壓鑄模具結(jié)構(gòu)優(yōu)選與設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)

高 峰

（黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江雞西 158100）

0 引言

隨著世界經(jīng)濟和中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，市場競爭日益激烈，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期已成為企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。壓鑄產(chǎn)品復(fù)雜性和多樣性要求壓鑄模具設(shè)計必須滿足多品種、復(fù)雜化需求，市場的快速變化要求發(fā)展模具快速設(shè)計與制造技術(shù)，全球性經(jīng)濟競爭要求盡可能地降低模具成本、提高模具質(zhì)量。因此，進行壓鑄模具設(shè)計特征與設(shè)計方法研究，開發(fā)高效、可靠、敏捷、柔性的模具設(shè)計系統(tǒng)，縮短精密、復(fù)雜、高附加值壓鑄模具產(chǎn)品研制周期，具有較高的理論意義和實際應(yīng)用價值。

圖1 壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

以壓鑄成型工藝特征、壓鑄件形狀特征、壓鑄模具結(jié)構(gòu)與壓鑄模具成型運動的研究為基礎(chǔ)，在模具加工最大生產(chǎn)率與最低成本的優(yōu)化目標下，開發(fā)的壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示[1-2]。

2 系統(tǒng)主要功能

該系統(tǒng)主要實現(xiàn)如下功能：壓鑄模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)選與設(shè)計、壓鑄機的選擇、壓鑄模具加工信息的提取等。

系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序。系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系

為提高系統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)優(yōu)選、設(shè)計及工藝參數(shù)優(yōu)化功能的實用性，采用面向?qū)ο蟮腣isual C++6.0語言模塊化設(shè)計技術(shù)作為系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)工具；系統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)庫、工藝參數(shù)庫等數(shù)據(jù)庫采用Visual Foxpro 6.0作為開發(fā)工具，保證系統(tǒng)各模塊之間以及與系統(tǒng)其他軟件之間具有較好的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換的能力。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)方法

3.1 系統(tǒng)輸入輸出界面

系統(tǒng)主菜單包括文件、編輯、查看、幫助和工具等子菜單。其中，工具子菜單中有運行報價菜單條選項，幫助菜單中說明了軟件的版本信息。

壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)用戶主界面包含壓鑄件與壓鑄模具特征參數(shù)、工藝參數(shù)、其他參數(shù)、加工信息、系統(tǒng)運行等幾個部分，如圖3所示。用戶可以根據(jù)壓鑄件形狀特征參數(shù)參考圖，進行壓鑄件特征參數(shù)的設(shè)置；在工藝參數(shù)中設(shè)置相關(guān)的壓鑄件成型與模具加工信息；最后點擊系統(tǒng)運行。

圖3 壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)用戶主界面

系統(tǒng)輸出界面主要包括模具結(jié)構(gòu)、模具視圖操作、輸出結(jié)果等部分。如圖4所示。模具設(shè)計結(jié)果的輸出為模具結(jié)構(gòu)的二維或三維模型；模具加工信息的輸出為按照最低加工成本為優(yōu)化目標和以最高生產(chǎn)率為優(yōu)化目標，進行模具設(shè)計、加工所需要的總成本、毛坯成本、加工費用和總工時等，同時輸出該模具選用的壓鑄機型號，該系統(tǒng)為實現(xiàn)壓鑄模具三維建模及運動仿真、壓鑄模具CAD/CAPP/CAM集成奠定了基礎(chǔ)。

圖4 壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)輸出界面

3.2 建立數(shù)據(jù)庫

（1）壓鑄機數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)壓鑄機數(shù)據(jù)庫主要包括：鎖模力、開模力、拉桿內(nèi)間距、動模板行程、推出力、推出行程、壓鑄件最大投影面積、壓射行程、壓室直徑、壓射比壓等數(shù)據(jù)內(nèi)容。同時，將壓鑄模具動、定座板的推薦尺寸加到數(shù)據(jù)庫中，供選擇壓鑄機時一起選用，不僅簡化了模具設(shè)計中的計算，而且有利于實現(xiàn)系列化、標準化。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)根據(jù)壓鑄機鎖模力的大小，按由小到大的順序排列；以鎖模力作為主索引，以開模距、壓射力等其他關(guān)鍵字作為侯選索引，逐一進行選擇、對比，直至選中滿足要求的壓鑄機。

（2）壓鑄模具結(jié)構(gòu)庫。根據(jù)壓鑄件形狀特征和壓鑄模具結(jié)構(gòu)特點，按壓鑄件形狀特征、壓鑄機鎖模力大小、模具分型面類型、模具澆注系統(tǒng)類型、模具抽芯機構(gòu)類型、模具推出機構(gòu)類型等將壓鑄模具結(jié)構(gòu)劃分為六類。系統(tǒng)按此劃分方式建立的壓鑄模具結(jié)構(gòu)庫，包含了上百種典型的模具結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，按模具結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字進行定義，以關(guān)鍵字的順序?qū)δ＞呓Y(jié)構(gòu)的模型、數(shù)據(jù)進行添加和管理。

