基于UG 的模具推出机构快速设计系统

鞠仁豪，仲梁维

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

随着制造业的飞速发展，UG、CATIA 等三维建模软件的二次开发技术已被充分应用到工程设计领域，深刻改变了传统的设计方法和理念。模具推出机构用于卸除铸件对型芯的包紧力，所以该机构设计的好坏直接影响铸件质量的优劣，因此推出机构的设计，是压铸模设计的一个重要环节[1]。而推出机构中，推杆、推板等结构的尺寸都是固定、单一的。这种固定结构的单一设计模式大大增加了人工和时间成本，并且短时间内很难满足客户的要求，而且企业利润也会受到很大程度的影响。为了生产出更好的产品，提高模具推出机构设计的灵活性、多变性，本文以UG/Open 为二次开发平台，在Visual C++环境下进行编程[2]，结合MySQL 数据库交互，实现了模具推出机构中推杆、推板快速设计、智能设计。

1 UG 二次开发基本步骤

1.1 参数化建模

参数化设计是一种借助几何参数快速构建和修改产品结构模型的方法[3]。借助UG 强大的参数化功能，在参数化设计中利用约束条件去限制模型的几何形状，改变参数去驱动模型更新，因此只要根据需求改变相应参数就可以快速驱动模型更新，设计出一套全新模型。

1.2 创建人机交互界面

UG 具有用户界面开发工具对话框编辑工具UI Styler 和Block UI Styler，菜单与工具条采用UG 自带的 KF 语言进行编译。人机交互界面在UG 的“块UI 样式编辑器”中制作，生成对应的.cpp、.hpp 以及.dlx 文件，并将.dlx 文件放到“application”文件夹中，就可以在UG 中设计出与UG 软件系统本身对话框具有相同风格的交互界面[4]。

1.3 编译程序的编写

在制作“块 UI 样式编辑器”生成的 C++程序中编写程序，将模型尺寸信息与人机交互界面中的表达式联系起来，即可以驱动模型更新。

2 推出机构的参数化建模

推出机构用于卸除铸件对型芯的包紧力，对它的设计好坏直接影响到铸件的质量，而推出机构中，主要就是推杆、推板等尺寸固定、单一的结构，因此对推杆、推板的参数化设计显得尤为重要，能够节约大量的人力财力。

这里采用的是平面形圆截面推杆（如图1 所示），以及机动推出的推板（如图2 所示）。

图1 平面形圆截面推杆Fig.1 Plane shaped circular cross section push rod

图2 机动推出的推板Fig.2 Power-driven push plate

推杆推出压铸件时，压铸件尚处于高温状态，此时压铸件的强度低于室温时的许用强度。当压铸件包紧力较大，而设置的推杆又较少时，若每根推杆上的推出力超出压铸件的最大受推压力，推杆就会顶入压铸件内部[5]，顶坏压铸件。为避免这种情况，推杆的截面可按式（1）计算：

式中：A——推杆推出段端部的截面面积，mm2；Ft——推杆承受总推力，Ft=10 N；n——推杆数量；[σ]——压铸件的许用强度（推压力），MPa。

推板必须有足够的强度和刚度，因此，推板需要有一定的厚度。推板厚度计算公式为:

式中：H——推板厚度，cm；F——推板载荷，F=10 N；C——推杆孔在推板上分布的最大距离，cm；B——推板宽度，cm；K——系数，（其中，L——压铸机顶杆之间的距离）。

3 人机交互界面建立

3.1 菜单建立

UG 作为通用的开放的 CAD 设计软件，为用户提供了充分的权限来制作菜单以满足需求，用户可以通过修改菜单文件的方式来开发自定义菜单。UG 提供了2 种定制菜单的方法：（1）进入系统文件编辑系统的标准菜单；（2）新建 .men 文件，建立自定义菜单项。新建 .men 文件的创建菜单方式是一种独立的建立菜单的方式，它不影响 UG 原有的风格，可以随时添加随时去掉，对 UG 的系统菜单不产生任何影响。本系统采用的是第2 种新建菜单的方式[6]。

