文献翻译-注射模设计的三维模型发展.doc

1、注射模设计的三维模型发展摘要如今，为了使注塑工艺变得更简单，很多嵌入式软件都在高级3D注塑平台的基础上开发出来的，如有限元分析、计算机辅助模制造、注射模设计，模拟以及形象化设计。这些软件都是很有利的。然而，这不是没有缺点。事实上，这些“嵌入式软件”也可以通过低级别的3D更灵活和更轻便性开发出来。本文查阅了各种各样基于3D应用发展的期刊和方法，主要是关于软件方面。首先，提出了一种基于3D应用发展的方法，这种观点通过使用Parasolid模型的注射模实现的。基于在已建立的模具设计中的模具设计概念，文中说明了一种被叫做IMOLD的模件。在一个WindowsNT平台上，面向对象的编程语言被用来开发这种

2、软件。关键词：3D模型，计算机辅助设计，注射模设计1介绍三维计算机辅助设计系统已经越来越被用来加速产品的实现过程。涉及产品自动化过程的第一步是3D建模应用的组成部件的建立，在建模的过程中，这种3D模型的建立称为数字化建模，这种数字化建模得到的3D的关键一步是生产过程自动化。组成部件的3D数字化建模仅仅是第一步。还有许多其它辅助任务必须在零件被生产之前完成。这些任务包括有限元分析、夹具和固定装置的设计、注射模设计、计算机辅助制造、模拟和形象化设计。当今很多在高级3D平台上发展起来的嵌入式软件来促进这些辅助任务。这种3D建模平台提供了具有编程的用户界面和风格的嵌入式软件。结果，这种嵌入式软件的开发

3、时间大幅度的减少。这种方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺点，特别是从长远的角度考虑。为了为现有的软件开发另外一种嵌入式软件，那些开发者必须兼顾很多现有的限制条件，必须与源软件的风格一致。那些开发者必须利用系统提供的各种库函数来实现各种功能性操作，大多数的终端用户需要源软件和嵌入式软件。不过，在很多情况下，他们可能对使用只有嵌入式的软件更感兴趣。在注射模设计过程中就有这种情况的例子，不过，这些用户必须购买包括很多他们不需要的特征和功能的软件包，这么大的程序通常是硬件上必需的，同时这意味着费用会更高。这种嵌入式软件也很大程度上依赖源软件的发展。一旦源软件版本被更新，那些嵌入式软件的开发者

4、必须采用相应的行动，如果这些应用在一个低级的平台上发展，这些缺点可能会不存在。事实上，这些嵌入式软件可以使用低级的3D模型更灵活和更轻便性的发展。在很多情况下，这样的操作既可行又有利。传统上注射模设计可以直接在计算进设计系统上执行，整个注射模，可能由数百个组件部件组成，在计算机辅助设计系统（例如AutoCAD,PRO/E和Unigraphics）上建模和装配，因为注射模设计过程是反复的，所以重新建模和装配是相当费时的，在这个方面，像这些基于特征的PRO/E以及Unigraphics那样的3D。计算机辅助设计系统比像AutoCAD那样的2D计算机辅助设计系统更有优势，为加速注射模设计工艺的发展，

5、这种嵌入式软件在3D系统上自动发展一些注射工艺，这种附加应用的例子包括在新加坡国立大学，基于Unigraphics上发展的IMOLD（智能模型设计和装配系统）、专家模具设计（基于CADKEY）及模型制作（基于EUCLID）。因为以上每一个都是基于特定的计算机辅助设计系统，所以都没有嵌入兼容性。在1994年，Mok和张1基于Unigraphics的注射模设计应用上做了研究。在1997年，Shsh2在几何建模之间的联系以及标准化之间提出了互访结构模型，他的目标是在基于Parasolid3的3D应用以及ACIS之间获得嵌入兼容性，只不过它包括三维建模。在这篇文章里，作者试图直接发展一种质量轻的、使用

