鎂合金管材熱擠壓模AutoCAD參數化設計系統

鎂合金具有許多不可替代的特性和優勢，在上受到了高度重視，被視為21世紀的綠色金屬材料。作為比鋁更輕的金屬材料，鎂的現有使用狀況遠沒有發揮其潛在的優勢。目前，歐、美許多國家都在積極開展鎂合金方面的研究，組織高等院校、科研機構和生產企業進行聯合攻關，鎂合金在汽車和航空航天領域的應用取得了顯著成效。

鎂合金擠壓管材主要用于航空、航天、汽車、摩托車工業。隨著汽車、摩托車輕量化以及新產品的不斷開發，擠壓鎂合金管材的規格、品種越來越多。為了適應快速變化的品種規格要求、簡化設計人員的計算、提高設計效率、縮短模具的設計周期，開發的參數化c4d設計系統來實現計算機輔助自動化設計變得十分迫切。

作為擠壓成形的主要部件——模具，其設計的效率和合理性對于新產品的開發與研制具有很重要的作用。由于擠壓工藝和模具結構復雜，加之新產品的不斷出現，設計時需要技術人員進行大量的計算才能投入生產，整個設計周期長，模具的修改量大。傳統的aubcad二次開發工具，如visuallisp、ob-jectarx，由于自身軟件的限制，很難實現參數化設計的要求。采用autocad2002繪圖平臺，以其內嵌的vba（visual basic application） 為參數化設計工具，可以方便地實現參數化設計。vba以visual basic程序設計語言作為基礎，具有強大的界面設計和豐富的對話框設計功能，同時可以方便地與微軟公司的microsoft access、sql server 等數據庫及數據庫管理系統進行鏈接，實現數據庫的存取功能。本文以鎂合金管材熱擠壓模autocad參數化設計系統的研究為基礎，提出了vba參數化設計的過程及程序開發過程的一些關鍵問題、解決方法和實現技巧。

1 鎂合金管材熱擠壓模的設計思路

擠壓力、擠壓模具端面尺寸與擠壓制品斷面尺寸的大小密切相關。對于圓棒材、圓管材，以其外圓直徑來確定擠壓制品斷面大小；對于非圓棒材、非圓管材、型材，常用外接圓直徑來確定擠壓制品斷面大小。為了確定一臺擠壓機能否生產某種制品，常以擠壓簡直徑來衡量。

擠壓管材常用的模具有兩類：一類為無縫管材模具，另一類為焊合管材模具。本文介紹無縫管材模具的vba參數化設計。擠壓無縫管材用的模具主要包括形成管材外徑的擠壓模，形成管材內徑的穿孔針，以及與穿孔針配套使用的擠壓墊（采用帶有獨立穿孔系統的擠壓機）。擠壓管材時，由于穿孔針必須置于擠壓機的中心線上，無縫管材一般只能進行單孔擠壓，此時模孔的理論重心也應置于擠壓機的中心線上。

1.1 熱擠壓工藝設計

鎂合金熱擠壓工藝包括：產品規格、管材壁厚、材質、擠壓筒的選擇，擠壓溫度、擠壓速度、擠壓比、單位擠壓力的確定與計算。

1.2 擠壓模具設計

擠壓無縫管材的模具主要有錐形模（單錐模、雙錐模）和平模兩種。錐形模用于不帶潤滑的無縫管材擠壓，平模的優點是易于切除壓余。

無縫管材擠壓模具的設計主要包括：

（1） 模具類型的選擇；
（2） 模孔尺寸的確定（應考慮熱膨脹冷收縮因素及模孔尺寸增量）；
（3） 模孔工作帶長度的確定（要兼顧模具使用壽命與降低擠壓力兩方面）；
（4） 入口處圓角半徑的確定；
（5） 模具外形尺寸的計算，并標準化；
（6） 模具強度校核。

1.3 穿孔針設計

穿孔針的設計包括：穿孔針尖尺寸確定、針后端（針桿）尺寸確定、穿孔針強度校核。本參數化設計系統不再單獨介紹這部分內容。

2 鎂合金管材擠壓模autocad參數化設計系統

本擠壓模具參數化設計系統包括五部分：擠壓機設備選擇、擠壓模具基本參數庫、擠壓工藝參數庫、程序設計模塊、用戶輸入界面。

用數據庫來管理圖形參數已是一個必然趨勢，因此，擠壓模具參數化設計系統采用vba存取acess數據庫，來讀取模具的圖形參數。采用微軟公司的microsoft access軟件建立數據庫，設計時的圖形參數可方便地從access數據庫中讀取設計數據，不存在vba與access數據庫不兼容問題，訪問數據庫采用sql sever 2000 作為數據庫管理軟件，sql sever 2000具有強大的數據庫管理功能和使用的靈活性。使用ado的方法來存取數據庫，microsoft active data ob-jects（ado）能夠編寫出可通過 ole db 對在數據庫服務器中的數據進行存取和操作的應用程序。其優點是：易于使用、高速、低內存支出與占用空間少。ado支持適用于客戶端／服務器端等應用程序的主要功能。ado是一個對象模型，它結合了oledb易于使用的特性以及在諸如remote data ob-jects（rdo）和 data access ob-jects（dao）的模型中容易找到的通用性。更重要的是：ado包含了所有可以被oledb標準接口描述的數據類型。換句話說，ado對象模型具有可擴展性，它不需要你對自己的組件做任何工作，只要通過一般的程序設計接口，就可以可視化地處理所有的事。

