组合模具智能化设计（Visual C++的 SolidWorks）

摘 要

　　本文主要介绍了基于 Visual C++的 SolidWorks 三维软件二次开发技术，实现组合模具智能化设计，对组合冲压模具虚拟设计和自动装配进行研究和开发的方法。

　　智能化组合模具虚拟设计系统是一个将虚拟现实技术引入 CAD 环境的软件系统，是计算机技术在模具设计中的综合应用。它将设计师在多年工作中积累的经验和模具行业的基本标准融合在一起，改变了传统模具设计方式。大大降低基本模具的设计难度和减少设计师的工作量。

　　在开发过程中，首先确定了该软件系统的具体功能和总体目标，并在大量阅读文献和调研的基础上做了全面的需求分析和可行性的研究，最终确定了该课题的整体方案。

　　通过已有数据的分析和归纳，建立数学模型并用 c 语言编程做成推理机供系统逻辑推理使用。对系统的主要功能进行分类，得到几个功能模块。系统所需的基本数据流则应用Access 和 sql server 建立数据库。最后应用 Visual C++编程工具完成程序的界面和代码设计，实现一个实用的应用软件程序。

　　组合模具智能化设计系统软件在使用过程中表明：该系统是计算机技术在模具设计生产中的综合应用，具有较大发展前景；该系统适应现代多种类小批量的模具设计，具有较方便的人机交互机制，可大大简化和提升模具设计水平。

　　关键词：SolidWorks 二次开发 组合模具 API Visual C++ 虚拟设计 自动装配

Abstract

　　This article mainly introduced the technology of SolidWorks software second development based on Visual c + + and the methods of the intelligent design for combination mould.

　　The system of intelligent virtual design for combination mould takes the virtual reality technology into the CAD software system. The computer technology is comprehensive applicated in mould design production. It fuses the stylist’s experience which was accumulated in many years work and the basic standard of mould industry in together. It will change the traditional mold design way and greatly reduce the basic die design difficulty and reduce the workload of stylist.

　　In the development process, the first step should determine the specific function and the general target of the software system, made a comprehensive analysis of the feasibility study and demand based on the reading of literature and research. Finally determine the overall program of the issue.Through the analysis and induction of the existing data, the mathematical model and the reasoning machine base on c programming language is set up and used for the system’s logic reasoning.The main functions of the system are classified to several function modules. At last complete program interface and code design with the application of Visual C++ programming tool, and realize a practical application software program.

　　The intelligent design system software for combination mould in use process shows that the computer technology is comprehensive applicated in mould design production. The system has a larger development prospect. The system adapt to the modern variety small batch mould design.It has a convenient human-computer interaction mechanism, can greatly simplified and ascension of the die design level.

　　Key words: SolidWorks, sencod development, combination mould, API, Visual C++, intelligent design, automatic assembly

　　模具工业是国家工业发展水平和开发能力的标志，在现代工业生产中 70%～80%的产品开发和研制都依赖于模具生产。随着计算机软件的发展和进步，模具 CAD/CAE/CAM 技术日臻成熟，其现代模具中的应用越来越广泛[1]。根据国际生产技术协会和国家工业部的统计，模具能够完成大多数的粗精加工。因此，模具生产水平的高低直接影响工业产品的外观造型、使用寿命和性能等方面，同时也是衡量一个国家制造水平的重要标志之一[2]。所以模具技术的研究是对于现代工业发展具有现实意义。

　　面对模具行业激烈的竞争，传统的模具设计制造技术的大批量、专用模具生产已不能满足市场需求。对模具产品多样化,制造成本低、周期短、设计效率高等的提出新的挑战，模具设计研发开始制扼着新产品的开发与生产。缩短模具的开发与生产周期、提高模具设计的效率可以有效地缩短新产品的开发与生产周期。促进了组合模具的快速发展，组合模具在模具模块化和标准化基础上，根据用户加工对象的工艺需求采用成套的国标元件组合装配使用，制造过程完成后，再拆分成元件与组件重复使用[3]。因此组合模具设计缩短了设计周期、降低了生产成本并能达到较高的尺寸精度和几何精度，无疑是一种很好的柔性化制造工艺装备。将组合模具设计与智能化技术相结合，可简化企业对市场产品的频繁试制过程，优化企业经营决策。推广使用智能化组合模具，节约企业相应的专用模具设计费、材料费、制造费等，对制造工业具有重要意义[4]。

　　近年来，随着模具技术迅速发展，组合模具等柔性的工艺设备作为衔接机械制造业中 CAD 与 CAM 的重要接口，受到了国内、外研究人员的普遍重视。在 20 世纪后半期，欧美等国开始研究使用计算机对夹具进行独立设计。我国模具起步较晚，直到 1987 年才把模具列入机电产品目录，经过多年的努力，在机床加工、汽车、飞机制造等工业中得到了广泛应用。

　　模具技术是一门综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程[5]。组合模具实现自动设计结构因为组合模具结构本身的多样性和复杂性很难实现。至今在世界范围内仍未形成成熟的技术，而工作者又迫切的需要这项技术。本课题若能顺利完成，将会成为一个新的模具技术发展方向[6]。

　　组合模具的提出虽有一段时间，但只适用于国内的市场行情，所以只有国内少数模具师具有这方面的设计经验，没有系统的资料和成套的技术。近年来，组合模具研究遇到尴尬的问题。老的技术工人面临退休，但新的这方面的人才并不多，许多宝贵的经验和设计思路无法流传；另一方面，组合模具方面的初学者面对各种元件，因为经验的缺乏而不会进行组装。因此，如何把有限的资源整合和保存起来，是现在组合模具面临的最大挑战。