6、低级的3D注射模设计应用，并把重点放在软件开发的灵活性和速度上。设计概念和程序来自IMOLD45、模具设计和3D装配中应用，尽管这些讨论仅仅局限于注射模设计，但是这种方法很容易被应用在其他基于3D的建模中，并且有相似的作用。开发工具的结合就是为了这个目的而选择的。在方法被讨论之前，对于其中先提出的工具做一个简短的介绍，它们分别是IMOLD、Parasolid10.1版本、VC+6.0版本和微软的基础课程。2 IMOLD用作模具设计应用IMOLD（智能模型设计和装配）是在基于3D的应用致力发展的注射模设计。它在一个叫做Unigraphics的高级计算机辅助设计系统之上发展起来的。该发展正在通过使

7、用系统所提供的编程接口（API）来实现。该软件通过提供常用的设计工具促使模具设计者能够迅速进行设计。在设计中所需要的常用标准组成部件，可以在软件里预先创建并且可能容易被设计者调用，这很大程度上降低了设计时间。模具设计过程可以分成几个阶段，以一种固定的方式给设计者们提供模具设计方法。如下：数据准备填充系统设计模具基础设计插件与零件设计冷却系统设计滑板和提升设计注射系统设计标准零件库每个阶段都可以被认为是一个独立的模件设计过程，基于3D的每个模件的要求变化甚微。成功的建立模型基础模件意味着在发展其它模件过程中也是可行的。3 用作3D模型设计的ParasolidParasolid被用作设计为基于3D

8、模型数据系统的核心。实体建模有必要被用作：建造并且操作实体计算质量和惯性矩，并且进行干涉检测以多种方式输出实体在特定的数据库或档案内储存实体并且稍后提取出来在计算机辅助设计中，Parasolid是最先进的3D模型设计软件。它是Unigraphics和Solid-Works的3D核心。它独特的公差模拟运作功能使得它能以其它格式接收和存储数据。因此Parasolid模型文件时十分方便的而且它也是独立应用发展的高级平台。基于3D的应用与Parasolid之间通过它的3个界面中的一个相连接(see Fig. 1)。这些被称之为Parasolid核心界面、模型界面(KI)以及底端界面。PK界面和模型界面

9、位于建模系统的颈部，通过这些方法来建模和对实体进行操作以及控制建模的功能。底端界面位于建模窗口的底部。当需要执行集中数据或系统类型操作时建模便需要它。它由3个部分组成：函数、图形输出（GO）和外形几何，以下对其作出简短的介绍。3.1 KI和PK界面KI和PK是提供程序员进入Parasolid模型里进行建模的接口，它们是建模功能的标准库。程序员在他们的程序里称之为建模功能。因为KI不久将被淘汰，所以我们选择使用PK界面。图1 Parasolid 的组成部分3.2 函数函数是一个必须由程序员编写的功能，当数据必须被存储或者提取时需要使用该功能。当使用Parasolid时，应用程序员必须首先决定怎样

10、管理数据的存储，通过该功能Parasolid输出该数据。公告该功能转存数据通常与写入文件或导出文件有关。文件的形式和存储位置在编写该功能时被确定。3.3 图形的输出（GO）对图形输出功能是由应用程序员所编写的另一种功能。对需要PK给予功能的设计者来说，图形数据是由GO界面输出的。然后3D数据被传给3D图像包。OpenGL是图形卡片的一个软件接口可以为我们提供我们所需要的数据包。3.4 外形几何外形几何学可以为用户几何类型的发展（例如机构内部及表面的曲线）提供功能操作，它通常与在Parasolid内的建模标准几何类型一起使用。4使用VisualC+以及微软公司基础类型的面向对象的程序设计 面向对

11、象的程序设计（OOP）已无可争议的成为软件开发者的选择。它是在目前存在的软件中最高级的开发软件。微软公司Visual Sstudio就是这样的一个软件包。它刻划了许多基于英特网和Windows编程用的开发工具。在这些工具中包含有VC+以及微软公司基础种类（MFC）。VC+是面向对象的程序设计的强有力的开发工具，而MFC是一种基于Windows编程的框架。它以强大的开发特性和功能性，例如自动编码基于wizard操作，为应用程序员提供开发工具，这大大改进了生产效率。我们使用的程序的整个用户界面是使用VC+以及MFC开发出来的。5系统设计使用3D模型的附加应用直接发展的问题正待解决，在最高的水平上它

