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注射模設(shè)計(jì)的三維模型發(fā)展
摘要
如今，為了使注塑工藝變得更簡(jiǎn)單，很多嵌入式軟件都在高級(jí)3D注塑平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，如有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助模制造、注射模設(shè)計(jì)，模擬以及形象化設(shè)計(jì)。這些軟件都是很有利的。然而，這不是沒(méi)有缺點(diǎn)。事實(shí)上，這些“嵌入式軟件”也可以通過(guò)低級(jí)別的3D更靈活和更輕便性開(kāi)發(fā)出來(lái)。本文查閱了各種各樣基于3D應(yīng)用發(fā)展的期刊和方法，主要是關(guān)于軟件方面。首先，提出了一種基于3D應(yīng)用發(fā)展的方法，這種觀(guān)點(diǎn)通過(guò)使用Parasolid模型的注射模實(shí)現(xiàn)的?；谠谝呀⒌哪＞咴O(shè)計(jì)中的模具設(shè)計(jì)概念，文中說(shuō)明了一種被叫做 IMOLD的模件。在一個(gè)WindowsNT平臺(tái)上，面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言被用來(lái)開(kāi)發(fā)這種軟件。
關(guān)鍵詞：3D模型，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，注射模設(shè)計(jì)
1介紹
三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越被用來(lái)加速產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。涉及產(chǎn)品自動(dòng)化過(guò)程的第一步是3D建模應(yīng)用的組成部件的建立，在建模的過(guò)程中，這種3D模型的建立稱(chēng)為數(shù)字化建模，這種數(shù)字化建模得到的3D的關(guān)鍵一步是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。
組成部件的3D數(shù)字化建模僅僅是第一步。還有許多其它輔助任務(wù)必須在零件被生產(chǎn)之前完成。這些任務(wù)包括有限元分析、夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)、注射模設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、模擬和形象化設(shè)計(jì)。當(dāng)今很多在高級(jí)3D平臺(tái)上發(fā)展起來(lái)的嵌入式軟件來(lái)促進(jìn)這些輔助任務(wù)。這種3D建模平臺(tái)提供了具有編程的用戶(hù)界面和風(fēng)格的嵌入式軟件。結(jié)果，這種嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)時(shí)間大幅度的減少。
這種方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺點(diǎn)，特別是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮。為了為現(xiàn)有的軟件開(kāi)發(fā)另外一種嵌入式軟件，那些開(kāi)發(fā)者必須兼顧很多現(xiàn)有的限制條件，必須與源軟件的風(fēng)格一致。那些開(kāi)發(fā)者必須利用系統(tǒng)提供的各種庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能性操作，大多數(shù)的終端用戶(hù)需要源軟件和嵌入式軟件。不過(guò)，在很多情況下，他們可能對(duì)使用只有嵌入式的軟件更感興趣。在注射模設(shè)計(jì)過(guò)程中就有這種情況的例子，不過(guò)，這些用戶(hù)必須購(gòu)買(mǎi)包括很多他們不需要的特征和功能的軟件包，這么大的程序通常是硬件上必需的，同時(shí)這意味著費(fèi)用會(huì)更高。這種嵌入式軟件也很大程度上依賴(lài)源軟件的發(fā)展。一旦源軟件版本被更新，那些嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)者必須采用相應(yīng)的行動(dòng)，如果這些應(yīng)用在一個(gè)低級(jí)的平臺(tái)上發(fā)展，這些缺點(diǎn)可能會(huì)不存在。事實(shí)上，這些嵌入式軟件可以使用低級(jí)的3D模型更靈活和更輕便性的發(fā)展。在很多情況下，這樣的操作既可行又有利。
