1、- 86 -基于 AUTOCAD 软件的塑料注射模 CAD 系统的二次开发黄诚驹 韩旭（武汉职业技术学院，湖北 武汉 430074）作者简介：黄诚驹（1953）男，湖北 武汉人，武汉职业技术学院机电工程学院副教授，研究方向为模具 CAD/CAM 运用技术及逆向工程应用技术。摘要：以 AUTOCAD 软件为平台，运用 ObjectARX、Microsoft Access 工具，建立符合国标的注射模标准模架、模具标准零件的数据库；建立具有模具类型判别、捡索并选定标准模架的系统结构知识库；使构建的模具 CAD 系统，具备选用注射模标准零件或参数化设计注射模零件等模具智能设计功能；通过对 AUTOCA
2、D 软件进行二次开发实现。关键词：AUTOCAD 软件 注射模 结构知识库 CAD 系统 标准件 标准模架 数据库 二次开发技术的不断更新和为了满足人们日益增多的消费需求，新的日用电子产品层出不尽地涌现。新产品在结构复杂程度、精度、设计制造成本和周期上，都对当前模具设计发展提出的新要求。传统的设计方法已不能满足新的发展需要。在运用 AUTOCAD 软件构建注射模具设计系统时，除建立注射模标准件数据库外，还必须创建系统的结构知识库支持智能设计功能，来提高模具设计的智能化和速度、质量。通过集成注射模设计的专业技术，提练大量的个体经验并使之理论化，再加以优化决策管理，有效地提高了知识的运用和融合效率
3、，为注射模的设计提供了丰富工作经验和专业知识平台。在传统的注射模设计过程中，对设计人员的基础和专业知识要求很高，设计工作很繁琐，并且要做很多费力的重复劳动，设计的工作效率很低。比如许多通用零件的图纸，需要设计人员一一地重复亲手绘制。在系统有了智能化模块和参数化设计方式后，运用系统完成注射模设计，不但大大提高了设计效率、还大大降低了模具设计人员的劳动强度，易于实现智能和优化的注射模设计过程。1.基于 AUTOCAD 的注射模 CAD 系统1.1 系统组成系统的构建思路：依据模具实际设计的程序，以模具生产成本核算为依据，以具备的注射条件和产品的供应要求为约束条件制定算法，以塑件成型工艺、注射模设计
4、制造现场工作经验为系统智能判别准则，开发注射模CAD 系统的结构知识库和含标准模架的模具零件标准件数据库，从而实现了模架的智能选择，模具标准零件选取和参数化绘制。系统的组成如下：1.1.1 系统功能性的框架由三大模块组成，即标准模架优化选择模块、模具零件标准件数据库和数据库处理模块、图形生成模块。1.1.2 系统工作子模块六个部分组成，即由整体设计方案检索模块，模架优化选择模块，标准模架库，标准模具零件库，基于 AutoCAD 的零部件图形生成模块，零件装配系统模块等。1.2 系统工作程序1.2.1 模具设计人员输入待设计的塑件注射模基本参数后，系统会依据设计准则和算法确定模具的分型面、型腔数
5、目和排列的方式、抽芯方式及实现机构，在此基础上由计算机系统选择该设计方案所需的标准模架。1.2.2 如果因塑件的结构或工艺上的其它要求而未能捡索到相关的标准模架，则系统会按相似设计准则，参照已有的标准模架系列，依据输入的塑件参数设计出符合工艺要求、经济合理的模架。1.2.3 系统选择或设计了模架后，设计人员可以通过建立符合国标的注射模标准件的数据库，逐一插入注射模各标准零件，并以参数化设计完成非标准件设计和全部成型零件设计，最后生成注射模的装配图。1.2.4 完成注射模装配图生成后，设计人员在装配图形上添加必要的辅助结构、完善注射模全局各部分的结构设计，并将设计修改后的结果保存在已经生成的标准
6、零件图形上。1.2.5 拆分生成模具主要零件的工程图，标注模具主要零件的全部工作尺寸及技术要求，用于指导模具生产- 87 -制造。2.注射模零件标准化工作注射模计算机辅助设计系统必须构建在模具零件标准化的基础上。建国以来，我国在引进原苏联注射模具零件标准化的基础上，就开始着手建立自己的注射模具零件标准化系统。在计划经济时代，各行业独自并行发展的现象很突出，小而全的企业经营模式盛行。导致当时的注射模的标准制定是政出多门，针对模架和通用零件的标准就有了不同的部颁标准手册。形成了原四机部、一机部、轻工部等注射模具标准手册，甚至还有企业自己制定的内部标准手册等。由于标准的不统一，给注射模计算机辅助设计
7、系统的建立带来很大的阻力，使我国专业水准高、应用普及的注射模计算机辅助设计系统的开发和建设在很长时间停滞不前。我国在八十年代初就开始开发注射模计算机辅助设计系统，规范、统一注射模具零件的标准化工作同时着手进行，随着社会的发展此项工作巳取得一些成绩，并于 1984 年推出注射模具零件第一版国家标准。由于行业壁垒和模具企业各种经济体制并存，当时市场上各企业所采用的标准并不统一，但从总的发展趋势上，大家还是逐步向国家标准靠拢。特别是在 1990 年、2006 年国家先后正式颁布第二版、第三版注射模具零件国家标准后，国内（大陆）各模具企业逐步遵循注射模具零件国家制定的标准已成为行业较为普遍的工作规范。