12、由三个主要阶段组成。首先，必要特征和嵌入式应用软件功能的识别；其次，应用框架的设计与开发；最后，具有合适的开发工具的框架中个别模件的设计与开发。5.1 必要软件的识别Parasolid作为一种3D建模方法，只提供许多库函数以及3D应用开发的基本框架。因此，那些开发者有必要识别和开发3D计算机辅助设计系统中其它的必要设施。为了识别所需要的设施，理解两者之间的差异很重要。表格1总结了3D模型和3D计算机辅助设计系统所提供的主要设备的差别。其中的一些设备，例如特征和参数建模，在耗时与技术上都要求有发展。因为大多数嵌入式软件不使用源程序中的所有设备，只通过开发这些使用低级3D模型所需要的嵌入式软件生产

13、单独的版本是很有可能的。表格1从第7条到第9条是使用基于3D的应用发展Parasolid的必要条件。通过研究嵌入式软件的应用的必要条件，其它必要的设备的要求也可以被鉴定。然后提出了该应用程序的一个框架，该框架是基于由Parasolid建模所提供的设备。表1 3D内核和CAD系统所提供的设施总结图2 基于三维应用程序的概述5.2 基于3D应用的框架对于由开发的工具和应用的要求所提供的设备，开发了一种框架，它专门被设计以使单个编程模件之间的差异最小化，将导致编程代码发生小程度的变化。事实上，程序代码使用起来更加的轻便和更有助于维修，而且将来的发展前景也是相当好的。这个框架的概述在图2里得以说明，各

14、种各样的模件的详细情况会在以后的章节里讨论。5.2.1 基于Windows的用户界面(A)Parasolid不为程序员提供用户界面，因此，在每一个阶段基于3D应用的发展将涉及到从头开始设计用户界面。相关的必要开发内容如下：基于3D应用的环境的设置和显示交互式图表的接口和全部应用功能操作的执行程序5.2.2 3D开发图层的设置（B）因为不同的基于3D的应用在不同的程度上需要不同的3D设备，该框架必须为用户提供这些变量的设置，一个3D开发图层的设置（参阅图2）被概念化来解决这些变化。这是基于Parasolid模型已经开发出来的对象的库函数或者类别。开发的程序取决于建模的要求情况。除了要满足应用条件

15、中的变量要求外，3D开发设置层也要为非Parasolid开发者提供一个编程接口。这样的一个接口能被其他基于3D开发者重新使用。3D开发设置层基本上由3个主要部分组成。他们可分别用于3D建模和装配，3D可视化以及3D数据管理。（1）建模和装配3D建模和装配模件是这3个部分中最重要和最精心制作的部分。它与由大多数计算机辅助设计系统提供应用编程接口（API）相似，模件由一基于3D对象或类别的库函数组成，它可用于核心应用模件的发展。大多数3D应用所需要的3D基本功能的操作性能被首先开发出来。基于单个3D应用所需的条件，其它更多的高级特性后来也被增加进来了。（2）3D的可视化在三维物体的显示窗口用户范围需要一个团体软件图表接口。图表的输出的输出以及所选择的图表的接口经常被用在基于3D的应用里以及视图对象管理和转变之中，为了这个目的而开发了一个类别库函数。（3）3D数据管理3D数据管理模件是在函数之上被开发出来的，函数是存在于是存档以及3D零件的进入而变得容易的Parasolid的模件之中。为此开发了一种使用函数来处理的类型选择器，有以下功能： 3D目标文件形成 诸如打开和保存3D目标文件这样的文件管理操作。5.2.3 应用模块（C）这些是位于3D开发者设置层和应用用户界面之间存在的基于3D的应用模块。这些模块的设计主要取决于应用的属性并且相互之间的差别很大。工作的发展大部分在这