苏ICP备112451047180号-6
对注塑模具设计标准组件库使用面向对象方法的开发
摘要：很多时候，外包部件（称为标准组件）用于减少在模具设计的设计工作和产品成本。它们通常由专门的供应商制造。这些组件的三维CAD模型的参数将显著降低模具设计前置时间和成本，并提高设计的灵活性。本文提出了详细的目标定义，设计，并在模具设计软件，QuickMould实现一个标准组件库中。从实施了不同供应商的许多部件，但据信该对象的设计有通用的性质，并且可以扩展到包括大部分的机械部件在协作环境中。该实施方式的优点是压缩的数据结构，使用的方便性和简单定制。
关键词：标准件；CAD；设计自动化；协作工程；面向对象；塑料注塑模具设计
1引言
CAD库是重用设计知识和工程数据非常有用。自90年代初计算机为基础的标准元件库与接口的CAD系统已经面世[1,2,3,4]。最早库仅含2D或线框的几何形状，并且不能直接用于三维参数化设计。最近，一些模具设计包和商业部分的库可用[5,6,7,8,9,10,11]。其中一些提供预定义的3D组件。其中，大多产生或加载与预定义的功能和尺寸的组件在一个硬编码的方式。他们要么非常有限的编辑功能，这是很难适应他们由于组件定义的变化不同的供应商，或者说有很多，不容易重复使用的用户简单的CAD文件。
些研究人员试图通过几何形状分类和捕捉设计意图[12,13,14,15,16]，以克服这些问题。不幸的是，运用他们的方法，最终用户必须有高层次的认识有关工程设计，并以他们的做法适应所需的知识表示模式。最近，EDS公司发布的知识融合能力[10]，它可以被用来产生具有在声明性的方式设计模板的新设计。这些模板的发展，需要一个经验丰富的CAD用户谁是熟悉的软件对象的概念。
另一个问题是确保模具制造商使用相同的数据集始终为不同的应用，如概念设计[17,18]，工程分析CAE工具[18,19,20,21]和流程规划[12,22,23]。在这些领域的技术发展缓慢，部分原因是因为在CAD文件的组成部分陈述不包含丰富的非几何信息的相关用途。
从审查，到目前为止，可以看出，目前可用的标准组件库是不令人满意的，新的研究工作仍然需要。本文提出的一个标准组件库（SCL）进行模具设计的一个面向对象的设计。它被认为是柔性的同时处理维和拓扑变化，并且可以很容易地扩展到其他类型的机械部件。
2 目前的工业实践
MISUMI是最流行的目录进行模具设计[24]中的一个。元件分类的家庭结构与类别，主要类型和子类型。如图1所示，在“注道衬套”，类别，几个主要类型中类似的形式“SBT”共享相同的几何定义。“SBTM”，“SBTD”和“SBTS”是由于所用材料不同，而“SBTMH”，“SBTDH”和“SBTSH”是相应的派生类型与字符串消除。同样，在一个主要的类型，可能有几个功能配置被称为亚型。另一种类型，“精度台阶中心销”，如图所示。在这种情况下，主要类型是“CPVB-5”。 “CPVB -5A”为“CPVB -5E”五种亚型。除了亚型，许多改变是用于详细的几何形状。在图1b中，改变是在底部锥体制造为转轮的开口， （“AIW ” “CLQ ”），头部的几何形状，（“KC”和“ZC ”），和/或自定义长度（“LKC”）。
图1 “浇道衬套”标准组件类型
它从图中可以看出。1a中，有很多常用的参数，例如“D”，“L”，“J”，“P”，“A”等尺寸是根据指定的大小，它们可能会受到限制。在图1b中，对于长度（“ L”）范围为0-100毫米的尺寸为10到16，和150毫米为那些尺寸大于16。一些约束是适用于所有的情况下，例如D型V>= A+2，有的则是特别亚型或改建，如在改变ZCS>=A+2。其他特性包括，但不限于公差，订购代码，交付时间，材料和规格。
3 QuickMould标准组件库
QuickMould是一个应用软件包在3D环境中，充分使用的Unigraphics （ UG ） CAD软件集成设计注塑模具。它是使用面向对象的方法[25,26]开发的。 A标准组件库（ SCL ）模块，允许设计人员选择，负载，识别和编辑标准组件。该组件表示包括丰富的信息，如供应商，主要类型，子类型，改动，尺寸的限制，公差等这样的信息可以被封装，检索和处理的所有一般性的对象格式的库元素。更重要的是，在此SCL模块，每个类别的组分是在库实现为一个项目。功能配置，尺寸，约束和其他相关信息的变化都嵌入了一个标准的约定。例如，“浇道衬套”是一个项目，“精密台阶中心销”是另一回事。元件的参数定义允许变化的拓扑结构，以及维度。这是通过使用三个相关文件，一个CAD模板文件，功能配置文件，和一个尺寸的数据文件（如下所述）来实现。该文件根据供应商和类别组织在一个目录树结构。
4 CAD模板文件
