1 前言

UG軟件是美國(guó)UGS公司開發(fā)的高端集成化三維CAD/CAM/CAE軟件，Mold Wizard是UG軟件中專門進(jìn)行塑料模具三維設(shè)計(jì)的模塊，此模塊中集成有DME、FUTABA、HASCO等許多知名大公司的模架標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，但遺憾的是，由于各種原因，它沒有集成中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）的模架數(shù)據(jù)。為了貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、方便實(shí)際教學(xué)與工程設(shè)計(jì)，我們成立了項(xiàng)目組，于2005年完成了全部（19種）GB標(biāo)準(zhǔn)塑料模架的參數(shù)化三維模型和模架參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)了在UG/MoldWizard軟件平臺(tái)上進(jìn)行符合GB標(biāo)準(zhǔn)的塑料模具三維設(shè)計(jì)的功能。

2 中國(guó)塑料模架標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

現(xiàn)行中國(guó)塑料模架標(biāo)準(zhǔn)共有兩種，即GB/T12556.1-1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T12555.1-1990《塑料注射模大型模架》。兩種標(biāo)準(zhǔn)模架的區(qū)別主要在于它們的結(jié)構(gòu)形式和適用范圍。中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的模板尺寸B×L（寬×長(zhǎng)）≤500mm×900mm，而大型標(biāo)準(zhǔn)模架的模板尺寸B×L為630mm×630mm~1250mm×2000mm。
國(guó)標(biāo)《塑料注射模中小型模架》共有13個(gè)品種，含“A1、A2、A3、A4”四款基本型和“P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9”九款擴(kuò)展型；國(guó)標(biāo)《塑料注射模大型模架》共有6個(gè)品種，含“A1、A2”兩款基本型和“P1、P2、P3、P4”四款擴(kuò)展型；加起來(lái)共有19個(gè)品種的模架。

3 國(guó)標(biāo)塑料模架數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建的原則

1）數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12556.1-1990和GB/T12555.1-1990。

2）建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)表格不可過于復(fù)雜，也不要過于龐大。

3）數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的字段要與模架三維模型中的參數(shù)相對(duì)應(yīng)，主要用來(lái)控制模架三維模型中的裝配體參數(shù)。

4)數(shù)據(jù)庫(kù)要能夠完全包容標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)上定義的全部數(shù)據(jù)。即：手冊(cè)上有的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中必須能夠索引到，手冊(cè)沒有定義而模架參數(shù)化時(shí)又是必須要的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中要能夠體現(xiàn)。

5)數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)除了能夠索引外，還要允許用戶臨時(shí)修改，以滿足與標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)構(gòu)型式相同而參數(shù)不同的非標(biāo)準(zhǔn)模架設(shè)計(jì)的需要。

6)繼承UG/Mold Wizard數(shù)據(jù)開放的風(fēng)格，與其它模架數(shù)據(jù)庫(kù)相統(tǒng)一，以桌面數(shù)據(jù)庫(kù)EXCEL做為數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件。

4 模架數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建方法與步驟

4.1 建立模架尺寸組合

標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)上定義的模架數(shù)據(jù)，有些是注在圖上的，有些是用表格列出來(lái)的，而且表格還不只一個(gè)，這些表格又不符合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，所以不能照搬這些數(shù)據(jù)，需要對(duì)數(shù)據(jù)重新整理。要從叢多的數(shù)據(jù)中理出一個(gè)合理的方案，直接建立模架數(shù)據(jù)庫(kù)是相當(dāng)不容易的，所以先不急于建立數(shù)據(jù)庫(kù)。先來(lái)分析一下模架的標(biāo)記方法，如下所示的標(biāo)記示例：

這是一款A(yù)型，寬度為800mm，長(zhǎng)度為1250mm，編號(hào)為26的大型模架。從模架的標(biāo)記方法中可以看出，對(duì)于某一個(gè)品種的模架，在選用它時(shí)首先要確定的就是模架的寬度和長(zhǎng)度尺寸，所以，可以先以模架寬度尺寸為關(guān)鍵字段建立模架尺寸組合表，此表只作為建立模架數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)參考，不需要將所有參數(shù)都列于其中。模架尺寸組合如表1和表2所示。

表1 GB標(biāo)準(zhǔn)中小型塑料模架尺寸組合




表2 GB標(biāo)準(zhǔn)大型塑料模架尺寸組合

4.2 確定數(shù)據(jù)庫(kù)的字段

模架數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),這種數(shù)據(jù)庫(kù)由行(記錄)和列(字段)組成,每個(gè)字段控制一個(gè)模架參數(shù),所以應(yīng)根據(jù)前面定義的模架參數(shù)來(lái)確定數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)字段。主要應(yīng)包含這些字段:模架寬度、模架長(zhǎng)度、每塊模板的厚度和寬度、桿類零件（導(dǎo)柱、導(dǎo)套、螺釘、復(fù)位桿）的直徑及其位置等等。

