基于NX注塑模備料清單系統(tǒng)的研究與開發(fā)

周臨震，劉德仿

ZHOU Lin-zhen, LIU De-fang

（鹽城工學(xué)院 優(yōu)集學(xué)院，鹽城 224051）

0 引言

模具被稱為“百業(yè)之母”，由于使用模具生產(chǎn)零件效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、節(jié)省原材料和能源、零件的一致性和互換性好、易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，在汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。模具制造一般包括設(shè)計、零件加工、裝配調(diào)整和試模四個流程，備料是零件加工的第一個環(huán)節(jié)，備料信息是企業(yè)在采購、預(yù)算等一系列下游生產(chǎn)活動中的參考數(shù)據(jù)，目前大部分模具企業(yè)備料的確定還停留在人工操作的水平上，備料信息是否準確、可靠對提高生產(chǎn)效率、材料利用率和降低成本皆具有比較重要的影響。本文基于NX注塑模，根據(jù)零件三維模型自動生成標準毛坯形狀，允許用戶輸入一定的備料尺寸余量，自動計算備料的體積和重量，生成相應(yīng)的備料清單，同時將備料的尺寸、重量等信息輸出到外部Excel表格中，本系統(tǒng)有助于企業(yè)從設(shè)計信息向工藝、生產(chǎn)信息的轉(zhuǎn)換，在一定程度上改善企業(yè)信息化流程，最終提高模具企業(yè)的生產(chǎn)效率。

1 設(shè)計方案及實現(xiàn)

1.1 總體設(shè)計

備料信息與模具企業(yè)各部門的關(guān)系極為密切，備料的品種、規(guī)格和型號由設(shè)計部門確定，備料的使用方式由生產(chǎn)部門完成，備料的庫存控制與供應(yīng)部門的采購計劃以及財務(wù)部門的報表賬目都息息相關(guān)。本系統(tǒng)主要面向設(shè)計部門，模具設(shè)計完成后，通過備料清單系統(tǒng)，自動生成備料的相關(guān)信息，及時準確為下游生產(chǎn)、采購、庫存、預(yù)算提供依據(jù)。本系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，通過定義不同的模塊，實現(xiàn)用戶預(yù)期相應(yīng)的功能。基于NX注塑模備料清單系統(tǒng)主要包括以下功能模塊：零件備料信息、總成備料信息和用戶自定義材料庫，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)模塊劃分

1）零件備料信息模塊，計算單個零件的備件信息，并將計算結(jié)果以零件屬性的形式貯存在零件中。

2）總成備料信息模塊，根據(jù)總成的裝配結(jié)構(gòu)提供備料清單，對于總成中每一個組件的備料信息，可通過零件備料信息模塊進行計算，并將這些信息導(dǎo)入到備料清單中，允許用戶手動修改備料清單，最終以Excel表格的形式輸出。

3）自定義材料數(shù)據(jù)庫，允許用戶通過該功能新建，編輯，刪除材料信息，而通過該功能定義完成的材料信息，最終會體現(xiàn)在以上兩模塊的計算過程中。

1.2 零件備料信息模塊

零件備料信息模塊如圖2所示。備料形狀包括長方體和圓柱體兩種形式，其中當選擇圓柱體時，還需要確認是采用內(nèi)切或是外切的方式去生成圓柱形備料，系統(tǒng)將根據(jù)選擇的備料類型自動以最小尺寸包容零件，同時允許輸入一定的余量值來確定備料尺寸；備料材料信息是從自定義材料數(shù)據(jù)庫中讀取的，當改變材料時，材料密度會根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)自動更新。系統(tǒng)將根據(jù)輸入的信息，自動計算出備料的尺寸、體積和重量等信息。零件備料信息模塊的流程如圖3所示。

圖2 零件備料信息模塊的界面

圖3 零件備料信息模塊流程圖

1.3 總成備料信息模塊

總成備料信息模塊如圖4所示。本模塊首先遍歷總成的裝配結(jié)構(gòu)，由于注塑模的裝配體中包含了模具設(shè)計過程中的輔助部件，因此系統(tǒng)將過濾不應(yīng)出現(xiàn)在備料清單中的裝配組件，將總成中需要進行備料的組件顯示出來。當用戶選中某一列時，該列的所有信息都會顯示在列表下方的窗口中，以便用戶觀察數(shù)據(jù)。當點擊“計算/編輯備料信息”，系統(tǒng)自動將工作部件切換到需要進行備料信息計算的當前部件，并調(diào)用“零件備料信息”模塊計算組件的備料信息，然后存入該組件的屬性中，再返回裝配環(huán)境下，更新列表?？偝伤薪M件計算結(jié)束后，可通過“導(dǎo)出表格”將總成中所有備料信息輸出到外部Excel表格中?？偝蓚淞闲畔⒛K的流程如圖5所示。