傳統(tǒng)上注射模設(shè)計(jì)可以直接在計(jì)算進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)上執(zhí)行，整個(gè)注射模，可能由數(shù)百個(gè)組件部件組成，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（例如AutoCAD,PRO/E和Unigraphics）上建模和裝配，因?yàn)樽⑸淠ＴO(shè)計(jì)過(guò)程是反復(fù)的，所以重新建模和裝配是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的，在這個(gè)方面，像這些基于特征的PRO/E以及Unigraphics那樣的3D。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)比像AutoCAD那樣的2D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，為加速注射模設(shè)計(jì)工藝的發(fā)展，這種嵌入式軟件在3D系統(tǒng)上自動(dòng)發(fā)展一些注射工藝，這種附加應(yīng)用的例子包括在新加坡國(guó)立大學(xué)，基于Unigraphics上發(fā)展的IMOLD（智能模型設(shè)計(jì)和裝配系統(tǒng)）、專(zhuān)家模具設(shè)計(jì)（基于CADKEY）及模型制作（基于EUCLID）。因?yàn)橐陨厦恳粋€(gè)都是基于特定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，所以都沒(méi)有嵌入兼容性。
在1994年，Mok和張[1]基于Unigraphics的注射模設(shè)計(jì)應(yīng)用上做了研究。在1997年，Shsh[2]在幾何建模之間的聯(lián)系以及標(biāo)準(zhǔn)化之間提出了互訪(fǎng)結(jié)構(gòu)模型，他的目標(biāo)是在基于Parasolid[3]的3D應(yīng)用以及ACIS之間獲得嵌入兼容性，只不過(guò)它包括三維建模。在這篇文章里，作者試圖直接發(fā)展一種質(zhì)量輕的、使用低級(jí)的3D注射模設(shè)計(jì)應(yīng)用，并把重點(diǎn)放在軟件開(kāi)發(fā)的靈活性和速度上。設(shè)計(jì)概念和程序來(lái)自IMOLD[4][5]、模具設(shè)計(jì)和3D裝配中應(yīng)用，盡管這些討論僅僅局限于注射模設(shè)計(jì)，但是這種方法很容易被應(yīng)用在其他基于3D的建模中，并且有相似的作用。
開(kāi)發(fā)工具的結(jié)合就是為了這個(gè)目的而選擇的。在方法被討論之前，對(duì)于其中先提出的工具做一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹，它們分別是IMOLD、Parasolid10.1版本、VC++6.0版本和微軟的基礎(chǔ)課程。
2 IMOLD用作模具設(shè)計(jì)應(yīng)用
IMOLD（智能模型設(shè)計(jì)和裝配）是在基于3D的應(yīng)用致力發(fā)展的注射模設(shè)計(jì)。它在一個(gè)叫做Unigraphics的高級(jí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)之上發(fā)展起來(lái)的。該發(fā)展正在通過(guò)使用系統(tǒng)所提供的編程接口（API）來(lái)實(shí)現(xiàn)。該軟件通過(guò)提供常用的設(shè)計(jì)工具促使模具設(shè)計(jì)者能夠迅速進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中所需要的常用標(biāo)準(zhǔn)組成部件，可以在軟件里預(yù)先創(chuàng)建并且可能容易被設(shè)計(jì)者調(diào)用，這很大程度上降低了設(shè)計(jì)時(shí)間。模具設(shè)計(jì)過(guò)程可以分成幾個(gè)階段，以一種固定的方式給設(shè)計(jì)者們提供模具設(shè)計(jì)方法。如下：
<1>數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
<2>填充系統(tǒng)設(shè)計(jì)
<3>模具基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
<4>插件與零件設(shè)計(jì)
<5>冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
<6>滑板和提升設(shè)計(jì)
<7>注射系統(tǒng)設(shè)計(jì)
<8>標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)
每個(gè)階段都可以被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立的模件設(shè)計(jì)過(guò)程，基于3D的每個(gè)模件的要求變化甚微。成功的建立模型基礎(chǔ)模件意味著在發(fā)展其它模件過(guò)程中也是可行的。
3 用作3D模型設(shè)計(jì)的Parasolid
Parasolid被用作設(shè)計(jì)為基于3D模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心。實(shí)體建模有必要被用作：
<1>建造并且操作實(shí)體
<2>計(jì)算質(zhì)量和慣性矩，并且進(jìn)行干涉檢測(cè)
