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(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、能源、機(jī)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(jì)、零件加工、裝配調(diào)整和試模四個(gè)流程，備料是零件加工的第一個(gè)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)毛坯形狀，允許用戶輸入一定的備料尺寸余量，自動計(jì)算備料的體積和重量，生成相應(yīng)的備料清單，同時(shí)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(jì)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(jì)方案及實(shí)現(xiàn)

    1.1 總體設(shè)計(jì)

    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(jì)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(jì)劃以及財(cái)務(wù)部門的報(bào)表賬目都息息相關(guān)。本系統(tǒng)主要面向設(shè)計(jì)部門，模具設(shè)計(jì)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(shí)準(zhǔn)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(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，通過定義不同的模塊，實(shí)現(xiàn)用戶預(yù)期相應(yīng)的功能�；�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(jì)算單個(gè)零件的備件信息，并將計(jì)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(gè)組件的備料信息，可通過零件備料信息模塊進(jìn)行計(jì)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(jì)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(dāng)選擇圓柱體時(shí)，還需要確認(rèn)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(shí)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(dāng)改變材料時(shí)，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(jì)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(jì)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(jìn)行備料的組件顯示出來。當(dāng)用戶選中某一列時(shí)，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(dāng)點(diǎn)擊“計(jì)算/編輯備料信息”，系統(tǒng)自動將工作部件切換到需要進(jìn)行備料信息計(jì)算的當(dāng)前部件，并調(diào)用“零件備料信息”模塊計(jì)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。總成所有組件計(jì)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。總成備料信息模塊的流程如圖5所示。

    圖4 總成備料信息模塊的界面

    圖5 總成備料信息模塊流程圖

    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(dāng)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(shí)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(shí)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(jì)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(yùn)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(jì)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(jì)算實(shí)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(diǎn)的信息，需要遍歷總成的整個(gè)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(diǎn)，然后獲取根節(jié)點(diǎn)的子部件。對每個(gè)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(gè)零件。以下是實(shí)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(shí)體

    在NX注塑模環(huán)境下，有些零件中存在多個(gè)用于輔助建模的實(shí)體，在計(jì)算零件備料信息時(shí)，系統(tǒng)需要找到零件的真正實(shí)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(shí)體和輔助實(shí)體。因此為了正確計(jì)算出零件的備料尺寸，首先判斷是否存在True引用集。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    本系統(tǒng)以NX Mold Wizard為設(shè)計(jì)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(jì)菜單和工具條顯示到NX系統(tǒng)界面中。模具設(shè)計(jì)完成后，通過過程向?qū)�將自動生成備料清單，并將備料清單以Excel表格輸出，如圖7所示。

    圖7 Excel表格式的備料清單

4 結(jié)論

    利用NX注塑模進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，最終設(shè)計(jì)完成的成品是一個(gè)較為復(fù)雜的裝配。為了提高模具企業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率，及時(shí)提供準(zhǔn)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(zhǔn)確的反映注塑�？偝芍懈鞑考�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(jià)值。模具設(shè)計(jì)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(jì)制造的效率和質(zhì)量。

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本文標(biāo)題：基于NX注塑模備料清單系統(tǒng)的研究與開發(fā)

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