8、因此，从我国国情出发，本文遵循 2006 年国家颁发的注射模的国家标准，对注射模通用零件进行了系列的划分，其分级分类树的索引结构如图1 所示。结构上分别按注射模的工作系统（浇口套、拉料杆等） 、推出系统（如推料板、推板、推杆等） 、导向系统（如导柱、导套） 、定位系统（如定位圈、挡块等）和复位系统（如定距拉杆、复位杆等）对注射模具零件进行分类。图 1 注射模通用零件标准化结构库2.1 模架标准化在注射模模具零件标准化的结构库基础上，为了提高模具的设计制造速度和降低模具的生产成本，将注射模模架也作为标准件使用。1990 年国家颁发的注射模模架的国家标准分为：塑料注射模大型模架 （GB/T1255
9、5.1-1990）和塑料注射模中小型模架 （GB/T12556.1-1990）二种，2006 年国家颁发的注射模模架的国家标准（GB/T12555-2006）将前二种标准合并为一个标准。本文依据注射模模架的国家标准（GB/T12555-2006） ，作为标准模架数据库建立的原始数据。2.1.1 模架结构：本标准对常用的模架结构给予更明确的定义和分类。其中对模架组成零件的名称增加了常用的点浇口型图例；将基本型结构分为直浇口型和点浇口型两种；将直浇口基本型分为 A、B、C、D 四种，点浇口型基本分为 DA、DB、DC、DD 四种；增加了模架结构的类型，并按结构特征细分为 36 种主要模架结构；2.
10、1.2 模架系列：根据生产实际，对模架的组合尺作了较大调整，将原分系列、规格的表格作了合并。- 88 -a）型号：每一组合型式代表一个型号。b)系列：同一型号中，根据定、动模板的周界尺寸（宽长）划分系列。c)规格：同一系列中，根据定、动模板和垫块的厚度划分规格。2.1.3 模架参数编码：a）模架类型：A、B 、 C、D、 ZA、ZB、ZC 、ZD、ZDA、ZDB、ZDC、 ZDD、DAT、DBT、DCT、DDT、ZDAT 、ZDBT、ZDCT、ZDDT、 JA、JC 、ZJA 、ZJC 、JAT、JCT 、ZJAT 、 ZJCTb) 系列代号：宽长(厘米) ；如宽(W)300mm、长(L)40
11、0mm，系列代号为：3040。c) 规格代号：定模板厚度 A，以毫米为单位；动模板厚度 B， ；以毫米为单位；垫块厚度 C，以毫米为单位；2.2 注射模标准模架及模具标准件数据库2. 2.1 标准模架数据库的建立a）在 Microsoft Access 中创建数据库；按以上方式编码后，标准模架的主要参数和数据尺寸与模架编码一一对应起来。因此可将上述各代号作为数据库中的字段，建立 Access 数据库。b)操作步骤：进入 Access 系统选择“新建空数据库” 输入数据库文件名（假设为 mj.mdb）选择路径位置单击“创建” 选择“表” 单击“新建” 在新建表的列表框中选择“设计视图” 单击“确
12、定” 进入设计界面输入字段名称，并定义字段的数据类型、长度、格式等退出单击保存，将巳设计好的表保存单击“设计视图” 输入标准模架数据库对应的全部数据。参照上述步骤，还可将相似的非标准模架数据的添加到数据库中，扩充数据库的应用功能。2. 2.2 注射模标准零件数据库的建立a）在 Microsoft Access 中创建数据库；b) ODBC 数据源的配置：控制面板中单击“ODBC 数据源”图标于“用户 DSN”标签中，单击“添加”按钮选择“Microsoft Access driver” 单击“完成”按钮出现“ODBC Microsoft Access 安装”对话框输入数据源名：“模架标准件板件
13、库” 单击“选取”按钮选取建立的数据库文件 mj.mdb单击“确定”按钮，完成 ODBC 数据源的配置。c)用 Visual C+6.0 的 AppWizard 创建基本数据库应用程序。在创建过程中，要根据所需要的数据库特性，选择 Database View with file support 选项或 Database View without file support 选项，选定所要操作的数据库mj.mdb，选择所需要的表，其它选项可缺省。2. 2.3 数据库的操作a）数据库排序操作：关闭记录集设定排序字段名将 SQL 语句中的 Order by 后的字符串取出，赋给 m-str-Sort打