每个类别由一个CAD的模板文件来表示。在每个模板，几何特征参数化使用表达式定义。此外，相关的亚型和变型的特征组合和嵌入作为可选功能。他们是由“逻辑表达式”[9]，根据需要，可以暂停或启用功能控制。即通过作模板的控制表达式中，主要的类型，子类型或改变可被激活或抑制。
其他表达式分为两个层次。所述第一级包含那些相关的关键组成部分的参数，是对组件或相关于在模具组件的其他部件的功能所必需的，它们被命名为关键的表达式。在第二级则表达式是用于组件的几何结构，其中详细的特征尺寸被定义，它们被称为键的表达式，以确保被如果所述第一水平的表达被改变自动更新。
图2 亚型精密台阶中心销
5 功能配置文件
一个功能的配置文件用于使用标准约定来定义的组件类别的结构内容和选项。该文件的结构是通用的，因此可以被用来定义许多不同类型的机械部件。该文件规定了以下内容：适用的主要类型，子类型和改建; CAD模板，三维数据和位图文件，大小，关键参数，参数的限制;可编辑的全局参数，并在CAD模板中的相应表达式;附加属性，例如料，默认的交货时间，价格，等等的配置文件中的记录进行编码来表示记录的解释格式，它已经被预先确定并记录读数方法确认。功能配置进行分组以这样的方式，在一个组成员是专用于彼此而来自不同的组可以共存。例如，在三隅目录，在任何时候，只有一个子类型是有效的。利用UG功能控制机制，涉及到这些配置的功能被激活或暂停相应。因此，重要的是在CAD模板在学科的方式使得每个功能配置由控制表达式完全独立控制进行建模。一个类似的机制也适用于处理改变。
接下来的部分包含的关键参数，并且它们相应的表达式名称，它们关联到CAD模型的几何特征。两种类型的关键参数是有区别的：那些要显示和编辑，以及那些被隐藏的，不可编辑。约束也被包括在本格式中，例如“A+B”，它们被读入组件对象的缓冲区，并在适当的范围内进行检查，以确保他们满意。
某些属性是唯一的主要类型/子类型/改变的特定配置。这些属性可以为亚型/变更识别，关键维度，约束等，他们都与适用范围指定的图标位图文件。
其他一般信息可以包含在配置文件中，例如，宽容和购买信息。每个公差元件由参数，其上限和下限表示。这些限制可以参照其他参数值的表达式。因此，公差是由与关键参数相关联，并且它们可以根据不同的应用被更新并列出。这提供了对组件/模板图纸可能存在的联系。今后，公差[12,22,23]，也可以通过使用计算机辅助工艺设计（CAPP）系统。如需购买应用程序，订购信息可在由供应商所要求的格式给出，如亚型大小关键参数端。一种方法已经实施，以产生有效的订货代码通过解释参数，然后从CAD模型检索其值。因此，它能够自动更新，购买招标文件或数据库。
6 三维数据文件
维度数据文件用于存储由厂商作为默认提供的预定义的尺寸值，根据大小举办。在SCL数据结构中，每个参数由四个变量，电流，最小，增量和最大值来表示。的参数的当前值被使用时，用户选择一个特定的尺寸，然后在CAD模型被依次根据选定的大小更新来更新CAD的表达式的值。指定的允许范围内的其他值是在SCL参数编辑UI功能非常有用。
7 “QM_STD_COMP”的数据结构之类
为了表示在CAD阶段的标准组件，命名为“ QM_STD_COMP”类已经定义。“QM_STD_COMP”对象的属性都聚集分为两组，持久性和缓冲块。用CAD组件指针运行时会话期间通过一个映射链接的持久化属性相关联，当“QM_STD_COMP ”对象处于活动状态。它们是静态的，并存储在CAD属性的形式。这不是一个简单的任务来实现。一方面，在CAD指向一个实体在运行时分配，并仅适用于当前会话，而另一方面，一个“QM_STD_COMP”对象必须与一个CAD组件模型，使得相关的属性是持久的关闭当前会话UG ，可以在下届会议上检索后。为了解决这个问题， UG的用户自定义对象的使用。他们可以保持连接到CAD实体持续的联系。 QuickMould保持被称为“货币字典”预留UDO指针的列表。每个指针是通过一个UDO相关联的几何实体。当QuickMould启动，它会搜索所有QuickMould的UDO并建立货币字典。因此QuickMould对象是动态识别和映射到其相应的CAD几何实体。
持久性属性，如供应商名称，类别和主要类型，提供输入使用图书馆的目录和文件的预定义的命名约定来定位功能的配置文件。一旦配置文件被识别，CAD模板文件以及每个QM_STD_COMP对象的尺寸数据文件都可以被唯一检索。通常情况下，SCL允许用户设置自己的选择，然后确认。为了便于消除的修改部件，缓冲器被使用。该缓冲器支持编辑和UI功能。它包含修改的属性是最终被保存到存储库UG作为“永久属性”，或将被删除。除了持久化属性的映射拷贝，它也包含变更群组，允许用户选择，制约接受用户输入之前进行验证，并显示可编辑的用户参数。