圖4 總成備料信息模塊的界面

1.4 自定義材料數(shù)據(jù)庫

自定義材料數(shù)據(jù)庫用于新建、編輯和刪除材料信息，模塊對話框如圖6所示。當用戶新建、編輯和刪除材料信息后，列表內(nèi)的信息都會即時更新，但并未寫入到以文本文件存在的數(shù)據(jù)庫中，而只有在用戶選擇了退出該對話框的時候，才會在該對話框的析構(gòu)函數(shù)中執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)庫的操作，這樣的設(shè)計是為了避免頻繁的讀寫文本文件的過程，以提高系統(tǒng)的運行效率。由于材料的密度是影響備料重量的關(guān)鍵參數(shù)，因此本系統(tǒng)增加了密度輸入內(nèi)容的檢測功能，用于檢測輸入的密度是否合法。

圖5 總成備料信息模塊流程圖

圖6 自定義材料數(shù)據(jù)庫的界面

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 備料形狀的確定

備料形狀是利用NX產(chǎn)品設(shè)計過程中產(chǎn)品包容體的概念，所謂產(chǎn)品包容體就是最小的能夠完全包容產(chǎn)品的長方形或者圓柱形。根據(jù)零件的三維模型，在產(chǎn)品包容體的基礎(chǔ)上，允許用戶輸入一定的備料尺寸余量，并得出最后的備料體積和重量，生成相應(yīng)的備料清單。NX提供了UF_MODL_ask_bounding_box（）函數(shù)計算實體的包容體體積。

2.2 裝配結(jié)構(gòu)的遍歷

為了獲取總成中所有節(jié)點的信息，需要遍歷總成的整個裝配結(jié)構(gòu)。常用的遍歷方法有深度優(yōu)先法與廣度優(yōu)先法兩種，本系統(tǒng)采用深度優(yōu)先法，深度優(yōu)先法遍歷裝配結(jié)構(gòu)的基本算法如下：首先獲取裝配結(jié)構(gòu)的根節(jié)點，然后獲取根節(jié)點的子部件。對每個子部件遞歸求解下一級子部件，如此循環(huán)，直到子部件為單個零件。以下是實現(xiàn)遍歷裝配結(jié)構(gòu)功能的代碼。

2.3 判斷零件的真正實體

在NX注塑模環(huán)境下，有些零件中存在多個用于輔助建模的實體，在計算零件備料信息時，系統(tǒng)需要找到零件的真正實體，本系統(tǒng)通過使用True和False引用集來區(qū)分零件的真正實體和輔助實體。因此為了正確計算出零件的備料尺寸，首先判斷是否存在True引用集。具體實現(xiàn)代碼如下：

圖7 Excel表格式的備料清單

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)以NX Mold Wizard為設(shè)計軟件平臺，以 NX/Open API、UIStyler、MenuScript和 Visual Studio 2008作為開發(fā)工具。系統(tǒng)啟動后，將自動加載菜單和工具條腳本文件，將系統(tǒng)設(shè)計菜單和工具條顯示到NX系統(tǒng)界面中。模具設(shè)計完成后，通過過程向?qū)⒆詣由蓚淞锨鍐?，并將備料清單以Excel表格輸出，如圖7所示。

4 結(jié)論

利用NX 注塑模進行模具設(shè)計時，最終設(shè)計完成的成品是一個較為復(fù)雜的裝配。為了提高模具企業(yè)的設(shè)計生產(chǎn)效率，及時提供準確、可靠的備料信息給下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，開發(fā)了基于NX注塑模備料清單系統(tǒng)，通過本系統(tǒng)自動生成的備料清單，能夠準確的反映注塑模總成中各部件的備料信息，對企業(yè)的下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如采購，加工等環(huán)節(jié)都有很大的參考價值。模具設(shè)計加工過程中類似的表單還很多，完全可以通過二次開發(fā)，提高CAD/CAM/CAE軟件的專業(yè)化和智能化程度，從而提高模具設(shè)計制造的效率和質(zhì)量。

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