本參數化設計系統功能模塊設計包括：對話框設計、國標設計、數據庫文件的建立、參數化繪圖、下拉菜單的設計和調用。對話框和下拉式菜單的目的是方便用戶進行選擇以及輸入相關設計參數。參數化繪圖編程時，首先根據輸入及選擇的參數條件，從數據庫中讀出基本數據，然后進行設計和校核，得到合理的數據；將計算得到的數據調入繪圖程序，完成圖紙輸出，如圖1。

 

2.1對話框設計
對話框共有三個：splash界面、開始對話框、主參數輸入對話框。

預覽圖片庫的建立：采用autdad繪出單錐模、雙錐模、平模圖，用紅蜻蜓抓圖精靈將地autocad圖形格式轉換成bmp圖片格式，以便預覽時調用。

開始對話框包括：模具類型選擇、圖紙規格及格式選擇、預覽框等三部分。預覽框的圖片是在模具類型選定之后，調用預覽圖片庫的圖片得到的，如果預覽框的模具類型不合理，可取消后重新選擇。

設計主界面包括：擠壓機、擠壓簡直徑、材質的選擇，擠壓管材外徑及壁厚確定。由于擠壓機及擠壓簡直徑確定之后，所能擠壓的管材直徑范圍就可確定了，因此在輸入擠壓管材外徑之前需點擊“輸入參數”按鈕，以便設計系統能調用數據庫中的管材模參數表，獲得所能生產的zui大及zui小直徑，顯示于管材外徑輸入框兩側，提示用戶輸入的管材外徑必須在該范圍內。如果要輸入的管材外徑不在該范圍內，則需取消。重新選擇擠壓機及擠壓簡直徑，以確保能夠擠壓出合格產品。

2.2 程序設計

本參數化設計系統包括兩部分：主設計模塊、計算及繪圖模塊。

2.2.1 主模塊作用為啟動設計系統

設計數據庫訪問類型及文件路徑（本系統采用acess數據庫）；設定sql sever指令，建立數據庫的調用；調用其他模塊和窗體。

2.2.2 計算及繪圖模塊

包括三部分：圖框繪制、計算及校核、模具圖繪制。

（1）圖框繪制：設置圖層、線形、顏色，確定標題欄的起始點，根據開始對話框中選定的圖紙規格及格式，計算和確定固框各點的坐標，計算標題欄各點坐標，選定固層。

（2）計算及校核：根據主設計界面輸入及選定的參數，將數據庫中的相關參數提取并存于變量中。

計算管材模孔直徑：d＝d0x（1十k/100）十0.04t

式中，d0-管材外徑（用戶輸入）；
k—模孔余量系數；
t＝t0十dt2（dt2為管材模孔增量）。

模具厚度（h）確定：根據擠壓簡直徑（dt）與模具厚度（h）間的關系：a＝0.22dt，計算出初步的模具厚度，再將計算結果整合為標準尺寸。

模具強度校核：校核模具的彎曲強度，如果校核不能通過，厚度增大一個規格，繼續校核，直至校核通過。

（3）繪圖模塊編繪圖程序時，首先對模具各點進行編號（單錐模、雙錐模、平模分別編號），確定繪圖起始點坐標，根據前面各窗體界面選定及數據庫中調用的參數和計算結果，求解出各點的坐標表達式，確定各點坐標，分別確定各段連接線的類型（如直線、圓弧、樣條線等）并定義；選擇圖層。創建尺寸標注：設定標注類型（直線、圓弧、角度、直徑等標注類型），確定標注位置，確定標注圖層。創建剖面線：選定剖面線類型，剖面線樣式的角度、名稱、比例、間距。創建剖面線的外側回路、附加外回路剖面線對象、附加固形作為剖面線，并修改屬性。本參數化設計系統的結果見圖2（雙錐模）。

圖2 參數化設計結果

3 結束語

隨著鎂合金成形技術的不斷進步，對鎂合金管材的需求將快速地增長，對其品種、規格的需求也越來越多，要求從產品的提出到生產出合格產品的周期越來越短。采用antocad內嵌的vba作為二次開發工具，實現參數化鎂合金管材擠壓模具設計，可以大大地減少設計人員的計算和繪圖時間，成倍地提高工作效率。本系統還具有較強的靈活性，可以方便地添加數據及更新數據。實際上，aubcad進行二次開發不局限于擠壓模具的參數化設計系統開發，對于標準化、系列化的產品，同樣具有可借鑒的作用。

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