<3>以多種方式輸出實(shí)體
<4>在特定的數(shù)據(jù)庫(kù)或檔案內(nèi)儲(chǔ)存實(shí)體并且稍后提取出來(lái)
在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，Parasolid是最先進(jìn)的3D模型設(shè)計(jì)軟件。它是Unigraphics和Solid-Works的3D核心。它獨(dú)特的公差模擬運(yùn)作功能使得它能以其它格式接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因此Parasolid模型文件時(shí)十分方便的而且它也是獨(dú)立應(yīng)用發(fā)展的高級(jí)平臺(tái)。
基于3D的應(yīng)用與Parasolid之間通過(guò)它的3個(gè)界面中的一個(gè)相連接(see Fig. 1)。這些被稱(chēng)之為Parasolid核心界面、模型界面(KI)以及底端界面。PK界面和模型界面位于建模系統(tǒng)的頸部，通過(guò)這些方法來(lái)建模和對(duì)實(shí)體進(jìn)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。當(dāng)需要執(zhí)行集中數(shù)據(jù)或系統(tǒng)類(lèi)型操作時(shí)建模便需要它。它由3個(gè)部分組成：函數(shù)、圖形輸出（GO）和外形幾何，以下對(duì)其作出簡(jiǎn)短的介紹。
3.1 KI和PK界面
KI和PK是提供程序員進(jìn)入Parasolid模型里進(jìn)行建模的接口，它們是建模功能的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。程序員在他們的程序里稱(chēng)之為建模功能。因?yàn)镵I不久將被淘汰，所以我們選擇使用PK界面。
圖1 Parasolid 的組成部分
3.2 函數(shù)
函數(shù)是一個(gè)必須由程序員編寫(xiě)的功能，當(dāng)數(shù)據(jù)必須被存儲(chǔ)或者提取時(shí)需要使用該功能。當(dāng)使用Parasolid時(shí)，應(yīng)用程序員必須首先決定怎樣管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)該功能Parasolid輸出該數(shù)據(jù)。公告該功能轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)通常與寫(xiě)入文件或?qū)С鑫募嘘P(guān)。文件的形式和存儲(chǔ)位置在編寫(xiě)該功能時(shí)被確定。
3.3 圖形的輸出（GO）
對(duì)圖形輸出功能是由應(yīng)用程序員所編寫(xiě)的另一種功能。對(duì)需要PK給予功能的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，圖形數(shù)據(jù)是由GO界面輸出的。然后3D數(shù)據(jù)被傳給3D圖像包。OpenGL是圖形卡片的一個(gè)軟件接口可以為我們提供我們所需要的數(shù)據(jù)包。
3.4 外形幾何
外形幾何學(xué)可以為用戶(hù)幾何類(lèi)型的發(fā)展（例如機(jī)構(gòu)內(nèi)部及表面的曲線(xiàn)）提供功能操作，它通常與在Parasolid內(nèi)的建模標(biāo)準(zhǔn)幾何類(lèi)型一起使用。
4使用VisualC++以及微軟公司基礎(chǔ)類(lèi)型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)
面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)（OOP）已無(wú)可爭(zhēng)議的成為軟件開(kāi)發(fā)者的選擇。它是在目前存在的軟件中最高級(jí)的開(kāi)發(fā)軟件。微軟公司Visual Sstudio就是這樣的一個(gè)軟件包。它刻劃了許多基于英特網(wǎng)和Windows編程用的開(kāi)發(fā)工具。在這些工具中包含有VC++以及微軟公司基礎(chǔ)種類(lèi)（MFC）。VC++是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的強(qiáng)有力的開(kāi)發(fā)工具，而MFC是一種基于Windows編程的框架。它以強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)特性和功能性，例如自動(dòng)編碼基于wizard操作，為應(yīng)用程序員提供開(kāi)發(fā)工具，這大大改進(jìn)了生產(chǎn)效率。我們使用的程序的整個(gè)用戶(hù)界面是使用VC++以及MFC開(kāi)發(fā)出來(lái)的。
5系統(tǒng)設(shè)計(jì)
使用3D模型的附加應(yīng)用直接發(fā)展的問(wèn)題正待解決，在最高的水平上它由三個(gè)主要階段組成。首先，必要特征和嵌入式應(yīng)用軟件功能的識(shí)別；其次，應(yīng)用框架的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；最后，具有合適的開(kāi)發(fā)工具的框架中個(gè)別模件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
