首饰模具CAD系统的设计与实现-导读-在模具设计的过程中-利用先进的CAD-....doc

首饰模具CAD系统的设计与实现导读：在模具设计的过程中，利用先进的CAD技术会省时、省力，可以保证成型后制品的合格率，减少试模的次数,从而缩短模具设计及生产的周期。本文将要讨论的是，CAD技术在首饰模具设计领域的应用。模具行业是工业的基础行业，汽车、电子、通讯器材等许多产品中的零部件是依靠模具来制造的，其技术水平决定着产品质量和市场的开发能力。在模具设计的过程中,利用先进的CAD技术会省时、省力，可以保证成型后制品的合格率，减少试模的次数，从而缩短模具设计及生产的周期。本文将要讨论的是，CAD技术在首饰模具设计领域的应用。众所周知，千百年来首饰行业大都是靠手工作业来完成的，效率极低.随着科学技术的进步,我们没有理由忽略CAD技术在这一领域的应用.现在,越来越多的人留意到这个问题，并逐步开始运用现代化的科技手段来促进这方面的技术进步.1背景知识市场上的金银首饰和其它常见金属流行饰品，例如：戒指、项链、吊坠、耳环，制作精良、花式品种繁多。它们的加工方法也很多，首饰制作的传统工艺有手造法和铸造法两种.手造法加工是最原始的首饰制作方法，就是纯手工作业，靠师傅用特制工具敲打成型;一件作品往往需要较长的时间才能完成。铸造法现在用得比较多，它的流程是起板、压胶、注蜡、浇铸等.近年来，由于采用先进技术工艺装备，我国首饰行业开始由传统手工艺加工转向精密铸造方向发展，出现了许多专业制作首饰模具的企业.所谓首饰模具，就是利用CNC电脑雕刻机、高速电火花加工机床、精密线切割机床等各种设备进行模具制造,使用油压机和冲床等生产设备生产首饰制品。运用先进的电脑辅助设计和CNC雕刻精加工,将人工技能与先进的技术设备完美结合，具有操作简便、成型快捷、图案精致、光泽度好、成功率高等特点.1。1什么是首饰模具：首饰的冲压，适用于某些结构复杂但外型比较对称或没有曲面相交盲区的款式。模冲自然离不开模具，所以模具的设计十分重要，需要考虑贵金属板材的塑性、拉伸压缩极限以及模具组合和工作方式等因素。此外，模具本身的材质、制作和热处理等需要较高的技术知识和技巧以及较高的制造条件(如数控机床等）。首饰模具大多是采用冷冲压成形技术,用铂金、黄金、K金、纯银等金属以及其它常用首饰金属材料进行产品的生产。和其他模具生产一样，要历经产品的零件造型、冲压工艺分析、模具结构设计、工艺设计、模具制造、装配、试模等一系列开发过程。由于首饰零件的千差万别，因而首饰模具的特点是单件小批量生产。1。 2首饰模具CAD系统传统的模具设计需要经过”概念设计分析样品生产叶分析-设计分析-生产”这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机的发展，CAD技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法。应用相应的CAD软件，可以根据要实现的功能、外观和结构要求，先设计草图，然后生成相应的实体，接着子装配和总体装配，仿真模具开模过程，检查干涉情况，并进行真实渲染。整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。为了适应产品更新换代的加快以及高质量、高效益的要求，在统一的软硬件平台上，需要建立计算机辅助设计系统,使首饰模具设计实现自动化;对快速、准确地完成整套模具的生产，意义十分重大.2首饰模具CAD系统的开发首饰模具属单件小批量生产，制品形状复杂、品种繁多，对冷冲模的需求量最大。冲裁时，落料凹模,凸模与凸凹模作用对坯料进行冲孔落料。在冲压模设计过程中，需要考虑其可加工性与装配问题，要预测模具与条料运动时可能产生的各种干涉。另外，冲压模具按工艺性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、成形模等，无论何种模具,基本上都需要上、下模体、导向装置、压料装置、定位装置等等。本文所研究的首饰模具CAD系统主要是面向冲压模的首饰模具设计。2。1首饰模具CAD系统的参数化设计开发思想首饰模具中既包含大量的标准件和常用件，也包含一些专用件。常用的首饰模具可以分成三类:单冲模、连续模(跳步模）、冷挤压模。单冲模常用于制作耳钉、吊坠、配件以及开料模，连续模常用于制作手链、项链、耳坠，冷挤压模常用于制作吊牌、男式方戒、女式蛇肚戒、耳环，等等。在对首饰零件进行设计和应用时，每一种首饰零件按要求不同,有一组或多组尺寸系列,但同一种首饰零部件的结构基本相同.因此，在首饰模具设计数据库的建库过程中，常采用参数化方法。参数化设计主要有程序驱动法和尺寸驱动法两种。程序驱动法是在程序的控制下,顺序执行设计表达式，通过与用户的交互完成设计工作，应用程序输人不同值,便生成不同的图形；尺寸驱动法是指在保持首饰零件结构不变的情况下,将首饰零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值,便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在进行必要的尺寸参数标注后，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的首饰零件族。通过人机交互或自动提取获得首饰零部件必需的主参数，然后从数据库中提取相应的图形模板文件、辅助参数,再经过程序调用API函数进行尺寸驱动，生成所需要的首饰零件。图1所示为首饰模具CAD系统的工作流程示意图。2。 