类方法QM_STD_COMP类被分为四个层次。最低级别包含实施检索和设置类对象的所有属性的访问方法。第二个层次的方法是为支持对象功能，包括字符串处理，表达解释和评价等第三级被命名为'功能性'的方法，以满足参数编辑，备份所需的表达式常用的操作，恢复为''撤消'的目的和功能配置之间的切换。为了支持用户界面的编辑字段，方法来评估当前的参数值，范围，限制，甚至订货代码也实现在这个水平。这个类的方法的最高层次被称为''应用''的方法，这是介绍在下一节关键场景。
8 标准件库场景
8.1 添加一个标准组成部分
首先，一个空白“QM_STD_COMP”对象开始。 SCL模块将分配的对象属性一步一步来。该模块搜索库的目录，确定所有库项目，然后将它们变成供应商类别，主要类型树结构。主UI （参见图3a ）启动。一旦用户从现有的供应商和类别的选择，马上，功能配置文件被识别和解释。从该文件中的信息定义了组件对象的属性，例如在CAD模板的文件名，它的主要类型的名称，可用的亚型和变型以及它们对应的位图文件名和切换表达式，关键参数和它们相应的表达式来通过用户界面进行编辑，等，然后在默认子和变更，都设置为当前选择。在此阶段，用户可以切换的功能配置。一个配置组成员之间的排除规则适用。当改变被触发时，其他改变在同一组被关闭；根据用户的选择，可显示和参数，约束和公差，和其他属性，如可用的材料，被指定为对象属性。
图3 QuickMould SCL主用户界面
其次， CAD模板文件，然后加载和保存在项目目录中的新零件文件（图4） 。亚型/改建的新功能配置基于用户的选择立刻生效。浆纱信息，例如允许的尺寸，参数值和范围，从尺寸数据文件中获取，并在“QM_STD_COMP ”对象的关键参数被分配为默认大小的预定义值。用户需要添加新的组件时，选择尺寸。如果用户选择了一个不同的大小，对所选择的尺寸的预定的参数值是从维数据文件获得的。它们被分配到“QM_STD_Comp ”对象的关键参数。当用户确认选择的几何尺寸所使用QM_STD_Comp方法更新。该部分被插入模具组件作为所选父下一个组件。从这里，用户可以编辑，接受或删除此组件，因为他的愿望。当用户确认该组件并退出SCL模块，对象的属性被存储为CAD的属性和QuickMould对象被删除。
图4 不同变化的一个例子SCL部分
到现在为止，该标准组件可以无缝地存储为CAD组件。如图中箭头所示的用户界面。图5a ，关键参数可以进一步编辑或自定义。当用户界面出现时，“QM_STD_COMP”对象已经建立了所有与此相关的特定组件的属性。的大小，而在“QM_STD_COMP”对象等关键参数被分配的当前实际值。在同一时间，约束的参数范围也从三维数据文件中检索。当在其输入的用户密钥，个人的编辑字段的回调函数验证对约束和范围的输入值。如果没有违反这些输入值被接受为对象部件的属性。一旦用户点击“申请”或从“OK”（确定）按钮，那些与“QM_STD_COMP”对象的关键参数表达式被分配新的值，和几何自动更新。
图5 SCL参数编辑用户界面
8.2 编辑一个标准组成部分
用户可以在QuickMould应用程序编辑插入组件。一旦被激活，它在装配的CAD文件搜索所有QuickMould对象（的UDO ） 。它们被登记在货币字典。这意味着，Quickmould自动识别选定的标准组件和实例一个新的“QM_STD_Comp ”对象。相关联的所有属性都检索到更新对象。然后主SCL的UI图，如图所示。 3A或3B正在搜寻可用的库项目后成立。实际上，当“QM_STD_COMP”被激活，其功能配置文件被再次读取，信息的当前配置和按键相应的选择选项开始在UI也是如此。这个标准组件现在可以确切地编辑，因为它是被插入时，它的第一次。由于对象已完全建立，用户可以重新选择供应商，类，亚型和改建，并编辑尺寸和关键参数，然后单击应用。值得一提的是，当该类别被改变到一个不同的，新的模板，然后装入一个新的“QM_STD_COMP”对象被建立。原来的组件模板，配置和数据文件，直到用户确认更换不会被删除。
8.3 删除一个标准组成部分
方法已经实现从项目中删除装配选定的标准组件，所以是从当前项目目录中的模板，配置和数据文件。同时，相关的货币对象，并在会话词典指针也被清洗。
9 举例
在本节中，组件类别如上所述，“浇道衬套”如图。进行了研究，以说明这个组件库的功能。这一类添加到库中，首先创建一个配置文件。它规定了五种主要类型，从“SBTM ”，以“sbtsh”相应的CAD模板文件，“sbt_.prt”三维数据文件，“sprue_bushes.dat”和所有的位图通过用户界面所需的文件。由于没有亚型为“浇道衬套”，默认情况下，有效的主要类型被列为亚型，即“SBTM”、“sbtsh ”。所有的属性都根据自己的配置文件中的适用范围划分，例如，“公差= H6 ”适用于所有情况，而“材料= HPM1 ”和“硬度值 = 40 HRC”定义在主要类型的范围“SBTM”和“sbtmh”。此类别有15改变。它们被分成三组在配置文件中，即“KC”单独为一体， “AIW”为“ZC”为另一个，“LKC”作为第三个。然后，在同一文件中，参数被分组为可显示的一样，“L”和“SR ”，或者非显示的，像“OD”。其对应的表达式名称指定相映成趣。约束也包括在格式为“U> = 2” 。每次当CAD模型更新时，他们进行评估。同样，公差表示为“H1 0.05 0.03 ”，这可以用于工艺设计和公差分析，如果它集成了一个系统引入。
