漠阻,只要會(huì)使用一種繪圖軟件,比如Auto CAD层褥、CAXA等哮怯,就可以用這種方法完成建立圖形庫(kù)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(gè)工步的模具零件圖和裝配圖分別繪制好彼兆,存儲(chǔ)起來(lái)危漱;再將第二種、第三種尺寸的產(chǎn)品的各個(gè)工步的模具零件圖和裝配圖分別繪制好邀秕,存儲(chǔ)起來(lái)赐匕,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(chǔ)好為止。然后編制適用于不同尺寸產(chǎn)品的模具的查詢文件仓坞,這個(gè)文件記載了每一種尺寸的產(chǎn)品所對(duì)應(yīng)所有工步的模具零件圖和裝配圖的文件名字及簡(jiǎn)要說(shuō)明背零。
這種研制方法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單,所需的計(jì)算機(jī)方面的外圍知識(shí)較少无埃,缺點(diǎn)是工作量龐大徙瓶,零件圖和裝配已完全固定。如果又有另一種新尺寸的同類產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)嫉称,那么這個(gè)圖形庫(kù)系統(tǒng)中并不存在對(duì)應(yīng)于該尺寸產(chǎn)品的模具零件圖和裝配圖侦镇,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。
2.2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(duì)同一類產(chǎn)品而言织阅,例如同一種型式的呆扳手壳繁,如果呆扳手的一個(gè)尺寸改變了,那么其它各尺寸都會(huì)隨之而改變蒲稳,因?yàn)樵摮叽鐦?biāo)志著這個(gè)呆扳手的大小氮趋。根據(jù)這一特點(diǎn),就可以建立數(shù)據(jù)文件(數(shù)據(jù)表)江耀,以某個(gè)關(guān)鍵尺寸作為引導(dǎo)尺寸剩胁,其它尺寸作為從屬尺寸。
如此祥国,只需要編制繪制某個(gè)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楞虾。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)初瓜,程序的后半部分是根據(jù)讀入的數(shù)據(jù)繪圖引宙。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)尺寸改變了夸莱,其它從屬尺寸都應(yīng)作相應(yīng)的改變伙二。
這種方法有兩個(gè)主要步驟:
第一靖榕、建立完善的有依賴從屬關(guān)系的數(shù)據(jù)文件(數(shù)據(jù)表)造虏。這個(gè)完善有兩個(gè)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)尺寸涕肪,則不僅要包含已生產(chǎn)的呆扳手的各個(gè)扳口寬度扯蕾,而且還要包括未生產(chǎn)的软旁、未設(shè)計(jì)的可能存在的所有扳口寬度;二是某個(gè)引導(dǎo)尺寸與產(chǎn)品各尺寸锚署、所有工步的各模具零件的尺寸都有對(duì)應(yīng)關(guān)系扛肩,不能只與部分模具零件的部分尺寸有對(duì)應(yīng)關(guān)系,而與另一部分尺寸骨田、另一部分模具零件的尺寸沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系耿导。這樣才能保證繪出所有零件圖和裝配圖。
第二盛撑、編制正確的繪圖程序和圖形函數(shù)庫(kù)(子程序庫(kù))碎节。如用AutoLISP語(yǔ)言編程捧搞,等等抵卫。
這種方法是以產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸為“導(dǎo)火索”,“驅(qū)動(dòng)”其它尺寸胎撇,以完成圖紙繪制的工作介粘。也就是說(shuō),只要已知產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸晚树,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姻采,進(jìn)而生成圖形。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是編制的程序通用性好爵憎,應(yīng)用范圍廣慨亲,缺點(diǎn)是各數(shù)據(jù)之間無(wú)獨(dú)立性,很難單獨(dú)修改某一局部尺寸宝鼓。
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婶签,但一旦完成這一工作,繪制各模具圖將是水到渠成乾爆,十分方便的彪壳。
2.3第三種方法——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。相同之處在于它也是依據(jù)引導(dǎo)尺寸建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件舆伺。其不同之處在于第二種方法是在數(shù)據(jù)文件的基礎(chǔ)編制程序生成圖形暴赡,而這種方法是在數(shù)據(jù)文件的基礎(chǔ)上最終在計(jì)算機(jī)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(duì)話框蒂茶,然后根據(jù)下拉菜單和對(duì)話框繪制模具圖萄罐。形成這些下拉菜單和對(duì)話框的過(guò)程就是二次開發(fā)的過(guò)程。
最后達(dá)到的效果是這樣的:不僅螺釘小梢、彈簧幸膨、銷釘、導(dǎo)正銷备洽、模柄慷甩、模座、導(dǎo)柱了嚎、導(dǎo)套泪漂、卸料板、墊板歪泳、凸模塊萝勤、凹模塊、摔子呐伞、沖子敌卓、芯軸、壓邊圈等模具零件可以從下拉菜單及對(duì)話框中依次選取各個(gè)需要的尺寸形成圖形伶氢,而且還可選取整套標(biāo)準(zhǔn)模架和凸凹模趟径,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(duì)話框中直接選取整套模具裝配圖。