2首饰模具CAD系统的功能分析开发所获得的首饰加工专用冷冲模设计软件能够完成简单模、复合模、弯曲模、连续模和拉伸模的设计,使首饰模具工程师在设计过程中能够实时查看模具设计结果，可以对设计成果进行及时的修改，从而缩短了设计周期并保证了产品的设计质量。综合来说,整个系统应具有如下一些功能:(1)首饰模具结构的人机交互快速生成,可以生成用户所需的首饰模具结构。(2）通过智能化的菜单结构，设计者能快速地启动相应命令来绘制所需图形。（3)开放的首饰模具零件库，可以添加各种类型的首饰模具零件人库。(4）自动生成首饰模具零件图、装配图、明细表等等生产所需要的资料。2。 3首饰模具CAD系统的模块分析(1）模具标准件库：有定位元件、固定元件、导向元件、紧固元件、卸料、推顶元件等等，包含了用于创建弹簧、模架、紧固件等模具标准零件所需的信息。（2)常用首饰模具零部件库：有冲孔凸模、凹模镶套，包含了用于创建戒指、耳环、吊牌等用户自定义零件所需的信息，形状可以为圆形、椭圆形、方形、星形、水滴形等等.用户能够根据需要添加其他饰品款式信息人库.(3）常用首饰图案库：首饰表面的装饰图案，如：各种艺术字、吉祥图案及动植物图案等.(4）首饰模具辅助设计计算:包含了材料的剪切、曲伸和拉伸信息等。2。 4系统开发平台的选择通用型三维绘图平台-SolidWorks，是一套基于Windows平台的全参数化特征造型的三维机械CAD软件，它以参数化和特征建模的技术，为设计人员提供了良好的设计环境；图形界面友好,用户上手快.SolidWorks能够十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。本文采用的实现方法是:基于商用三维绘图软件SolidWorks 2005平台，结合Microsoft Access数据库技术，利用Vistual Basic编程环境以及SolidWorks 2005的API函数，进行二次开发，可以高效快速地进行首饰模具的设计.3首饰模具CAD系统的实现3.1首饰模具 CAD系统的实现方法CAD软件的开发主要有两条途径:一个是开发自主版权的CAD软件；另一个是在现有的通用绘图软件基础上进行二次开发.任何一个比较成熟的自主版权CAD软件,都不是少数人能够在短时间内完成的，这必然要耗费大量的人力和物力。而采用二次开发技术开发软件则是一种便捷的方法。所谓二次开发，就是在现有通用绘图软件的基础上进行有针对性的软件开发；开发所得到的应用程序，一般是嵌人到某一特定的CAD系统中。通过调用该系统所提供的函数，实现对图形数据的读取和计算，避免了底层模块的开发.因此，这种嵌人式的软件开发方式具有周期短、投资少、效率高等特点.本文所阐述的开发方法就属于二次开发，以Visual Basic 6。0为开发工具制作用户界面，采用VB访问数据库的技术访问模具标准件库、常用首饰模具零部件库和常用首饰图案库；再利用SolidWorks中提供的API函数(Application Programming Interface）进行链接，在SolidWorks 2005的平台上开发一个嵌人式模块。该模块可以在装配体环境下，被用户调用来进行首饰模具的设计.任何支持OLE（对象链接与嵌人）和COM（组件对象模型）的编程语言都可以作为SolidWorks的开发工具。Solidworks的二次开发方式分为两种，一种是基于自动化技术的，开发形式的程序；另一种开发方式是基于COM的，可以通过API控制SolidWorks的会话方式，从而生成dll文件,作为SolidWorks的插件。VB作为开发环境是一个相对较好的选择。本文中，就采用了Visual Basic 6.0和SolidWorks提供的API二次开发工具相结合的方式来进行.首饰模具的参数化设计是通过VB的界面及各种控件的功能来实现的，读人设计变量的步骤是VB通过调用SolidWorks提供的API对象来实现的，更新模型的步骤主要体现在VB的编程代码中，其设计过程如图2所示。一个简单实用的方法是:先在SolidWorks中录制宏，获得宏操作代码;将其复制添加到VB程序代码的相应部分，通过编辑修改调试以达到程序要求；然后通过程序驱动设计变量来实现模型的创建和更新。通过这种方法编程较简单，通用性好。3. 2系统运行的主要界面进入SolidWorks 2005环境后，单击菜单栏上的”首饰模具设计菜单，则弹出系统的主界面，选定模具类型(如单冲模、连续模、冷挤压模）后，就进入了相关的模具设计界面.接下来，从选项卡中选择零件类型后，然后从单选按钮中选择具体的形式,右边的图像框也会相应的改变,显出对应的模型预览图。用户可以直接从参数列表中选择合适的参数记录,也可以在查询条件中输人数值进行查询，点击生成按钮.所对应零件的模板图形会由程序完成尺寸驱动，从而生成需要的三维冲模件。3。 3首饰模具CAD系统的使用（1）设计者定义落料孔的式样后，通过人机对话输人必要的参数来选择模具标准件，凹模、垫板、凸模、模架等便可以自动产生.（2)生成了零件图的尺寸、材料、技术要求等信息后，与该零件相关的孔和凹槽的信息也会自动产生，凸模、弹簧和紧固件等零件可以根据相应的孔和凹槽自动修改。(3)最后能生成模具总装图的详细明细表，设计者还可以对明细表进行增减零件、修改描述等各种编辑,在编辑结束以后又可以自动重新排序生成新的明细表。（4)系统的设计图面清洁，提高了设计工作的效率。设计成果能够重复利用，对一些相近的、或相似的首饰模具设计，只要简单修改一下图纸就行了。(5）软件提供丰富的分类图库、通用详图，设计师需要时可以直接调人。另外，模具设计方面的计算精度和设计速度也是手工计算所无法比拟的.