（3）壓鑄工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫。壓鑄工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫主要包括壓鑄合金材料數(shù)據(jù)庫與壓鑄模具材料數(shù)據(jù)庫。根據(jù)壓鑄合金材料的成型工藝特點，壓鑄合金材料數(shù)據(jù)庫主要包括與壓鑄成型有關(guān)的壓鑄合金的流動性、收縮率、壓射比壓、流速、成型溫度及高溫物理、化學(xué)性能參數(shù)等壓鑄成型工藝參數(shù)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按壓鑄合金成型所使用的模具材料及模具各部分結(jié)構(gòu)所使用的模具材料進行存儲和管理。

（4）壓鑄模具加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫。壓鑄模具加工數(shù)據(jù)庫，涵蓋了幾種主要的模具加工方法：車削、銑削、鉆削、電加工等。數(shù)據(jù)庫包含以下幾個子庫：模具零件材料庫、車削參數(shù)庫、銑削參數(shù)庫、鉆削參數(shù)庫、電火花加工參數(shù)庫、線切割參數(shù)庫等。壓鑄模具加工數(shù)據(jù)庫由多個子庫構(gòu)成，父表與子表之間存在一定的約束關(guān)系，不僅方便數(shù)據(jù)庫的維護，而且可以控制記錄的插入、更新或刪除。

3.3 系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)用

系統(tǒng)各功能模塊對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的調(diào)用關(guān)系如圖2所示。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)將數(shù)據(jù)庫外部與其通信的過程抽象化，通過訪問接口，簡化客戶端訪問數(shù)據(jù)庫的過程。

供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)庫接口分專用和通用兩種。專用數(shù)據(jù)庫接口有很大的局限性，可伸縮性也比較差。通用的數(shù)據(jù)庫接口提供了與不同的異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通信的統(tǒng)一接口，采用這種數(shù)據(jù)庫接口可以通過編寫一段代碼實現(xiàn)，對多種類型數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜操作。因此，系統(tǒng)采用本地型ODBC（開放數(shù)據(jù)庫互連）數(shù)據(jù)庫接口，其運行機制如下：

（1）按照常規(guī)windows應(yīng)用程序的運行步驟，進行對窗口、框架等部件的初始化；

（2）驅(qū)動程序根據(jù)從ODBC驅(qū)動程序傳遞來的信息，對數(shù)據(jù)庫文件進行相應(yīng)的操作；

（3）將結(jié)果通過ODBC驅(qū)動程序管理器傳遞給ODBC應(yīng)用程序。

當(dāng)用戶通過ODBC應(yīng)用程序發(fā)出操作數(shù)據(jù)庫的消息時，這個消息首先進入windows的消息隊列，由windows消息驅(qū)動程序處理以后將其傳遞給ODBC驅(qū)動程序管理器負責(zé)在應(yīng)用程序運行過程中處理應(yīng)用程序中ODBC函數(shù)與驅(qū)動程序函數(shù)的連接。這樣就完成了從ODBC應(yīng)用程序到數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序的連接過程。

如果應(yīng)用程序發(fā)出的是SQL語句，同樣也需要一次通過windows消息驅(qū)動程序和ODBC驅(qū)動程序管理器。這時ODBC驅(qū)動程序管理器不與數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序連接了，而是與SQL驅(qū)動程序連接。

3.4 壓鑄模具CAM的實現(xiàn)

壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)以壓鑄件的壓鑄成型特征建模為基礎(chǔ)，經(jīng)模具加工參數(shù)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)優(yōu)選，完成壓鑄模具的設(shè)計與壓鑄模具加工信息的獲取后，通過Visual C++6.0聯(lián)結(jié)程序，可實現(xiàn)系統(tǒng)與CAD/CAM軟件的鏈接和數(shù)據(jù)傳遞。在此條件下，系統(tǒng)獲得的壓鑄模具各組成零件模型，可在CAD/CAM建模環(huán)境下做進一步修改和完善。同時，利用CAM功能，可根據(jù)壓鑄模具的不同加工方法，采用實體模型驅(qū)動的方式，經(jīng)通用后置處理器，生成壓鑄模具各組成零件的數(shù)控切削加工程序與數(shù)控電加工程序。

4 結(jié)束語

結(jié)合壓鑄模具設(shè)計過程與加工特點，建立壓鑄模具數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化模型，采用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計技術(shù)完成壓鑄模具設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)。建立了壓鑄機數(shù)據(jù)庫、壓鑄模具結(jié)構(gòu)庫、壓鑄工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫和壓鑄模具加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊之間以及與系統(tǒng)其他軟件之間具有良好的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換。結(jié)合汽車壓鑄模具設(shè)計實例，驗證了該設(shè)計系統(tǒng)的有效性和實用性。

［1］劉六法.中英日鑄造常用詞典［M］.北京：中國鑄造協(xié)會壓鑄分會，2008.

［2］徐紀平.壓鑄工藝及模具設(shè)計［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.