接下来，参数化CAD模型构建与表达控制每个功能的配置。在这种情况下，从“AIW”到“LKC”是可选的改动及它们各自被暂停或激活一个表达控制。然后，三维数据文件是根据尺寸在尺寸表中创建和组织的。每个包含大小为图中指定的预定义的参数值。接下来，对于每个亚型或变更，草图位图文件与关键尺寸和另一个没有他们被创建，然后自动纳入库中的用户界面。截至目前，库项目，“sbt”已创建。
在进入SCL模块的环境，图书馆通过搜索库目录自动识别资料。图。 3a显示主界面的SCL与选定该组件项目。用户选择了“MISUMI”的从第一个下拉菜单了其他厂商，然后“浇道衬套”作为类别。动态，提供主要类型，子类型，可改变和一个默认的配置将显示在用户界面框架（图3a） 。在有效的配置位图显示在用户界面也是如此。一旦用户点击“确定”或“应用”，库元素被加载。初始组件模型示于图4A 。所有主/子类型是互斥的，例如，如果''SBTM ''功能配置被激活，那么其他人会立即暂停。这种排斥也适用于改变在同一个组。例如，用户可以在同一时间在配置中选择的改变“KC”，“ALW”和“LKC”（参见图3b为UI和图4b为CAD模型）但改变从“AIW”为“ZC”中，只有其中之一可以是有效的时间。如该图所示。 3c所示，在UI上，当“ZC”被选中，“ALW”自动关闭，因为它们属于相同的组。 “KC”和“ZC”改动可以选择一起，因为它们是从不同的改动群体（参见图3c为UI和图6a中的CAD模型） 。当用户点击“编辑元件参数”按钮，会显示编辑界面如图所示。图5a参数的值是根据在CAD模型中提取和显示。可以看出，只有显示的参数，如“L”和“SR”出现。参数，如“外径”图。在这个阶段中，如果用户接受所有的参数值，通过点击“应用”或“OK（确定）”按钮，在用户界面的底部，此组件将自动添加到项目程序集。然后，如图3C中，UI返回。用户仍然可以编辑所有的参数通过点击“编辑元件参数”按钮，从而导致在图所示的界面。当用户改变从“10”的大小为“25”，然后该库从三维数据文件取出相应的参数值并更新菜单，如图5b 。再次，根据用户的确认，在CAD模型作为显示在图更新。图6b如果用户终于接受了这个组件，该库可以产生像“SBTM 25 - 70.0 - SR23 - P2.0 - A1.0 - V23.0 - G10- KC13 - U5S10.5 - T14.2端顺序代码自动”，并将其存储在以备将来参考CAD模型的属性。
图6 用不同的参数值的一个例子SCL部分
10 优点和局限性
这个组件库能够处理拓扑结构和所需的目录压缩的CAD文件。相比较而言，传统的三维参数库开发为每个几何拓扑结构的参数模型和参数变化被限制大小的尺寸只有[ 1,2,11]。其他更先进的3D组件库[ 12,18,19]不允许的拓扑结构可以很容易地修改。我们的组件库是一个显著的改善，因为它减少了大量的CAD模型模板。就拿三隅模具零件目录[24]作为一个例子。它总共包含195主要类型及亚型，并为他们每个人，可能有很多的改变。如果我们假设10改变为平均每个主要类型或亚型，则需要CAD模型的总人数为1950 。在QuickMould ，每个组件类被实现为一个项目库中，只有21个项目都需要相同的目录。它已成功地用于从5供应商进行商业应用定义了超过200种不同类别的工业部件。这个库可以方便地重复使用和扩展了无需编程用户自定义的组件。
目前实施的一个限制是，该库是目前唯一可行的只有一个CAD平台。一个研究项目，开发一个中立的CAD组件库是目前正在进行中。另一个限制是，对于高级推理的接口还没有被开发。在扩大的对象定义的灵活性允许不同系统的富集属性可以容易地结合，如实施方案或系统的多体分析的概念性机制[17,18,19]，或编码与聚类[12,16]。这将是今后研究的一个方向。最后，该模型库可以被扩展以提供一个分布式库在互联网上。为确保可扩展性，基于XML的面向对象的数据库需要建立的支持库
11 结论
本文描述了一种高效的面向对象的模型库，用于定义机械部件参数化。该模型扩展了目前的参数方法通过结合不同的几何拓扑结构和非几何信息。这是对传统的参数化设计中的CAD模型是硬编码来处理这些信息的改善。这个简洁和面向应用的模型是通用的，能够定义多种机械部件组成。
致谢
