基于Creo二次开发的模具标准件参数化变型设计
李润泉 郭俊卿
摘 要：? 为提高模具设计的效率，在Creo平台下对模具标准零件的参数化设计进行研究，结合参数关系以及Programma相结合的方式，并依托Creo/Toolkit开发工具，在VC环境下，实现模具零件的参数化变型设计，现以浇口套的参数化变型设计为例，探讨其实现方法并验证。结果表明该方法避免了设计者重复劳动，提高了模具设计的效率。
关键词：? 参数化设计;模具;Creo/Toolkit;二次开发
中图分类号：? TH132.417??????? ??文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.002
0 引言
Creo是目前最流行的三维CAD软件之一，具有互操作性、开放性和易用等特点，在模具设计中的应用十分广泛。该软件集成了多个可互操作的应用程序，能够轻松实现数据共享，极大地提高了模具设计的效率。
在模具设计中，有不少零件存在变型设计，特别是一些常用的标准件，而针对这些标准件，利用Creo/Toolkit二次开发工具进行二次开发，优化设计过程，早已成为模具设计发展的趋势。
1 参数化变型设计
1.1 参数化变型设计介绍
CAD图形大都是由拓扑关系、几何参数，以及图形结构参数所构成的，参数化技术，就是以图形的变量信息去记录这些参数，用程序代码，去表达这些几何参数和结构参数之间的相互关系，从而构建一个参数化几何模型。在绘图软件中需要插入所需图形时，只需修改这些参数的值，就可以迅速获得与基础模型相似或类似的不同尺寸大小或结构的新模型。是模具设计高度自动化的体现。因此，参数化技术也是一种智能化图形技术。
通常可以通过尺寸控制，变量几何法，或者约束和自由度的限制来实现参数化模型的建立。针对于模具设计中经常用到的标准件或通用件，我们可以利用参数化编程的方法，制定相应标准图形的程序库，保存参数化模型的参数关系信息，而这些信息，正是参数化设计进行二次开发中的核心内容。
1.2 参数与关系结合方式
根据模具零件的结构特点和设计信息，编制一组相对独立的参数，运用Program等手段，使这些参数可以表达并控制模具零件的形状尺寸，并保存这些参数关系信息。在调用时，通过Creo/Toolkit程序检索，修改这些参数值中的一部分，系统会自动检索这些几何元素的相互关系，在约束不变的前提下，按照新的值重新生成模型，从而达到参数化变型设计的目的。
2 二次开发辅助工具
Creo/Toolkit 是Creo软件自带的二次开发工具包。它为用户提供了大量的底层API函数，如菜单类、参数类、模型类、族表类等。通过对这些函数进行封装，用户可自己定制开发各种基于Creo的内嵌程序。模型类代码可实现对代码的重复利用，便于Creo模型的管理，参数数据类设计的目的是为模型中的参数与界面中数据的转换提供方便的接口，参数类CProParameter类的目的是建立模型参数与界面参数之间的桥梁。
同步模式和异步模式是目前Creo软件进行二次开发常用的两种工作模式，其中在异步模式下，程序无需启动Creo就可单独运行调试，实用性很强，但是开发过程繁琐，效率低下，本文采用同步模式中的DLL模式进行程序开发。
3 零件参数化变型设计的实现
零件参数化设计方法是简化零件设计的重要方法。设计人员依据用户提出的设计需求，以参数和关系为基础，建立零件的模板，通过修改参数，再完成零件的变型设计。这种方法对于系列化产品设计具有重要的意义。设计人员依据参数编写相应的设计界面，供用户实现快速设计。其流程，如图1所示。
3.1 创建参数模型
实现模具零件的参数化设计，首先要对该零件进行尺寸分析，确定不变尺寸，可变尺寸以及对应的工程约束关系，并将可变尺寸设定为可变参数，将工程约束关系设定为导出参数，本文以浇口套为例确定参数关系，在创建浇口套参数化模型的过程中，依次添加关系如下所示：
if TYPE==“A型”
DD=50 d1=D d0=L-H d3=DD d2=H
else
DD=40 d1=D d0=L-H-5 d3=DD d2=H-5
endif
d5=P d6=A d10=B/2 d24=DD-4 d23=5 d27=SR
3.2 Program参数化方式
结合前面参数化浇口套模型的创建过程，对其模型进行修改，主要是将不同的特征分配为不同的类型。即将孔特征和镜像孔特征分配为A型，将所创建的小台阶特征分配给B型。
这样就可以通过修改参数TYPE为A型或者B型，实现对模型特征的删除与添加。进而生成两种不同规格，参数不同的浇口套模型。
3.3 参数化模型的运用
在建立浇口套的参数化设计模型后，通过二次开发设计提供用户界面，如图2所示。首先选择工作目录，然后设置文件名称，创建文件。然后可通过界面修改模型的参数，最终生成需要的模型。通过界面可以实现参数的快速设置，并且得到不同的參数化模型，大大节约开发时间。
4 总结
本文研究了参数化设计的基本原理，并对开发中的关键技术进行了介绍，并对所开发的应用程序进行了功能展示，以浇口套为例验证了新方法在参数化变型设计中的可行性。拓展了Creo二次开发的功能，提高了模具设计的效率。
参考文献：
[1] ??臧岩. 基于Pro/E的注塑模架的参数化设计及开发[D].郑州：河南工业大学，2016.
