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王共冬 1，2，吕思超 1，杨 尧 1，赵新坤 1 （1.沈阳航空航天大学 航空航天工程学部，辽宁 沈阳 110136；2.沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点实验室，辽宁 沈阳 110136） 摘 要：针对热流道企业在导出BOM表和生成工程图时效率低下、手工操作容易出错、三维去参实体在工程图中无法标注球标的问题，提出了BOM自动生成系统。以三维去参实体作为研究对象，结合热流道生产实际，给出了BOM自动生成系统的总体结构图，详细介绍了基于组件的实体属性修改、基于订单更改的BOM生成和去参实体创建工程图三个关键技术。创新性地提出了质心映射的方法，解决了三维去参实体球标无法标注的问题，弥补了当前三维建模软件的不足。最后，借助UG二次开发工具UG/Open API，开发了基于UG平台的BOM自动生成系统，并运用在某热流道企业的生产实际中，验证了该系统的可行性和实用性。 关键词：热流道；三维去参实体；BOM；质心映射法 1 引言热流道（hot runner）是将加热融化的塑料注入到注塑模具空腔中的加热零组件的组合体。近些年来，热流道技术在我国取得了不错的发展，但是，由于技术比较落后、无法实现标准化等原因，我国的热流道技术的发展仍处于初级阶段[1]。文献[2]设计了轿车后视镜外罩塑件的注射模结构，并给出了型腔数目及浇注系统的设计、抽芯机构的设计和顶出与复位机构的设计关键技术的详细过程。文献[3]将CAD/CAE/CAM技术运用在热流道注射模具设计过程中，提高了生产效率，降低了模具设计和制造的成本。文献[4]研究了纤维含量和模具温度差对聚丙烯件注塑制品变形的影响，通过线性近似和计算方法，确定了理想的纤维含量和模具的温度差来产生未变形的塑料件。文献[5]为了实现热流道系统中的温度精确控制，分析并建立了热流道中温度场的数学模型，同时实现了温度场的数值分析，具有重要实际意义。文献[6]使用叠层注塑模具技术实现了笔记本内壳叠层热流道注射模具的设计，并对可能的成型问题进行了改善，提高了塑件质量。文献[7]结合模糊控制理论，将先进的模糊PID控制算法应用在以STM32单片机为核心的温度控制器中，不仅可以确保控制对象具有良好的动态和稳态特性，而且它符合热流道系统的温度控制要求。文献[8]提出了在冷却系统中使用局部模具温度设定实现对薄壁注塑件翘曲的控制，通过中性轴理论分析了注塑件横截面的温度分布，并预测了翘曲趋势，最后通过模拟和实验验证了该方法的可行性。 BOM，即物料清单，是企业组织产品数据的重要形式，可以实现设计、工艺、制造之间的联系[9]。在热流道系统中，BOM表作为产品设计与产品制造及采购的中介，它包含零部件代号、物料编码、物料名称、材质、规格型号、数量、备件、分群码等原始信息。BOM表的数据源一般来源于产品设计工程师设计的热流道三维实体模型，利用三维实体模型各零部件中的相关属性信息生成BOM表[10]。然而现有热流道三维实体模型多采用去参技术建模，导致零件的属性信息和零件间的装配关系信息丢失。三维实体模型移除参数具有减少数据冗余、提高建模速度、数据保密、易于局部修改等优势，因此更加符合热流道系统的实际需求。 针对企业在导出BOM表时效率低下、现有热流道三维实体模型多采用去参技术建模，研究了热流道系统中的去参三维实体模型导出BOM表的过程，并详细介绍了基于组件的实体属性修改、基于订单更改的BOM生成和去参实体创建工程图三个关键技术。在去参实体创建工程图的技术中，创新性地提出了质心映射法，解决了三维去参实体球标标注的问题。最后该系统在某热流道公司的生产实际中得到了的应用，提高了生产效率，取得了良好的经济效益。 2 BOM总体设计以一体化设计得到的热流道三维实体作为BOM表数据源。该三维实体为去参实体，只有所需的实体属性，如物料编码属性。在遍历实体时，通过该物料编码属性，可在标准件库中查询到相应的其它属性，如物料名称、规格、材质等，并全部显示。当订单发生更改或者需要修改某零件属性时，通过属性编辑进行修改，并且经修改的属性更新到实体。最后可以实现BOM表导出，或进行二维工程图的创建。导出BOM表时，由于要使用excel模板，固采用基于OLE（Object Linking and Embedding）的excel读写方法。BOM表中以物料编码属性作为唯一标示符，具有相同物料编码属性的零件进行数量累加。具体过程，如图1所示。  图1 系统总流程图 3 BOM关键技术研究3.1 基于组件的实体属性修改 组件，定义为多个零件组成的集合体。如热流道系统中的喷嘴组件，由热咀外壳，发热圈，热咀套，轴用卡簧，热电偶，定位环，浇口司，热咀本体，嘴芯，阀针组成。对于组件，在三维实体中作为一个整体，但是在导出BOM表时要拆分成多个零件。因此，需要将所有零件的物料编码属性都要加载在组件上。在遍历组件时，如果遍历到的属性是物料编码属性，则保存到链表，否则继续遍历下一个属性。遍历得到的是该组件内所有零件的物料编码属性。根据物料编码属性，查询标准件库，可得到组件内所有零件的所有属性，并显示。