基于UG NX平台的“中国国家标准塑料模架”数据库创建

　　1 前言

　　UG软件是美国UGS公司开发的高端集成化三维CAD/CAM/CAE软件，Mold Wizard是UG软件中专门进行塑料模具三维设计的模块，此模块中集成有DME、FUTABA、HASCO等许多知名大公司的模架标准数据库，但遗憾的是，由于各种原因，它没有集成中国国家标准(GB)的模架数据。为了贯彻国家标准、方便实际教学与工程设计，我们成立了项目组，于2005年完成了全部(19种)GB标准塑料模架的参数化三维模型和模架参数数据库的创建，实现了在UG/MoldWizard软件平台上进行符合GB标准的塑料模具三维设计的功能。

　　2 中国塑料模架标准简介

　　现行中国塑料模架标准共有两种，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》。两种标准模架的区别主要在于它们的结构形式和适用范围。中小型标准模架的模板尺寸B×L(宽×长)≤500mm×900mm，而大型标准模架的模板尺寸B×L为630mm×630mm~1250mm×2000mm。

　　国标《塑料注射模中小型模架》共有13个品种，含“A1、A2、A3、A4”四款基本型和“P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9”九款扩展型;国标《塑料注射模大型模架》共有6个品种，含“A1、A2”两款基本型和“P1、P2、P3、P4”四款扩展型;加起来共有19个品种的模架。

　　3 国标塑料模架数据库创建的原则

　　1)数据库中定义的数据必须符合现行国家标准GB/T12556.1-1990和GB/T12555.1-1990。

　　2)建立关系型数据库，每一个数据表格不可过于复杂，也不要过于庞大。

　　3)数据库中定义的字段要与模架三维模型中的参数相对应，主要用来控制模架三维模型中的装配体参数。

　　4)数据库要能够完全包容标准手册上定义的全部数据。即：手册上有的数据，在数据库中必须能够索引到，手册没有定义而模架参数化时又是必须要的数据，在数据库中要能够体现。

　　5)数据库中的关键数据除了能够索引外，还要允许用户临时修改，以满足与标准模架结构型式相同而参数不同的非标准模架设计的需要。

　　6)继承UG/Mold Wizard数据开放的风格，与其它模架数据库相统一，以桌面数据库EXCEL做为数据库管理软件。

　　4 模架数据库的创建方法与步骤

　　4.1 建立模架尺寸组合

　　标准手册上定义的模架数据，有些是注在图上的，有些是用表格列出来的，而且表格还不只一个，这些表格又不符合关系型数据库的特点，所以不能照搬这些数据，需要对数据重新整理。要从丛多的数据中理出一个合理的方案，直接建立模架数据库是相当不容易的，所以先不急于建立数据库。先来分析一下模架的标记方法，如下所示的标记示例：

　　这是一款A型，宽度为800mm，长度为1250mm，编号为26的大型模架。从模架的标记方法中可以看出，对于某一个品种的模架，在选用它时首先要确定的就是模架的宽度和长度尺寸，所以，可以先以模架宽度尺寸为关键字段建立模架尺寸组合表，此表只作为建立模架数据库的一个参考，不需要将所有参数都列于其中。模架尺寸组合如表1和表2所示。

　　表1 GB标准中小型塑料模架尺寸组合

　　表2 GB标准大型塑料模架尺寸组合

　　4.2 确定数据库的字段

　　模架数据库采用关系型数据库,这种数据库由行(记录)和列(字段)组成,每个字段控制一个模架参数,所以应根据前面定义的模架参数来确定数据库中的每一个字段。主要应包含这些字段:模架宽度、模架长度、每块模板的厚度和宽度、杆类零件(导柱、导套、螺钉、复位杆)的直径及其位置等等。

　　4.3 确定数据库的记录

　　如何确定数据库中应有的记录呢?再来分析一下模架的标记方法，标记中有品种、系列、规格三个基本标记，对于某一个品种的模架究竟是按“系列”还是按“规格”来确定记录呢?

　　统计标准手册可知：大型模架有6个品种，21个系列，1536种规格;中小型模架有13个品种，61个系列，3473种规格。如果按模架规格编号来确定数据库的记录，则在中小型模架数据库中会产生3473条记录，在大型模架数据库中也会产生1536条记录，这样做数据表格将非常庞大，使得设计者在建立和修改数据时变得很困难，使用者也很难从丛多的记录中索引到指定规格的模架。如果按模架的系列来确定数据库的记录，就不会产生以上的问题，但每一条记录却对应着多个规格的模架，所以，要想得到指定规格的模架数据，除了要对记录进行索引以外，还需设计其它可供索引的参数。

　　比较各自的利弊，最终还是按模架的系列来确定数据库的记录。

　　4.4 确定一组二级数据索引字段

　　在购置模架时，除了要给出模架的品种和系列以外，还要告知对方A板、B板、C板的厚度，有时还要告知对方导柱的安装形式、定距拉杆的限位距离，这其实就给了我们提示，除了将模架系列作为第一级数据索引字段外,还可将以上这些参数所在的字段作为第二级数据索引字段，在这些字段中的数据会有多个，以供用户选择。比如：在100×100的中小型模架中，A板、B板、C板的标准数据只可能分别有8个、8个、3个，参考表1。所以，选定某个系列模架后，进一步对A板、B板、C板等参数进行索引就可得到任意规格的模架。

　　4.5 输入标准模架参数值

　　当数据库的字段、记录、索引字段均确定下来后，就可建立起数据表格，并根据模架尺寸组合与标准手册提供的数据，往表格中输入数据。如表3所示，即为中小型模架数据库的一部分数据，在表格中没有输入数据的单元格其值等于上方单元格的值，index字段为关键字段，它提供模架的宽度与长度系列，作为第一级数据索引字段。表格中AP_h(A板厚度)、BP_h(B板厚度)、CP_h(C板厚度)、TW(模座板宽度与导柱安装形式)四个字段是第二级数据索引字段，这些字段中都提供了两个以上的数据以供用户选择。大型模架数据库与中小型模架数据库相似，只是参数字段更多些，如推板导向组件的控制参数等。

　　表3 GB标准中小型模架数据库部分数据

　　图1 GB标准模架操作界面

　　5 其它设计

　　数据库是模架参数化的核心，但仅有它是不够的，还需要在UG中为每一个品种的模架建立参数化的三维原型，此模架原型与所设计的数据库是相关联的;同时也需要设计出合理的用户界面，方便用户进行数据的索引和数据的修改。图1所示为GB标准塑料模架的用户操作界面，图2为加载成功的一款GB标准塑料模架三维模型。

　　6 结论

　　基于UG软件Mold Wizard模块创建的“中国国家标准塑料模架库”与其它标准标模架库一样，具有功能齐全、操作简单而方便的特点，实现了国标13种中小型塑料模架和6种大型塑料模架数据的索引，能够生成任意规格的模架三维模型，可对已经生成的模架进行参数修改，通过修改标准参数值还可生成与国标模架结构形式相同而参数不同的非标准模架三维模型。国标模架库创建完成后就一直在投入使用，软件能够正确而稳定的运行。此项目成果基于现代流行的模具三维设计平台，贯彻了国家标准，可应用于实际教学与工程设计当中。