QuickMould研究项目由新加坡资讯通信发展管理局（IDA）和新加坡南洋理工大学（NTU）和新加坡制造技术研究院（SIMT）共同开发。
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关键词：标准件；CAD；设计自动化；协作工程；面向对象；塑料注塑模具设计
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CAD库是重用设计知识和工程数据非常有用。自90年代初计算机为基础的标准元件库与接口的CAD系统已经面世[1,2,3,4]。最早库仅含2D或线框的几何形状，并且不能直接用于三维参数化设计。最近，一些模具设计包和商业部分的库可用[5,6,7,8,9,10,11]。其中一些提供预定义的3D组件。其中，大多产生或加载与预定义的功能和尺寸的组件在一个硬编码的方式。他们要么非常有限的编辑功能，这是很难适应他们由于组件定义的变化不同的供应商，或者说有很多，不容易重复使用的用户简单的CAD文件。
些研究人员试图通过几何形状分类和捕捉设计意图[12,13,14,15,16]，以克服这些问题。不幸的是，运用他们的方法，最终用户必须有高层次的认识有关工程设计，并以他们的做法适应所需的知识表示模式。最近，EDS公司发布的知识融合能力[10]，它可以被用来产生具有在声明性的方式设计模板的新设计。这些模板的发展，需要一个经验丰富的CAD用户谁是熟悉的软件对象的概念。
另一个问题是确保模具制造商使用相同的数据集始终为不同的应用，如概念设计[17,18]，工程分析CAE工具[18,19,20,21]和流程规划[12,22,23]。在这些领域的技术发展缓慢，部分原因是因为在CAD文件的组成部分陈述不包含丰富的非几何信息的相关用途。
从审查，到目前为止，可以看出，目前可用的标准组件库是不令人满意的，新的研究工作仍然需要。本文提出的一个标准组件库（SCL）进行模具设计的一个面向对象的设计。它被认为是柔性的同时处理维和拓扑变化，并且可以很容易地扩展到其他类型的机械部件。
2 目前的工业实践
MISUMI是最流行的目录进行模具设计[24]中的一个。元件分类的家庭结构与类别，主要类型和子类型。如图1所示，在“注道衬套”，类别，几个主要类型中类似的形式“SBT”共享相同的几何定义。“SBTM”，“SBTD”和“SBTS”是由于所用材料不同，而“SBTMH”，“SBTDH”和“SBTSH”是相应的派生类型与字符串消除。同样，在一个主要的类型，可能有几个功能配置被称为亚型。另一种类型，“精度台阶中心销”，如图所示。在这种情况下，主要类型是“CPVB-5”。 “CPVB -5A”为“CPVB -5E”五种亚型。除了亚型，许多改变是用于详细的几何形状。在图1b中，改变是在底部锥体制造为转轮的开口， （“AIW ” “CLQ ”），头部的几何形状，（“KC”和“ZC ”），和/或自定义长度（“LKC”）。
图1 “浇道衬套”标准组件类型
它从图中可以看出。1a中，有很多常用的参数，例如“D”，“L”，“J”，“P”，“A”等尺寸是根据指定的大小，它们可能会受到限制。在图1b中，对于长度（“ L”）范围为0-100毫米的尺寸为10到16，和150毫米为那些尺寸大于16。一些约束是适用于所有的情况下，例如D型V>= A+2，有的则是特别亚型或改建，如在改变ZCS>=A+2。其他特性包括，但不限于公差，订购代码，交付时间，材料和规格。
3 QuickMould标准组件库
QuickMould是一个应用软件包在3D环境中，充分使用的Unigraphics （ UG ） CAD软件集成设计注塑模具。它是使用面向对象的方法[25,26]开发的。 A标准组件库（ SCL ）模块，允许设计人员选择，负载，识别和编辑标准组件。该组件表示包括丰富的信息，如供应商，主要类型，子类型，改动，尺寸的限制，公差等这样的信息可以被封装，检索和处理的所有一般性的对象格式的库元素。更重要的是，在此SCL模块，每个类别的组分是在库实现为一个项目。功能配置，尺寸，约束和其他相关信息的变化都嵌入了一个标准的约定。例如，“浇道衬套”是一个项目，“精密台阶中心销”是另一回事。元件的参数定义允许变化的拓扑结构，以及维度。这是通过使用三个相关文件，一个CAD模板文件，功能配置文件，和一个尺寸的数据文件（如下所述）来实现。该文件根据供应商和类别组织在一个目录树结构。
4 CAD模板文件
每个类别由一个CAD的模板文件来表示。在每个模板，几何特征参数化使用表达式定义。此外，相关的亚型和变型的特征组合和嵌入作为可选功能。他们是由“逻辑表达式”[9]，根据需要，可以暂停或启用功能控制。即通过作模板的控制表达式中，主要的类型，子类型或改变可被激活或抑制。