[2] 张文彬，沈精虎，姜兆康.基于Creo二次开发的零件参数化变型设计[J].微型电脑应用，2018，34（2）：48-50.
[3] Muhammad Asiff Razif Shah Ranjit，Nazlin Hanie Abdullah. The application of CAD， CAE & CAM in development of butterfly valves disc[J]. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering，2017，210（1）.
[4] Katarina Monkova，Peter Monka，Matej Somsak，Andrej Andrej. The Principles of Fixtures Design and their Application at Virtual Modelling in CAD/CAM System[J]. Applied Mechanics and Materials，2015.
[5] Wei Jie Jia. Research and Development of the Cavity Mold CAD/CAM System Based on UG[J]. Applied Mechanics and Materials，2014.
[6] 孙太良.基于Creo二次开发的外啮合圆柱齿轮优化设计[J].电动工具，2017（5）：14-16.
[7] 王哲，王红.Creo二次开发参数化设计技术的应用研究[J].机械研究与应用，2014，27 （3）： 183-186.
摘 要：? 为提高模具设计的效率，在Creo平台下对模具标准零件的参数化设计进行研究，结合参数关系以及Programma相结合的方式，并依托Creo/Toolkit开发工具，在VC环境下，实现模具零件的参数化变型设计，现以浇口套的参数化变型设计为例，探讨其实现方法并验证。结果表明该方法避免了设计者重复劳动，提高了模具设计的效率。
关键词：? 参数化设计;模具;Creo/Toolkit;二次开发
中图分类号：? TH132.417??????? ??文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.002
0 引言
Creo是目前最流行的三维CAD软件之一，具有互操作性、开放性和易用等特点，在模具设计中的应用十分广泛。该软件集成了多个可互操作的应用程序，能够轻松实现数据共享，极大地提高了模具设计的效率。
在模具设计中，有不少零件存在变型设计，特别是一些常用的标准件，而针对这些标准件，利用Creo/Toolkit二次开发工具进行二次开发，优化设计过程，早已成为模具设计发展的趋势。
1 参数化变型设计
1.1 参数化变型设计介绍
CAD图形大都是由拓扑关系、几何参数，以及图形结构参数所构成的，参数化技术，就是以图形的变量信息去记录这些参数，用程序代码，去表达这些几何参数和结构参数之间的相互关系，从而构建一个参数化几何模型。在绘图软件中需要插入所需图形时，只需修改这些参数的值，就可以迅速获得与基础模型相似或类似的不同尺寸大小或结构的新模型。是模具设计高度自动化的体现。因此，参数化技术也是一种智能化图形技术。
通常可以通过尺寸控制，变量几何法，或者约束和自由度的限制来实现参数化模型的建立。针对于模具设计中经常用到的标准件或通用件，我们可以利用参数化编程的方法，制定相应标准图形的程序库，保存参数化模型的参数关系信息，而这些信息，正是参数化设计进行二次开发中的核心内容。
1.2 参数与关系结合方式
根据模具零件的结构特点和设计信息，编制一组相对独立的参数，运用Program等手段，使这些参数可以表达并控制模具零件的形状尺寸，并保存这些参数关系信息。在调用时，通过Creo/Toolkit程序检索，修改这些参数值中的一部分，系统会自动检索这些几何元素的相互关系，在约束不变的前提下，按照新的值重新生成模型，从而达到参数化变型设计的目的。
2 二次开发辅助工具