5.1 必要軟件的識(shí)別
Parasolid作為一種3D建模方法，只提供許多庫(kù)函數(shù)以及3D應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本框架。因此，那些開(kāi)發(fā)者有必要識(shí)別和開(kāi)發(fā)3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中其它的必要設(shè)施。為了識(shí)別所需要的設(shè)施，理解兩者之間的差異很重要。表格1總結(jié)了3D模型和3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所提供的主要設(shè)備的差別。其中的一些設(shè)備，例如特征和參數(shù)建模，在耗時(shí)與技術(shù)上都要求有發(fā)展。因?yàn)榇蠖鄶?shù)嵌入式軟件不使用源程序中的所有設(shè)備，只通過(guò)開(kāi)發(fā)這些使用低級(jí)3D模型所需要的嵌入式軟件生產(chǎn)單獨(dú)的版本是很有可能的。表格1從第7條到第9條是使用基于3D的應(yīng)用發(fā)展Parasolid的必要條件。通過(guò)研究嵌入式軟件的應(yīng)用的必要條件，其它必要的設(shè)備的要求也可以被鑒定。然后提出了該應(yīng)用程序的一個(gè)框架，該框架是基于由Parasolid建模所提供的設(shè)備。
表1 3D內(nèi)核和CAD系統(tǒng)所提供的設(shè)施總結(jié)
圖2 基于三維應(yīng)用程序的概述
5.2 基于3D應(yīng)用的框架
對(duì)于由開(kāi)發(fā)的工具和應(yīng)用的要求所提供的設(shè)備，開(kāi)發(fā)了一種框架，它專(zhuān)門(mén)被設(shè)計(jì)以使單個(gè)編程模件之間的差異最小化，將導(dǎo)致編程代碼發(fā)生小程度的變化。事實(shí)上，程序代碼使用起來(lái)更加的輕便和更有助于維修，而且將來(lái)的發(fā)展前景也是相當(dāng)好的。這個(gè)框架的概述在圖2里得以說(shuō)明，各種各樣的模件的詳細(xì)情況會(huì)在以后的章節(jié)里討論。
5.2.1 基于Windows的用戶(hù)界面(A)
Parasolid不為程序員提供用戶(hù)界面，因此，在每一個(gè)階段基于3D應(yīng)用的發(fā)展將涉及到從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)用戶(hù)界面。相關(guān)的必要開(kāi)發(fā)內(nèi)容如下：
<1>基于3D應(yīng)用的環(huán)境的設(shè)置和顯示
<2>交互式圖表的接口和全部應(yīng)用功能操作的執(zhí)行程序
5.2.2 3D開(kāi)發(fā)圖層的設(shè)置（B）
因?yàn)椴煌幕?D的應(yīng)用在不同的程度上需要不同的3D設(shè)備，該框架必須為用戶(hù)提供這些變量的設(shè)置，一個(gè)3D開(kāi)發(fā)圖層的設(shè)置（參閱圖2）被概念化來(lái)解決這些變化。這是基于Parasolid模型已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的對(duì)象的庫(kù)函數(shù)或者類(lèi)別。開(kāi)發(fā)的程序取決于建模的要求情況。除了要滿(mǎn)足應(yīng)用條件中的變量要求外，3D開(kāi)發(fā)設(shè)置層也要為非Parasolid開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)編程接口。這樣的一個(gè)接口能被其他基于3D開(kāi)發(fā)者重新使用。3D開(kāi)發(fā)設(shè)置層基本上由3個(gè)主要部分組成。他們可分別用于3D建模和裝配，3D可視化以及3D數(shù)據(jù)管理。
（1）建模和裝配
3D建模和裝配模件是這3個(gè)部分中最重要和最精心制作的部分。它與由大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供應(yīng)用編程接口（API）相似，模件由一基于3D對(duì)象或類(lèi)別的庫(kù)函數(shù)組成，它可用于核心應(yīng)用模件的發(fā)展。大多數(shù)3D應(yīng)用所需要的3D基本功能的操作性能被首先開(kāi)發(fā)出來(lái)?；趩蝹€(gè)3D應(yīng)用所需的條件，其它更多的高級(jí)特性后來(lái)也被增加進(jìn)來(lái)了。
（2）3D的可視化
在三維物體的顯示窗口用戶(hù)范圍需要一個(gè)團(tuán)體軟件圖表接口。圖表的輸出的輸出以及所選擇的圖表的接口經(jīng)常被用在基于3D的應(yīng)用里以及視圖對(duì)象管理和轉(zhuǎn)變之中，為了這個(gè)目的而開(kāi)發(fā)了一個(gè)類(lèi)別庫(kù)函數(shù)。
（3）3D數(shù)據(jù)管理