其他表达式分为两个层次。所述第一级包含那些相关的关键组成部分的参数，是对组件或相关于在模具组件的其他部件的功能所必需的，它们被命名为关键的表达式。在第二级则表达式是用于组件的几何结构，其中详细的特征尺寸被定义，它们被称为键的表达式，以确保被如果所述第一水平的表达被改变自动更新。
图2 亚型精密台阶中心销
5 功能配置文件
一个功能的配置文件用于使用标准约定来定义的组件类别的结构内容和选项。该文件的结构是通用的，因此可以被用来定义许多不同类型的机械部件。该文件规定了以下内容：适用的主要类型，子类型和改建; CAD模板，三维数据和位图文件，大小，关键参数，参数的限制;可编辑的全局参数，并在CAD模板中的相应表达式;附加属性，例如料，默认的交货时间，价格，等等的配置文件中的记录进行编码来表示记录的解释格式，它已经被预先确定并记录读数方法确认。功能配置进行分组以这样的方式，在一个组成员是专用于彼此而来自不同的组可以共存。例如，在三隅目录，在任何时候，只有一个子类型是有效的。利用UG功能控制机制，涉及到这些配置的功能被激活或暂停相应。因此，重要的是在CAD模板在学科的方式使得每个功能配置由控制表达式完全独立控制进行建模。一个类似的机制也适用于处理改变。
接下来的部分包含的关键参数，并且它们相应的表达式名称，它们关联到CAD模型的几何特征。两种类型的关键参数是有区别的：那些要显示和编辑，以及那些被隐藏的，不可编辑。约束也被包括在本格式中，例如“A+B”，它们被读入组件对象的缓冲区，并在适当的范围内进行检查，以确保他们满意。
某些属性是唯一的主要类型/子类型/改变的特定配置。这些属性可以为亚型/变更识别，关键维度，约束等，他们都与适用范围指定的图标位图文件。
其他一般信息可以包含在配置文件中，例如，宽容和购买信息。每个公差元件由参数，其上限和下限表示。这些限制可以参照其他参数值的表达式。因此，公差是由与关键参数相关联，并且它们可以根据不同的应用被更新并列出。这提供了对组件/模板图纸可能存在的联系。今后，公差[12,22,23]，也可以通过使用计算机辅助工艺设计（CAPP）系统。如需购买应用程序，订购信息可在由供应商所要求的格式给出，如亚型大小关键参数端。一种方法已经实施，以产生有效的订货代码通过解释参数，然后从CAD模型检索其值。因此，它能够自动更新，购买招标文件或数据库。
6 三维数据文件
维度数据文件用于存储由厂商作为默认提供的预定义的尺寸值，根据大小举办。在SCL数据结构中，每个参数由四个变量，电流，最小，增量和最大值来表示。的参数的当前值被使用时，用户选择一个特定的尺寸，然后在CAD模型被依次根据选定的大小更新来更新CAD的表达式的值。指定的允许范围内的其他值是在SCL参数编辑UI功能非常有用。
7 “QM_STD_COMP”的数据结构之类
为了表示在CAD阶段的标准组件，命名为“ QM_STD_COMP”类已经定义。“QM_STD_COMP”对象的属性都聚集分为两组，持久性和缓冲块。用CAD组件指针运行时会话期间通过一个映射链接的持久化属性相关联，当“QM_STD_COMP ”对象处于活动状态。它们是静态的，并存储在CAD属性的形式。这不是一个简单的任务来实现。一方面，在CAD指向一个实体在运行时分配，并仅适用于当前会话，而另一方面，一个“QM_STD_COMP”对象必须与一个CAD组件模型，使得相关的属性是持久的关闭当前会话UG ，可以在下届会议上检索后。为了解决这个问题， UG的用户自定义对象的使用。他们可以保持连接到CAD实体持续的联系。 QuickMould保持被称为“货币字典”预留UDO指针的列表。每个指针是通过一个UDO相关联的几何实体。当QuickMould启动，它会搜索所有QuickMould的UDO并建立货币字典。因此QuickMould对象是动态识别和映射到其相应的CAD几何实体。
持久性属性，如供应商名称，类别和主要类型，提供输入使用图书馆的目录和文件的预定义的命名约定来定位功能的配置文件。一旦配置文件被识别，CAD模板文件以及每个QM_STD_COMP对象的尺寸数据文件都可以被唯一检索。通常情况下，SCL允许用户设置自己的选择，然后确认。为了便于消除的修改部件，缓冲器被使用。该缓冲器支持编辑和UI功能。它包含修改的属性是最终被保存到存储库UG作为“永久属性”，或将被删除。除了持久化属性的映射拷贝，它也包含变更群组，允许用户选择，制约接受用户输入之前进行验证，并显示可编辑的用户参数。
类方法QM_STD_COMP类被分为四个层次。最低级别包含实施检索和设置类对象的所有属性的访问方法。第二个层次的方法是为支持对象功能，包括字符串处理，表达解释和评价等第三级被命名为'功能性'的方法，以满足参数编辑，备份所需的表达式常用的操作，恢复为''撤消'的目的和功能配置之间的切换。为了支持用户界面的编辑字段，方法来评估当前的参数值，范围，限制，甚至订货代码也实现在这个水平。这个类的方法的最高层次被称为''应用''的方法，这是介绍在下一节关键场景。