14、开记录集用重新排序的记录集更新视图。m-pSetclose();/关闭数据源m-pSetm-strSort=“name“;/设置排序字段m-pSetOpen();/重新打开数据源UpdateData(FALSE);/用重新排序的记录集更新视图b）数据库过滤操作：关闭记录集设定过滤字段名将 SQL 语句中 where 后的字符串取出，赋给 m-strFil-ter打开记录集 用重新过滤的记录集更新视图。m-pSetclose();/关闭数据源m-pSetm-strFilter=“name=系列“;/ 设置排序字段m-pSetOpen();/重新打开数据源UpdateData(FALSE);/用重
15、新过滤的记录集更新视图2. 2.4 用户界面设计注射模标准模架及模具标准件数据库的用户界面设计，是根据注射模模架的国家标准（GB/T12555-2006）所颁布的规定开发的。其界面中包模架类型、系列(周界尺寸) 、规格(动、定板和垫块的厚度)等选择框，此外还- 89 -有导向件与螺钉的安装形式，是否标注全部尺寸、技术要求，是否绘制边框及标题栏，哪些板件需要绘制等有关选项。在用户选定类型、系列、规格等各选项后，对应数据库（mj.mdb）中的记录就被设计确定，该模架的全部参数都可以被提取出来，为下一步的参数化绘图作好准备。2. 2.5 参数化绘图 参数化设计通过改变参数值生成不同尺寸的图形。参数化
16、设计适用于结构形状比较稳定的设计对象。这类设计对象通常可用一组参数来约定尺寸关系，设计参数与控制尺寸有显式对应关系，几何约定条件的求解较简单，图形中各类约束可在绘图过程中解决，最后的设计结果受尺寸修改驱动。系列化、标准化的零件就属于这一类型。未开发的 AUTOCAD 绘图软件是用固定的尺寸值定义几何元素，进行图面修改只有删除原有的线条后重画，不能实现因图形尺寸变化而引起的图形的自动相关变化。开发的 AUTOCAD 绘图系统，增加了参数化设计模块，可使零件的设计过程中随着某些结构尺寸的修改而自动修改图形，这样不但减少大量的重复劳动，还能设计出一系列而不是单一的模具。3.二次开发工具AutoCAD
17、 作为计算机辅助设计软件包，具有良好的用户界面而易于应用、具有优良的开放特性而易于二次开发，因此在工业界特别是在模具设计制造领域得到广泛的应用。在软件接口方面 AutoCAD 提供了三种软件开发环境：Autolisp 、ADS 和 ARX。ARX 与 ADS、Autolisp 均是 AutoCAD 提供的内嵌式语言。其中Autolisp 是一种解释型语言，它通过内部进程通讯（IPC）与 AutoCAD 进行通讯，运行速度较慢，同时其能力有限；ADS 是用 C 语言编写的应用程序，它以外部函数形式加载到 AutoCAD 中，需通过 Autolisp 解释器调用，也是通过 IPC 与 Autoli
18、sp 通讯，它们与 AutoCAD 缺乏高度的关联性。ARX 与 ADS 不同，它以动态链接库(DLL)的形式与 AutoCAD 共享同一地址空间，直接调用 AutoCAD 的核心函数，并可直接访问 AutoCAD 数据库。与前两者相比，ARX 速度更快，运行更稳定、简单。通过在 CAD 应用系统的应用表明，它的许多新特性能实现许多原来开发环境难以实现的功能，提高了开发效率。ARX 代表着 AutoCAD 的发展方向，将成为新一代应用软件开发的首选工具。本文将对 ARX 面向对象编程环境、方法及其优越性作一详细论述。3.1ARX 性能ARX（AutoCAD Run-time eXtension
19、,实时运行扩展）是美国 Autodesk 公司继 AutoLISP,ADS 之后的第三代开发工具，它是一个真正面向对象的 AutoCAD 二次开发工具。在 ObjectARX 环境下开发的程序称为 ARX 应用程序（ARX application） 。用 ARX 所编出的程序，在载入后就与 ACAD 在同一代码区，共享全部数据区，能够直接对 CAD 内部的数据做任何的操作，因此具有极高的执行效率和强大的功能。AutoCAD 软件大量的内部命令是用 ARX 实现的。ARX 应用程序不再是一个独立的进程，而是一个 DLL（动态连接库） ，它共享 AutoCAD 的地址空间，能够直接利用 AutoC
20、AD 的内核代码，直接访问 AutoCAD 的数据库，图形系统及几何造型核心，在运行期间实时扩展 AutoCAD 巳具有的同类功能，并在 AutoCAD 原有操作命令的基础上产生新的操作命令。由于先前的 ARX 已被包含为子集，人们也就简称 ObjectARX 为 ARX。开发 ARX 应用程序需要 ObjectARX提供的 ARX SDK。ARX SDK 工具包主要提供了开发 ARX 应用程序所需的库文件、源文件，程序设计示例和有关的使用说明。ARX 应用程序的版本兼容性很差，在 AutoCAD 的不同版本运行的 ARX 应用程序需要不同的ObjectARX 开发环境的支持和各自的编译器连接