所謂層次下拉菜單和對(duì)話框是這樣的癣防,例如繪制一個(gè)螺釘蜗巧,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(xiàng)蕾盯,系統(tǒng)出現(xiàn)子菜單幕屹,內(nèi)有各種標(biāo)準(zhǔn)件,點(diǎn)選“螺釘”取涕,彈出對(duì)話框触良,供選取“螺釘直徑”,然后系統(tǒng)要求選“螺紋長(zhǎng)度”痛恃、“螺釘長(zhǎng)度”等項(xiàng)颓腮,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(dòng)查詢數(shù)據(jù)文件得到未奋,無(wú)須選擇赫淋,接下來(lái)是系統(tǒng)要求回答在幾個(gè)視圖(主視圖、俯視圖冻绊、側(cè)視圖等)中繪制此螺釘期庆,待回答后歇懂,系統(tǒng)要求輸入螺釘在各個(gè)視圖中的插入位置(點(diǎn))及螺釘長(zhǎng)度方向與X軸正方向的夾角、比例尺耐陵。如此便在一張模具零件圖或裝配圖中繪制了一個(gè)螺釘晃尖,如相同的螺釘有若干個(gè),則用原始軟件中的“復(fù)制”或“陣列”命令生成俏蛮。
不僅如此撑蚌,在螺釘?shù)睦L制過(guò)程中,系統(tǒng)還能夠自動(dòng)判別螺釘與其它零件的隱藏關(guān)系搏屑,自動(dòng)進(jìn)行多余圖表(直線段争涌、弧線段、剖面線等)的消隱辣恋。
由于第二種方法是根據(jù)已編制好的程序生成模具圖亮垫,因而模具圖生成后,很難對(duì)個(gè)別尺寸進(jìn)行修改伟骨。但二次開發(fā)法生成的模具圖的個(gè)別尺寸是完全可以在繪制過(guò)程中或繪制完畢后進(jìn)行修改的饮潦。
很顯然,這種方法最為先進(jìn)携狭。本文就采用這種方法研制模具圖形庫(kù)系統(tǒng)继蜡。
3.系統(tǒng)的功能
五金廠家使用的模具圖形庫(kù)系統(tǒng),有下述模塊及相應(yīng)功能逛腿。
(1)五金產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢索模塊稀并。根據(jù)產(chǎn)品種類,查閱該種類產(chǎn)品的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸鳄逾。這里的五金產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以僅僅是自己廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)宽剪,如各種型號(hào)的呆扳手。
(2)產(chǎn)品圖形檢索模塊灌笙。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(jì)算機(jī)屏幕上的對(duì)話框中全面顯示局限。
(3)模具標(biāo)準(zhǔn)檢索模塊汗绰。如果模具采用了國(guó)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棵辟。查詢?nèi)藛T無(wú)需再看國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和廠標(biāo)的書籍資料琴坏。
(4)尺寸標(biāo)注模塊。根據(jù)該模塊進(jìn)行尺寸渗蚁、公差束澄、粗糙度、平行度尖洞、垂直度等的標(biāo)注妇张。
(5)模具零件圖繪制模塊搅厕。此模塊能利用多層下拉菜單和對(duì)話框的形式確定模具零件的各個(gè)尺寸,并選擇在主視圖氏仗、俯視圖吉捶、側(cè)視圖等的幾個(gè)視圖中插入及其插入位置、旋轉(zhuǎn)角度與比例尺皆尔,并自動(dòng)判定消隱關(guān)系呐舔。
(6)模具裝配圖生成模塊。利用該模塊可生成模具裝配圖慷蠕、零件序號(hào)珊拼、明細(xì)表等,并自動(dòng)進(jìn)行多余圖素的消隱流炕。該模塊還可以包含已形成的模具成套裝配圖子模塊杆麸,以便查詢使用。這是一個(gè)看上去畫面線條最多浪感、最密集的圖形昔头。
4.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
建立圖形庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
5.系統(tǒng)的使用
根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品的引導(dǎo)尺寸影兽,通過(guò)下拉菜單揭斧,查詢得到所需要的模具零件的主要尺寸(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掂篷、上下模座基本尺寸焊握、導(dǎo)柱導(dǎo)套基本尺寸等)。據(jù)此可由下拉菜單畫出對(duì)應(yīng)于這些基本尺寸的上模座鳖弱、下模座园赴、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等益丘。對(duì)于上宴凌、下模座,可再通過(guò)下拉菜單冲取,選取合適尺寸的螺釘孔凉灯、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鄙吗。對(duì)于模具裝配圖玻啡,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疙鹃。
6.系統(tǒng)的特點(diǎn)
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)尺寸捌轮,通過(guò)下拉菜單查詢繪制所需的模具零件圖和裝配圖。設(shè)計(jì)系列化赵颅、規(guī)范化虽另,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)暂刘;充分利用了人機(jī)交互功能,可對(duì)局部尺寸進(jìn)行修改洲赵;本系統(tǒng)應(yīng)用方便鸳惯,易于掌握。
本文依據(jù)軟件工程學(xué)的思想對(duì)繪圖軟件進(jìn)行二次開發(fā)叠萍,研制了模具圖形庫(kù)系統(tǒng)芝发。它基于數(shù)據(jù)文件,編寫程序查詢調(diào)用這些數(shù)據(jù)文件苛谷,以產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸為指引辅鲸,通過(guò)下拉菜單,調(diào)用相應(yīng)的繪圖子程序腹殿,畫出模具零件圖和裝配圖独悴,繪圖過(guò)程系列化、規(guī)范化锣尉,是一個(gè)使用方便刻炒、十分有效的系統(tǒng)。該系統(tǒng)大大提高了繪圖效率箫朽,減輕了繪圖人員的勞動(dòng)強(qiáng)度里捌,設(shè)計(jì)質(zhì)量和繪圖質(zhì)量獲得了最佳效果,其優(yōu)越性非常顯著蜓盯。
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