　　组合模具相对于专用模具存在诸多的优点，但装配设计目前严重依赖经验丰富的人员。组合模具的使用者若对模具元件的知识不熟悉，设计出得模具方案在结构的合理性和加工精度等方面则很难满足需要。目前多数企业均采用“组合模具 CAD 系统”。系统的主要功能为提供元件库、对模具进行造型与管理模具图。现有的模具 CAD 系统没有实现依托设计工程师的行业经验，基于冲压件的信息的组合模具结构自动生成的智能化设计。

　　模具设计软件若具有智能化，则能帮助模具企业培养优秀的工程师，另一方面也可提高现有人员的设计水平。组合模具的使用人员也缩短了模具拼装和使用方法的学习时间。企业可以通过这种系统更直观的介绍组合冲模的优点。组合模具的零部件不同于专用模具可以重复使用。最大程度的减少模具的废弃和空间占用浪费。既节约资源又保护环境，有助于机械业的可持续发展[7]。

　　国内市场上尚无能实际应用的组合模具自动设计软件。本文研究内容是应用软件系统的基础部分和理论框架部分。如果实现能够进行智能化的组合模具设计软件，则能完善模具行业的发展方向。本课题的研究既具有学术知识方面的研究意义也具有较高的市场价值。

　　组合模具设计系统是一个智能化应用软件系统。本系统结构复杂且体系庞大。结合组合模具设计的研究情况，本文以智能化组合模具虚拟设计系统为研究对象。研究并归纳智能化组合模具虚拟设计系统的理论基础和实现方法。为组合模具实现自动设计做好理论和技术基础。

组合模具智能化设计（Visual C++的 SolidWorks）：

新建对话框

MFC 应用程序向导

欢迎界面

 Inno Setup 脚本向导

程序信息填写界面

添加文件界面

信息填写界面

冲压件工艺分析

单圆孔冲模选件

选件结果

模架装配结果图

刃口件装配结果图

单圆孔冲裁模

目 录

　　第一章 绪论
　　　　1.1 引言
　　　　1.2 课题研究现状
　　　　1.3 国内研究存在的问题
　　　　1.4 本课题研究意义
　　　　1.5 课题的研究内容
　　第二章 组合模具智能化设计系统的理论基础
　　　　2.1 组合模具设计的基础知识
　　　　　　2.1.1 组合冲模的使用范围及技术参数
　　　　　　2.1.2 组合冲模的标准元件
　　　　　　2.1.3 组合冲模的基本结构
　　　　2.2 组合模具设计的专家经验
　　　　　　2.2.1 模具结构的选择经验
　　　　　　2.2.2 模具元件的选择经验
　　　　　　2.2.3 组合模具的拼装经验
　　　　2.3 组合模具智能化设计系统的开发技术
　　　　　　2.3.1 SolidWorks 二次开发技术
　　　　　　2.3.2 Visual C++编程技术
　　　　　　2.3.3 数据库技术
　　第三章 组合模具自动装配技术的研究
　　　　3.1 组合模具元件装配模型
　　　　　　3.1.1 组合模具元件装配模型的描述
　　　　　　3.1.2 组合模具元件的装配特征
　　　　　　3.1.3 组合模具元件间的装配关系
　　　　　　3.1.4 组合模具元件装配特征的命名规则
　　　　3.2 组合模具元件装配规则
　　　　　　3.2.1 装配可行性规则
　　　　　　3.2.2 组合模具装配方法
　　　　　　3.2.3 组合模具自动装配中装配路径的选择
　　　　　　3.2.4 集合论
　　　　　　3.2.5 组合模具元件装配模型的数学模型
　　　　　　3.2.6 组合模具自动装配程序的设计
　　　　3.3 组合模具元件自动装配程序的实现
　　　　　　3.3.1 基于 VC++的 SolidWorks 装配体二次开发技术
　　　　　　3.3.2 组合模具自动装配的实现
　　　　　　3.3.3 组合模具自动装配实例
　　第四章 组合模具智能化设计系统的开发与研究
　　　　4.1 组合冲模智能化设计系统的菜单结构
　　　　4.2 文件
　　　　　　4.2.1 新建模具
　　　　　　4.2.2 打开模具
　　　　　　4.2.3 保存模具
　　　　4.3 冲压件工艺分析
　　　　　　4.3.1 工艺信息输入
　　　　　　4.3.2 冲压件显
　　　　　　4.3.3 冲压件造型
　　　　　　4.3.4 冲压件保存
　　　　4.4 交互式设计
　　　　　　4.4.1 模具元件库
　　　　　　4.4.2 专用件造型
　　　　　　4.4.3 专用件保存
　　　　　　4.4.4 专用件检索
　　　　4.5 检索式设计
　　　　　　4.5.1 模具检索
　　　　　　4.5.2 模具检索对话框
　　　　　　4.5.3 模具检索方法
　　　　　　4.5.4 数理逻辑
　　　　　　4.5.5 模具检索信息分析及数学模型的建立
　　　　　　4.5.6 模具检索的程序设计
　　　　　　4.5.7 模具删除
　　　　4.6 智能化设计
　　　　　　4.6.1 组合冲模自动选件的研究
　　　　　　4.6.2 组合冲模自动装配的研究
　　第五章 组合冲模智能化设计系统的编译与运行
　　　　5.1 程序的编译
　　　　5.2 程序的打包
　　　　5.3 组合冲模智能化设计系统的运行
　　　　5.4 组合冲模智能化设计系统运行实例
　　　　　　5.4.1 冲压件的造型
　　　　　　5.4.2 冲压件工艺分析
　　　　　　5.4.3 组合冲模智能化设计
　　　　　　5.4.4 单圆孔组合冲模的保存
　　第六章 总结与展望
　　　　6.1 全文总结
　　　　6.2 展望
　　参考文献
　　发表论文和科研情况说明
　　致谢

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