Creo/Toolkit 是Creo软件自带的二次开发工具包。它为用户提供了大量的底层API函数，如菜单类、参数类、模型类、族表类等。通过对这些函数进行封装，用户可自己定制开发各种基于Creo的内嵌程序。模型类代码可实现对代码的重复利用，便于Creo模型的管理，参数数据类设计的目的是为模型中的参数与界面中数据的转换提供方便的接口，参数类CProParameter类的目的是建立模型参数与界面参数之间的桥梁。
同步模式和异步模式是目前Creo软件进行二次开发常用的两种工作模式，其中在异步模式下，程序无需启动Creo就可单独运行调试，实用性很强，但是开发过程繁琐，效率低下，本文采用同步模式中的DLL模式进行程序开发。
3 零件参数化变型设计的实现
零件参数化设计方法是简化零件设计的重要方法。设计人员依据用户提出的设计需求，以参数和关系为基础，建立零件的模板，通过修改参数，再完成零件的变型设计。这种方法对于系列化产品设计具有重要的意义。设计人员依据参数编写相应的设计界面，供用户实现快速设计。其流程，如图1所示。
3.1 创建参数模型
实现模具零件的参数化设计，首先要对该零件进行尺寸分析，确定不变尺寸，可变尺寸以及对应的工程约束关系，并将可变尺寸设定为可变参数，将工程约束关系设定为导出参数，本文以浇口套为例确定参数关系，在创建浇口套参数化模型的过程中，依次添加关系如下所示：
if TYPE==“A型”
DD=50 d1=D d0=L-H d3=DD d2=H
else
DD=40 d1=D d0=L-H-5 d3=DD d2=H-5
endif
d5=P d6=A d10=B/2 d24=DD-4 d23=5 d27=SR
3.2 Program参数化方式
结合前面参数化浇口套模型的创建过程，对其模型进行修改，主要是将不同的特征分配为不同的类型。即将孔特征和镜像孔特征分配为A型，将所创建的小台阶特征分配给B型。
这样就可以通过修改参数TYPE为A型或者B型，实现对模型特征的删除与添加。进而生成两种不同规格，参数不同的浇口套模型。
3.3 参数化模型的运用
在建立浇口套的参数化设计模型后，通过二次开发设计提供用户界面，如图2所示。首先选择工作目录，然后设置文件名称，创建文件。然后可通过界面修改模型的参数，最终生成需要的模型。通过界面可以实现参数的快速设置，并且得到不同的參数化模型，大大节约开发时间。
4 总结
本文研究了参数化设计的基本原理，并对开发中的关键技术进行了介绍，并对所开发的应用程序进行了功能展示，以浇口套为例验证了新方法在参数化变型设计中的可行性。拓展了Creo二次开发的功能，提高了模具设计的效率。
参考文献：
[1] ??臧岩. 基于Pro/E的注塑模架的参数化设计及开发[D].郑州：河南工业大学，2016.
[2] 张文彬，沈精虎，姜兆康.基于Creo二次开发的零件参数化变型设计[J].微型电脑应用，2018，34（2）：48-50.
[3] Muhammad Asiff Razif Shah Ranjit，Nazlin Hanie Abdullah. The application of CAD， CAE & CAM in development of butterfly valves disc[J]. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering，2017，210（1）.
[4] Katarina Monkova，Peter Monka，Matej Somsak，Andrej Andrej. The Principles of Fixtures Design and their Application at Virtual Modelling in CAD/CAM System[J]. Applied Mechanics and Materials，2015.
[5] Wei Jie Jia. Research and Development of the Cavity Mold CAD/CAM System Based on UG[J]. Applied Mechanics and Materials，2014.
[6] 孙太良.基于Creo二次开发的外啮合圆柱齿轮优化设计[J].电动工具，2017（5）：14-16.
[7] 王哲，王红.Creo二次开发参数化设计技术的应用研究[J].机械研究与应用，2014，27 （3）： 183-186.