21、。如，开发 AutoCAD 2008，就要用 ObjectARX 2008 SDK for AutoCAD2008.3.2ARX 的运用ARX 环境主要有 AcRx、AcEd、AcDb、AcRx、AcGi 、AcGe 和 ADS 类库组成。AcRx 库提供了系统级类，用于捆绑应用程序和运行时刻类的注册与鉴别。AcRx 库同时提供了大量的宏定义，用于创建新的 ARX 类。AcEd库提供了命令定义和注册类。AcEd 库还提供了系统事件通报类。 AcDb 库是 AutoCAD 数据库接口程序库，可对图形对象和非图形对象进行查询和操作。AcGi 和 AutoCAD 实体渲染图形接口库用来完成图形实体的
22、绘制工作。AcGe 为公共几何对象实用工具库。ADS 库为 C 语言库，典型的 ARX 用 ADS 库进行诸如实体选择、操作选择集、数据获取等操作。 ARX 均采用 AcEd 类实现命令注册，采用此法向 AutoCAD 添加的新命令与 AutoCAD 内置命令有着相同的特性和地位，我们称之为本地命令。一种典型的命令注册方式如下： - 90 -AcEd:Errorstatus AcEdCommandStack:addCommand ( const char * cmdGroupName, const char * cmdGlobalName, const char * cmdLocalName,
23、 Adesk:Int32 commandFlags, AcRxFunctionPtr functionAddr) 其中 cmdGroupName 指命令将要添加至组的 ASCII 码表示，如组不存在则在命令加入之前 将建立该组。 cmdGlobalName 指将要添加命令的 ASCII 码表示（全局名） cmdLocalName 指将要添加命令的 ASCII 码表示（当地名） commandFlags 与命令相关的标识，可能值有 ACRX_CMD _TRANSPARENT, ACRX_CMD_MODAL,ACRX_CMD_USEPICKSET 和 ACRX_CMD_REDRAW, Functi
24、onAddr 当命令被 AutoCAD 调用时所执行函数的地址。 4.结束语4.1 注射模 CAD 系统的关键技术开发结构知识库管理系统是应用 AUTOCAD 软件设计注射模的关键技术。注射模结构知识库管理系统的构建是通过对注射模生产、设计中的实践经验不断地总结完善，采用专业知识及工程原理来表达，使注射模设计成为计算机可捕肋设计的系统化过程。4.2 注射模 CAD 系统的性能要求一个低开发成本、高的设计工作效率、良好用户界面的注射模模具 CAD 系统，必须要有合理的组织架构、模块组合，并配备数据齐全完备、标准权威性高、扩充便捷、调用方便的注射模标准模架及模具标准件数据库；参数化的零件设计。4.
25、3 注射模 CAD 系统的开发要求利用 ObjectARX 编程深入到 AutoCAD 系统内部，最大限度地使用 AutoCAD 系统资源，实现系统功能要求，大大的提高了模具 CAD 系统开发效率。因此，将 MFC 中的 ODBC 和 ObjectARX 结合在 Visual C+环境下进行 AutoCAD 应用程序设计，建立标准模架的图形库，可以充分利用 AutoCAD 的优点；设计出的程序界面友好，数据管理功能强大，程序运行效率高的塑料注射模具 CAD 系统。5.参考文献1、朱光力 、万金保 等. 塑料模具设计.北京：清华大学出版社，2003.2、罗绍华、蒲思宏 等. 基于 CATIA 软
26、件的冲模标准件数据库的开发 .机械制造，2009（2）3、中华人民共和国国家质量监督捡验检疫总局、中国国家标准化管理委员会. 塑料注射模架等全部标准. 2006（5）4、李世国. AutoCAD 高级开发技术ARX 编程及应用M ，北京：机械工业出版社，19995、徐俊杰，等. ODBC 技术在 ObjectARX 程序中的应用，计算机辅助设计与制造 J，1999， （12）：48516、美Richard C,Lernecker,Tom Archer 著，张艳等译. Visual C+6 宝典 典，北京：电子工业出版社，20017、李志刚，等. 模具计算机辅助设计M，武汉，华中理工大学出版社， 19908、吴崇峰.实用注塑模 CAD/CAE/CAM 技术M ，北京：中国轻工业出版社，20009、陈剑鹤，黄诚驹. 模具 CAD/CAM，南京：东南大学版社，1995