4.3 確定數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄

如何確定數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)有的記錄呢？再來(lái)分析一下模架的標(biāo)記方法，標(biāo)記中有品種、系列、規(guī)格三個(gè)基本標(biāo)記，對(duì)于某一個(gè)品種的模架究竟是按“系列”還是按“規(guī)格”來(lái)確定記錄呢？

統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)可知：大型模架有6個(gè)品種，21個(gè)系列，1536種規(guī)格；中小型模架有13個(gè)品種，61個(gè)系列，3473種規(guī)格。如果按模架規(guī)格編號(hào)來(lái)確定數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，則在中小型模架數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)產(chǎn)生3473條記錄，在大型模架數(shù)據(jù)庫(kù)中也會(huì)產(chǎn)生1536條記錄，這樣做數(shù)據(jù)表格將非常龐大，使得設(shè)計(jì)者在建立和修改數(shù)據(jù)時(shí)變得很困難，使用者也很難從叢多的記錄中索引到指定規(guī)格的模架。如果按模架的系列來(lái)確定數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，就不會(huì)產(chǎn)生以上的問題，但每一條記錄卻對(duì)應(yīng)著多個(gè)規(guī)格的模架，所以，要想得到指定規(guī)格的模架數(shù)據(jù)，除了要對(duì)記錄進(jìn)行索引以外，還需設(shè)計(jì)其它可供索引的參數(shù)。

比較各自的利弊，最終還是按模架的系列來(lái)確定數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄。

4.4 確定一組二級(jí)數(shù)據(jù)索引字段

在購(gòu)置模架時(shí)，除了要給出模架的品種和系列以外，還要告知對(duì)方A板、B板、C板的厚度，有時(shí)還要告知對(duì)方導(dǎo)柱的安裝形式、定距拉桿的限位距離，這其實(shí)就給了我們提示，除了將模架系列作為第一級(jí)數(shù)據(jù)索引字段外,還可將以上這些參數(shù)所在的字段作為第二級(jí)數(shù)據(jù)索引字段，在這些字段中的數(shù)據(jù)會(huì)有多個(gè)，以供用戶選擇。比如：在100×100的中小型模架中，A板、B板、C板的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)只可能分別有8個(gè)、8個(gè)、3個(gè)，參考表1。所以，選定某個(gè)系列模架后，進(jìn)一步對(duì)A板、B板、C板等參數(shù)進(jìn)行索引就可得到任意規(guī)格的模架。

4.5 輸入標(biāo)準(zhǔn)模架參數(shù)值

當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的字段、記錄、索引字段均確定下來(lái)后，就可建立起數(shù)據(jù)表格，并根據(jù)模架尺寸組合與標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)，往表格中輸入數(shù)據(jù)。如表3所示，即為中小型模架數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，在表格中沒有輸入數(shù)據(jù)的單元格其值等于上方單元格的值，index字段為關(guān)鍵字段，它提供模架的寬度與長(zhǎng)度系列，作為第一級(jí)數(shù)據(jù)索引字段。表格中AP_h（A板厚度）、BP_h（B板厚度）、CP_h（C板厚度）、TW（模座板寬度與導(dǎo)柱安裝形式）四個(gè)字段是第二級(jí)數(shù)據(jù)索引字段，這些字段中都提供了兩個(gè)以上的數(shù)據(jù)以供用戶選擇。大型模架數(shù)據(jù)庫(kù)與中小型模架數(shù)據(jù)庫(kù)相似，只是參數(shù)字段更多些，如推板導(dǎo)向組件的控制參數(shù)等。

表3 GB標(biāo)準(zhǔn)中小型模架數(shù)據(jù)庫(kù)部分?jǐn)?shù)據(jù) 

 
圖1 GB標(biāo)準(zhǔn)模架操作界面

5 其它設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是模架參數(shù)化的核心，但僅有它是不夠的，還需要在UG中為每一個(gè)品種的模架建立參數(shù)化的三維原型，此模架原型與所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)是相關(guān)聯(lián)的；同時(shí)也需要設(shè)計(jì)出合理的用戶界面，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的索引和數(shù)據(jù)的修改。圖1所示為GB標(biāo)準(zhǔn)塑料模架的用戶操作界面，圖2為加載成功的一款GB標(biāo)準(zhǔn)塑料模架三維模型。

6 結(jié)論

基于UG軟件Mold Wizard模塊創(chuàng)建的“中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑料模架庫(kù)”與其它標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)模架庫(kù)一樣，具有功能齊全、操作簡(jiǎn)單而方便的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)標(biāo)13種中小型塑料模架和6種大型塑料模架數(shù)據(jù)的索引，能夠生成任意規(guī)格的模架三維模型，可對(duì)已經(jīng)生成的模架進(jìn)行參數(shù)修改，通過修改標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值還可生成與國(guó)標(biāo)模架結(jié)構(gòu)形式相同而參數(shù)不同的非標(biāo)準(zhǔn)模架三維模型。國(guó)標(biāo)模架庫(kù)創(chuàng)建完成后就一直在投入使用，軟件能夠正確而穩(wěn)定的運(yùn)行。此項(xiàng)目成果基于現(xiàn)代流行的模具三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，貫徹了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)與工程設(shè)計(jì)當(dāng)中。