3D數(shù)據(jù)管理模件是在函數(shù)之上被開(kāi)發(fā)出來(lái)的，函數(shù)是存在于是存檔以及3D零件的進(jìn)入而變得容易的Parasolid的模件之中。為此開(kāi)發(fā)了一種使用函數(shù)來(lái)處理的類(lèi)型選擇器，有以下功能：
<1> 3D目標(biāo)文件形成
<2> 諸如打開(kāi)和保存3D目標(biāo)文件這樣的文件管理操作。
5.2.3 應(yīng)用模塊（C）
這些是位于3D開(kāi)發(fā)者設(shè)置層和應(yīng)用用戶(hù)界面之間存在的基于3D的應(yīng)用模塊。這些模塊的設(shè)計(jì)主要取決于應(yīng)用的屬性并且相互之間的差別很大。工作的發(fā)展大部分在這一領(lǐng)域開(kāi)展。然而，研發(fā)的難易主要取決于3D開(kāi)發(fā)者設(shè)置圖層的能力。
5.2.4 其它軟件模塊（D）
通?；?D的應(yīng)用可能需要來(lái)自于其它已存在軟件模塊或應(yīng)用模塊的功能性操作，因此，諸如此類(lèi)的連接是可能存在的。在這篇文章的應(yīng)用部分就為這樣的一個(gè)例子加以說(shuō)明了。
5.3 單個(gè)模塊的發(fā)展
在進(jìn)行一個(gè)合適設(shè)計(jì)之前，對(duì)每個(gè)模塊都得進(jìn)行研究和分析，它的開(kāi)發(fā)難易很大程度上取決于所選的框架和開(kāi)發(fā)者設(shè)置層。下一部分說(shuō)明了注射模設(shè)計(jì)的3D模型開(kāi)發(fā)的實(shí)施情況。
6 實(shí)施情況
應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了基于3D的注射模設(shè)計(jì)。這是通過(guò)使用前面章節(jié)所述的開(kāi)發(fā)者工具獲得的。因?yàn)槟Ｐ突A(chǔ)需要更大范圍的3D功能性操作，包括裝配的生成，所以選用它來(lái)加以說(shuō)明。
6.1 每個(gè)模塊的要求應(yīng)用框架和所需要的條件
對(duì)于識(shí)別開(kāi)發(fā)工作，專(zhuān)門(mén)設(shè)定了一個(gè)應(yīng)用框架發(fā)展的工作鑒定。圖3說(shuō)明了基于Windows用戶(hù)的模型基礎(chǔ)模塊的詳細(xì)情況，在每個(gè)模件里的詳細(xì)要求討論如下：
圖3 注塑模具基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用概述
6.1.1 Windows NT的用戶(hù)界面（A）
模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。模型設(shè)計(jì)者首先從目錄中選擇了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型，然后對(duì)模型的尺寸進(jìn)行修改，直到所有的條件都得以滿(mǎn)足。因此，為了這個(gè)目的有必要考慮使用交互式用戶(hù)界面。使用VC++和MFC來(lái)開(kāi)發(fā)基于Windows的界面，它包括：
<1>菜單條欄目、菜單項(xiàng)和工具條按鈕的創(chuàng)建、顯示和管理，以便更方便地進(jìn)行應(yīng)用的功能性操作。
<2>引導(dǎo)用戶(hù)或獲得用戶(hù)輸入的對(duì)話(huà)框的創(chuàng)建、顯示和管理。
<3>顯示區(qū)域內(nèi)各種視角的創(chuàng)建、顯示和管理。
<4>鼠標(biāo)的拖動(dòng)作用。
<5>對(duì)每個(gè)功能的順序操作設(shè)計(jì)。
應(yīng)用之后的結(jié)果如圖4中所示，它是一個(gè)典型的基于Windows用戶(hù)的界面。
圖4 基于Windows的界面
6.1.2 3D開(kāi)發(fā)者設(shè)置層（B）
對(duì)基于3D模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行分析，然后識(shí)別一下即將開(kāi)發(fā)的模塊?；?D模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求如下：
<1>創(chuàng)建初始模型（例如矩形，圓柱，圓錐）
<2>創(chuàng)建圓角和倒角
<3>進(jìn)行布爾運(yùn)算：并集和差集
<4>變換操作：變換和旋轉(zhuǎn)
<5>對(duì)象屬性的管理，諸如名字和顏色
<6>創(chuàng)建引用特征
<7>創(chuàng)建總裝配和子裝配
因?yàn)橐陨线@些應(yīng)用不是那么的廣泛，所以可以開(kāi)發(fā)一個(gè)基礎(chǔ)建模集。有了單個(gè)模塊的詳細(xì)開(kāi)發(fā)情況，就可以給開(kāi)發(fā)者設(shè)置層添加更多的功能。每個(gè)模塊的全部要求條件將在以后的章節(jié)加以說(shuō)明。
（1）3D建模和裝配