8 标准件库场景
8.1 添加一个标准组成部分
首先，一个空白“QM_STD_COMP”对象开始。 SCL模块将分配的对象属性一步一步来。该模块搜索库的目录，确定所有库项目，然后将它们变成供应商类别，主要类型树结构。主UI （参见图3a ）启动。一旦用户从现有的供应商和类别的选择，马上，功能配置文件被识别和解释。从该文件中的信息定义了组件对象的属性，例如在CAD模板的文件名，它的主要类型的名称，可用的亚型和变型以及它们对应的位图文件名和切换表达式，关键参数和它们相应的表达式来通过用户界面进行编辑，等，然后在默认子和变更，都设置为当前选择。在此阶段，用户可以切换的功能配置。一个配置组成员之间的排除规则适用。当改变被触发时，其他改变在同一组被关闭；根据用户的选择，可显示和参数，约束和公差，和其他属性，如可用的材料，被指定为对象属性。
图3 QuickMould SCL主用户界面
其次， CAD模板文件，然后加载和保存在项目目录中的新零件文件（图4） 。亚型/改建的新功能配置基于用户的选择立刻生效。浆纱信息，例如允许的尺寸，参数值和范围，从尺寸数据文件中获取，并在“QM_STD_COMP ”对象的关键参数被分配为默认大小的预定义值。用户需要添加新的组件时，选择尺寸。如果用户选择了一个不同的大小，对所选择的尺寸的预定的参数值是从维数据文件获得的。它们被分配到“QM_STD_Comp ”对象的关键参数。当用户确认选择的几何尺寸所使用QM_STD_Comp方法更新。该部分被插入模具组件作为所选父下一个组件。从这里，用户可以编辑，接受或删除此组件，因为他的愿望。当用户确认该组件并退出SCL模块，对象的属性被存储为CAD的属性和QuickMould对象被删除。
图4 不同变化的一个例子SCL部分
到现在为止，该标准组件可以无缝地存储为CAD组件。如图中箭头所示的用户界面。图5a ，关键参数可以进一步编辑或自定义。当用户界面出现时，“QM_STD_COMP”对象已经建立了所有与此相关的特定组件的属性。的大小，而在“QM_STD_COMP”对象等关键参数被分配的当前实际值。在同一时间，约束的参数范围也从三维数据文件中检索。当在其输入的用户密钥，个人的编辑字段的回调函数验证对约束和范围的输入值。如果没有违反这些输入值被接受为对象部件的属性。一旦用户点击“申请”或从“OK”（确定）按钮，那些与“QM_STD_COMP”对象的关键参数表达式被分配新的值，和几何自动更新。
图5 SCL参数编辑用户界面
8.2 编辑一个标准组成部分
用户可以在QuickMould应用程序编辑插入组件。一旦被激活，它在装配的CAD文件搜索所有QuickMould对象（的UDO ） 。它们被登记在货币字典。这意味着，Quickmould自动识别选定的标准组件和实例一个新的“QM_STD_Comp ”对象。相关联的所有属性都检索到更新对象。然后主SCL的UI图，如图所示。 3A或3B正在搜寻可用的库项目后成立。实际上，当“QM_STD_COMP”被激活，其功能配置文件被再次读取，信息的当前配置和按键相应的选择选项开始在UI也是如此。这个标准组件现在可以确切地编辑，因为它是被插入时，它的第一次。由于对象已完全建立，用户可以重新选择供应商，类，亚型和改建，并编辑尺寸和关键参数，然后单击应用。值得一提的是，当该类别被改变到一个不同的，新的模板，然后装入一个新的“QM_STD_COMP”对象被建立。原来的组件模板，配置和数据文件，直到用户确认更换不会被删除。
8.3 删除一个标准组成部分
方法已经实现从项目中删除装配选定的标准组件，所以是从当前项目目录中的模板，配置和数据文件。同时，相关的货币对象，并在会话词典指针也被清洗。
9 举例
在本节中，组件类别如上所述，“浇道衬套”如图。进行了研究，以说明这个组件库的功能。这一类添加到库中，首先创建一个配置文件。它规定了五种主要类型，从“SBTM ”，以“sbtsh”相应的CAD模板文件，“sbt_.prt”三维数据文件，“sprue_bushes.dat”和所有的位图通过用户界面所需的文件。由于没有亚型为“浇道衬套”，默认情况下，有效的主要类型被列为亚型，即“SBTM”、“sbtsh ”。所有的属性都根据自己的配置文件中的适用范围划分，例如，“公差= H6 ”适用于所有情况，而“材料= HPM1 ”和“硬度值 = 40 HRC”定义在主要类型的范围“SBTM”和“sbtmh”。此类别有15改变。它们被分成三组在配置文件中，即“KC”单独为一体， “AIW”为“ZC”为另一个，“LKC”作为第三个。然后，在同一文件中，参数被分组为可显示的一样，“L”和“SR ”，或者非显示的，像“OD”。其对应的表达式名称指定相映成趣。约束也包括在格式为“U> = 2” 。每次当CAD模型更新时，他们进行评估。同样，公差表示为“H1 0.05 0.03 ”，这可以用于工艺设计和公差分析，如果它集成了一个系统引入。