首先在UG 安装目录中建立一个包含“startup”和“application”2 个文件夹的新文件夹。这里我们以“模具推出机构快速设计系统”为例，在“startup”文件夹中建立“mould.men”的脚本文件，主要代码如下：

重新启动UG，在菜单栏中将会显示自制的菜单信息，如图3 所示。

图3 菜单示意图Fig.3 Menu diagram

3.2 完成Block UI Style 对话框制作

在UG 的“块UI 样式编辑器”中，按模块主要分为5 类控件，即“基本”、“布局”、“数字”、“选择”及“特殊”[7]。这里我们用了“选择”模块中的指定点控件，用来指定一点插入推杆或者推板、“基本”模块中的标签/位图，用来存放推杆或者推杆尺寸示意图，以及“数字”模块中的枚举和表达式控件，用来选择设计的零件类型，以及输入尺寸参数。其中，为了美观，将枚举控件中PresentationStyle 属性值设置为Radio Box。这里提供了3 个类型选项，分别为：普通推杆设计、特殊推杆设计以及推板设计，当用户选择任意类型，这一类型对应的尺寸示意图以及尺寸信息会显示出来，其他类型的信息会被隐藏。推杆或推板的尺寸信息通过MySQL 数据库读取调用，完成Block UI Style 对话框，如图4 所示。

图4 对话框示意图Fig.4 Dialog box diagram

对话框制作完成后，选择C++语言，保存生成的3 个文件：dlx，.hpp，.cpp，将这3 个文件放入到菜单文件中的“application”文件夹中。以推板设计为例，根据用户选择的压铸机的型号，通过读取数据库，推板的尺寸就会自动更新，点击“确定”或“应用”即可完成对推杆、推板的快速设计。

3.2 完成MySQL 数据库创建

为了用户使用的方便性，以及系统使用的灵活性，推杆、推板的尺寸参数全部通过数据库调用。

不同的压铸机对应不同的推板的尺寸，根据推板推荐值借助MySQL 的可视化界面Navicat Premium，创建数据库，如图5 所示。

图5 创建MySQL 数据库表Fig.5 Create a MySQL database table

4 程序驱动的编写

4.1 零件驱动

以推板为例，设置推板模型的导入路径

4.2 读取数据库数据

以推板快速参数化设计为例，在这段代码的驱动下，实现了选择不同的压铸机，推板对应的尺寸从数据库自动导入UI界面对应的表达式控件中。

4.3 更新控件的显示状态

由于对话框类型选择为枚举控件，在用户选择一种类型后，为方便用户操作以及界面的美观，UI界面只显示所选类型的图示以及尺寸信息，添加如下示例代码：

在这段代码驱动下，就能实现点击不同的零件类型，显示对应的零件图示以及尺寸信息。

4.4 模型驱动

在读取到数据库的数据并将其显示到对话框后，再根据对话框的尺寸信息驱动模型更新。示例代码：

编译程序，生成dll 文件，将dll 文件添加到.men文件的”Application”后面，则程序运行结果就传递到了UG 中。

5 实例应用

本文以压铸模具推出机构为例，首先在MySQL 中建立对应的推杆、推板的尺寸信息表，利用VS C++对UG 进行二次开发，实现压铸模具推出机构的推杆、推板的快速设计。查询的推杆、推板的尺寸推荐值分别为表1、表2。

表1 推杆尺寸推荐值(mm)Tab.1 Recommendation for push rod dimensions(mm)

表2 推板尺寸推荐值(mm)Tab.2 Recommended size of push plate(mm)

推杆使用表1 的d=12 mm 的这一行数据，推板使用压铸机型号为J1113 的这一行数据，运行的结果如图6 所示。此实例插入了4 根推杆。

图6 程序运行结果示意图Fig.6 Schematic diagram of program running results

6 结语

本文将UG 二次开发技术运用到压铸模具的推出机构上，利用UG 自带的KF 语言创建了人机交互界面，通过VS C++与UG 的结合，以及与MySQL 数据库的交互，来驱动模型更新。通过推杆、推板的参数化设计，大大简化了推出结构的设计流程。数据库的交互使用方便了用户以后的模型尺寸的修改更新，使得用户更加方便快捷地设计出所需要的模具推出机构，很大程度上减少了设计工程师的重复性劳动。