一個(gè)模型基礎(chǔ)基本上是很多組件的集合，諸如鍵和螺絲。為了使模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變得容易，設(shè)計(jì)者必須必須提供一個(gè)事先準(zhǔn)備好的模型基礎(chǔ)庫(kù)。通過(guò)選擇特別的尺寸，可以生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模型基礎(chǔ)件。為了使這些變得容易，識(shí)別和開(kāi)發(fā)了基于3D的功能庫(kù)，該功能與前面6.1.2所提及到的要求條件相對(duì)應(yīng)。正因?yàn)樵摼幋a是面向?qū)ο蟮模谛枰臅r(shí)候，它們很容易被延伸以適應(yīng)其它模型設(shè)計(jì)模塊。
（2）3D視圖的可視化
使用圖表的輸出和作為圖表界面的OpenGL所提供的功能共同來(lái)為3D的實(shí)體操作開(kāi)發(fā)投影和視圖變換等諸多功能。它們包括：
<1>用所選擇的顏色給3D零部件著色（圖6）
<2>用所選擇的顏色給3D裝配體著色（圖7和圖8分別用陰影和線(xiàn)框的模式給3D裝配體加以顯示）
<3>用所選擇的顏色在屏幕上給其它3D實(shí)體著色
<4>在模型基礎(chǔ)裝配中用不同顏色分別給單個(gè)組件著色
<5>交互式視圖變換（諸如旋轉(zhuǎn)，變換和縮放）
<6>裝配樹(shù)顯示和操作
圖6 B腔板塊
圖7 Hoppt 的兩板基礎(chǔ)模具
圖8 標(biāo)準(zhǔn)化的底部的螺絲尺寸
（3）3D數(shù)據(jù)管理
開(kāi)發(fā)獨(dú)立應(yīng)用程序的好處之一就是它的輕便性，所以采用最大的輕便性打開(kāi)的形式是很重要的，因此，以原先的Parasolid文件形式（.xmtFtxt）來(lái)代替新的文件形式。一個(gè)模型基礎(chǔ)件的數(shù)據(jù)管理要求包括如下內(nèi)容：
<1> 打開(kāi)，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid零件文件
<2> 打開(kāi)，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid裝配文件
<3> 輸入和輸出零件文件
6.1.3 模型基礎(chǔ)模件（C）
為了促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)組件的自動(dòng)生成，系統(tǒng)必須提供一個(gè)模型基礎(chǔ)零部件庫(kù)，其尺寸大小取決于目錄中的標(biāo)準(zhǔn)值。為是設(shè)計(jì)容易進(jìn)行，需對(duì)這些尺寸進(jìn)行順序修改，這個(gè)模件詳細(xì)情況將在第6.2部分進(jìn)行討論。
6.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)支持（D）
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件需要用將近100個(gè)參數(shù)來(lái)對(duì)單個(gè)組件的尺寸和位置進(jìn)行完全描述。這些參數(shù)的大部分都是相互聯(lián)系的并且可以從其它數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。因此，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件需要被用來(lái)存儲(chǔ)基于目錄的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件的參數(shù)。Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)形式被使用在MFC里進(jìn)行直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。在MFC里使用數(shù)據(jù)存取對(duì)象（DAO），一套被用作抽取和管理數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)參數(shù)的功能。
6.2 模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的發(fā)展
模型基礎(chǔ)模件由三個(gè)主要部分組成，即，模型基礎(chǔ)組件生成、模型基礎(chǔ)裝配生成、模型基礎(chǔ)類(lèi)選擇和自定義模件。第四個(gè)部分被稱(chēng)作為模型基礎(chǔ)參數(shù)管理，也是被用來(lái)開(kāi)發(fā)為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。這些已經(jīng)在圖表5中說(shuō)明了，注射模設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)部分的細(xì)節(jié)內(nèi)容討論如下：
圖5 模具的基礎(chǔ)模塊的細(xì)節(jié)
（1）零部件庫(kù)的生成
有了3D開(kāi)發(fā)者設(shè)置層的支持，就可以使有模型基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)組件部件被創(chuàng)建和存儲(chǔ)在組件庫(kù)中。通過(guò)規(guī)定合適的尺寸，這些組件部件可以被生成而且可以被模型基礎(chǔ)裝配生成器所使用。