接下来，参数化CAD模型构建与表达控制每个功能的配置。在这种情况下，从“AIW”到“LKC”是可选的改动及它们各自被暂停或激活一个表达控制。然后，三维数据文件是根据尺寸在尺寸表中创建和组织的。每个包含大小为图中指定的预定义的参数值。接下来，对于每个亚型或变更，草图位图文件与关键尺寸和另一个没有他们被创建，然后自动纳入库中的用户界面。截至目前，库项目，“sbt”已创建。
在进入SCL模块的环境，图书馆通过搜索库目录自动识别资料。图。 3a显示主界面的SCL与选定该组件项目。用户选择了“MISUMI”的从第一个下拉菜单了其他厂商，然后“浇道衬套”作为类别。动态，提供主要类型，子类型，可改变和一个默认的配置将显示在用户界面框架（图3a） 。在有效的配置位图显示在用户界面也是如此。一旦用户点击“确定”或“应用”，库元素被加载。初始组件模型示于图4A 。所有主/子类型是互斥的，例如，如果''SBTM ''功能配置被激活，那么其他人会立即暂停。这种排斥也适用于改变在同一个组。例如，用户可以在同一时间在配置中选择的改变“KC”，“ALW”和“LKC”（参见图3b为UI和图4b为CAD模型）但改变从“AIW”为“ZC”中，只有其中之一可以是有效的时间。如该图所示。 3c所示，在UI上，当“ZC”被选中，“ALW”自动关闭，因为它们属于相同的组。 “KC”和“ZC”改动可以选择一起，因为它们是从不同的改动群体（参见图3c为UI和图6a中的CAD模型） 。当用户点击“编辑元件参数”按钮，会显示编辑界面如图所示。图5a参数的值是根据在CAD模型中提取和显示。可以看出，只有显示的参数，如“L”和“SR”出现。参数，如“外径”图。在这个阶段中，如果用户接受所有的参数值，通过点击“应用”或“OK（确定）”按钮，在用户界面的底部，此组件将自动添加到项目程序集。然后，如图3C中，UI返回。用户仍然可以编辑所有的参数通过点击“编辑元件参数”按钮，从而导致在图所示的界面。当用户改变从“10”的大小为“25”，然后该库从三维数据文件取出相应的参数值并更新菜单，如图5b 。再次，根据用户的确认，在CAD模型作为显示在图更新。图6b如果用户终于接受了这个组件，该库可以产生像“SBTM 25 - 70.0 - SR23 - P2.0 - A1.0 - V23.0 - G10- KC13 - U5S10.5 - T14.2端顺序代码自动”，并将其存储在以备将来参考CAD模型的属性。
图6 用不同的参数值的一个例子SCL部分
10 优点和局限性
这个组件库能够处理拓扑结构和所需的目录压缩的CAD文件。相比较而言，传统的三维参数库开发为每个几何拓扑结构的参数模型和参数变化被限制大小的尺寸只有[ 1,2,11]。其他更先进的3D组件库[ 12,18,19]不允许的拓扑结构可以很容易地修改。我们的组件库是一个显著的改善，因为它减少了大量的CAD模型模板。就拿三隅模具零件目录[24]作为一个例子。它总共包含195主要类型及亚型，并为他们每个人，可能有很多的改变。如果我们假设10改变为平均每个主要类型或亚型，则需要CAD模型的总人数为1950 。在QuickMould ，每个组件类被实现为一个项目库中，只有21个项目都需要相同的目录。它已成功地用于从5供应商进行商业应用定义了超过200种不同类别的工业部件。这个库可以方便地重复使用和扩展了无需编程用户自定义的组件。
目前实施的一个限制是，该库是目前唯一可行的只有一个CAD平台。一个研究项目，开发一个中立的CAD组件库是目前正在进行中。另一个限制是，对于高级推理的接口还没有被开发。在扩大的对象定义的灵活性允许不同系统的富集属性可以容易地结合，如实施方案或系统的多体分析的概念性机制[17,18,19]，或编码与聚类[12,16]。这将是今后研究的一个方向。最后，该模型库可以被扩展以提供一个分布式库在互联网上。为确保可扩展性，基于XML的面向对象的数据库需要建立的支持库
11 结论
本文描述了一种高效的面向对象的模型库，用于定义机械部件参数化。该模型扩展了目前的参数方法通过结合不同的几何拓扑结构和非几何信息。这是对传统的参数化设计中的CAD模型是硬编码来处理这些信息的改善。这个简洁和面向应用的模型是通用的，能够定义多种机械部件组成。
致谢
QuickMould研究项目由新加坡资讯通信发展管理局（IDA）和新加坡南洋理工大学（NTU）和新加坡制造技术研究院（SIMT）共同开发。
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