（2）裝配生成器
使用3D圖層設(shè)置并將組件庫(kù)生成器各標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)集中并存儲(chǔ)在裝配庫(kù)中。當(dāng)提供從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取特定參數(shù)集時(shí)，由于它得到了特定的參數(shù)支持，所以特定的標(biāo)準(zhǔn)模具基礎(chǔ)裝配可以自動(dòng)的生成。圖7顯示了組件庫(kù)生成器創(chuàng)建的“HOPPT”兩板模具。
（3）參數(shù)管理者
參數(shù)管理者將模型基礎(chǔ)應(yīng)用模件和數(shù)據(jù)庫(kù)支持連接起來(lái)。當(dāng)一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)被選擇后，它的模型基礎(chǔ)裝配的相應(yīng)參數(shù)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出來(lái)并且發(fā)送到組件庫(kù)生成器和裝配生成器中。圖8說(shuō)明了通過(guò)交互式用戶(hù)界面對(duì)底部的螺絲尺寸的修改。
（4）模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者
模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者主要為兩個(gè)目的服務(wù)。首先，允許用戶(hù)選擇來(lái)自裝配生成器的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)。其次，通過(guò)允許模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者修改所選擇的模型基礎(chǔ)的尺寸來(lái)使模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變得容易。該樣品代碼給那些模型基礎(chǔ)帶來(lái)生成功能。從圖9中我們可以注意到使用了許多代表模型基礎(chǔ)的參數(shù)的變量的功能。這是裝入那些零部件而生成各種各樣的模型基礎(chǔ)零部件庫(kù)。裝配生成器然后使用那些零部件和那些參數(shù)集來(lái)確定模型裝配基礎(chǔ)的創(chuàng)建，正如在3D開(kāi)發(fā)者層設(shè)置外一樣，在樣本程序中又直接被叫作Parasolid功能。
圖9 模具基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的樣品代碼
當(dāng)今的模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)模具車(chē)間里注射模具基本設(shè)計(jì)所要求的所有功能。因?yàn)槟Ｐ突A(chǔ)是IMOLD模件中應(yīng)用最廣泛的3D模型，所以它的成功開(kāi)發(fā)意味著實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的3D注射模設(shè)計(jì)和裝配應(yīng)用的可行性。
7 結(jié)論
高級(jí)編程語(yǔ)言的發(fā)展已經(jīng)允許程序員用參數(shù)來(lái)從新使用編程代碼，該編程代碼存在于像微軟公司基礎(chǔ)類(lèi)型那樣的對(duì)象里。這些強(qiáng)大的特征已經(jīng)使程序員從更多的編程標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的程序和建立用戶(hù)界面中分離出來(lái)了。它們先在能夠把精力集中在軟件的核心部分，從而增加生產(chǎn)效率。這導(dǎo)致發(fā)展獨(dú)立版本的軟件諸如CAE、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造的可行性提高。不過(guò)目前，這種方法既是耗時(shí)長(zhǎng)的又是技術(shù)要求高的。盡管如此，它還是可行的而且前景是非常好的。通過(guò)把幾種高級(jí)的開(kāi)發(fā)工具結(jié)合起來(lái)，我們已經(jīng)設(shè)法增加了這些工具開(kāi)發(fā)注射模設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力。迄今為止，只有模具設(shè)計(jì)工藝的前三個(gè)階段得以編碼，這給隨后設(shè)計(jì)模件的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該方法也可以很容易的在包含標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計(jì)的其它軟件中實(shí)施。這些包括夾具和固定設(shè)備設(shè)計(jì)、冷鑄、和產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化。
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