当在属性显示表中修改组件内某个零件的属性时，根据被修改属性的所属组件名称，可以在三维实体中遍历得到该组件，根据被修改属性的属性标题，找到被修改的属性，从而在三维实体中更新该零件的属性信息，这是基于组件的实体属性修改技术的核心。该技术具体过程，如图2所示。  图2 基于组件的实体属性修改流程图 组件属性修改的步骤如下： （1）遍历组件，判断属性是否为物料编码属性：是，则保存到链表；否，则继续遍历，直到遍历完组件内所有零件； （2）依据物料编码属性，从标准件库中查找其它属性，并显示到列表中； （3）列表中某零件的属性改变； （4）获取该属性的属性标题和所属组件名称； （5）遍历实体，由组件名称找到属性发生改变零件所属的组件，由属性标题找到对应属性； （6）更新三维实体属性。 3.2 基于订单更改的BOM生成 当订单发生更改时，某个零件的尺寸会发生变化，则其物料编码属性发生变化。例如某16系列的喷嘴的热咀本体，其长度为218mm时，物料编码为HR34016220190A。其长度为238mm时，物料编码为HR34016240210A。对于组件，其内部各个零件之间的规格是相互匹配的。如果一个零件的规格发生变化，则其他零件的规格也相应发生变化。当手动修改零件属性时，容易出错，同时工作量比较大。技术解决了基于订单更改的BOM生成问题，如图3所示。避免了因手动修改的产生的错误，同时提高了效率。  图3 基于订单改变的BOM生成流程图 由一个零件物料编码推导组件内其它零件的物料编码需要一定的推导规则。推导规则采用IF-THEN形式进行表达和存储，其形式为：  基于此方法，以16系列的喷嘴的热咀本体-热咀套-热电偶为例，建立的规则库，如表1所示。 表1 推导规则  规则名称RO 前提条件Q 结论C RO1：热咀本体-热咀套规则Q1：16系列喷嘴、1段加热Q2：热咀本体长度为B C1：热咀套长度F：F=B-28-3-1-1（向下取整）165＜F＜185：HR82393300165S 185＜F＜205：HR82393300185S 205lt;F＜225：HR82393300205S RO2：热咀本体-热电偶规则Q1：16系列喷嘴、1段加热Q2：热咀本体长度为B C1：热电偶长度T：T=B-28-3-1-2.5+20（安全值）150＜T＜=200：HR06044010200J 200＜T＜=250：HR06044010250J 250＜T＜=300：HR06044010300J 当热咀本体尺寸改变后，由热咀本体-热咀套规则首先得到热咀套的长度，查询物料编码库可以得到热咀套的物料编码，同理由热咀本体-热电偶规则得到热电偶的物料编码。热咀本体尺寸改变前后，热咀套、热电偶的尺寸改变情况，如表2所示。 表2 尺寸（物料编码）变化表  热咀本体 热咀套 热电偶改前尺寸 218mm 185mm 203.5mm（物料编码）（HR34016220190A）（HR82393300185S）（HR06044010250J）改后尺寸 238mm 205mm 223.5mm（物料编码）（HR34016240210A）（HR82393300205S）（HR06044010250J） 由物料编码属性，查询标准件库，可以得到该零件其他属性。表2中改变尺寸后的热咀套、热电偶，经标准件库查询得到的所有属性，如表3所示。 表3 属性表  物料编码物料名称规格型号 材质 品牌 分群码 ORI/STD 备注HR82 39330 0205S热咀套 33-205-800L 黄铜管 BASIS M10 STD 16系列本体用（底端3 圈 -205L）HR06 04401 0250J热电偶 Φ1*250 STD BHRT M10 STD 3.3 去参实体创建工程图 由三维实体创建工程图时，核心是零件明细表的创建和零件球标标注。零件明细表建立时，直接使用导出BOM表时保存的各零件的属性信息创建即可。在零件球标标注时，一般要求存在装配关系，如UG、Solidworks等三维建模软件都具有自动球标标注功能。当三维实体移除参数后，自动球标标注功能就无法使用了。创新性地提出了质心映射的方法，解决了三维去参实体球标标注的问题，弥补了当前UG、Solidworks等三维建模软件的不足。以UG实体为例，在遍历三维去参实体时，使用UF_MODL_ask_mass_props_3d函数可以获得各个零件的质心坐标，保存到链表。使用函数UF_VIEW_map_model_to_drawing将三维质心坐标映射到二维视图中。以此映射点作为各个零件球标的引出线附着点，结合零件明细表中零件序号，使用函数UF_DRF_create_id_symbol进行零件球标标注。该技术具体过程，如图4所示。  图4 去参实体工程图建立流程  图5 零件明细表结构 去参实体工程图创建的具体过程如下：（1）选择2D视图参数，如图纸尺寸、视图个数等；（2）创建 2D 工程图；（3）点选剖面线；（4）创建剖视图：对于不同类型的热喷嘴要进行局部剖视及必要尺寸标注；（5）是否继续创建剖视图：是，则返回步骤⑶；否，则继续下一个步骤；（6）调入标准件：对一些关键零件，如喷嘴的嘴头部分、气缸等，需要调入所需型号的带有关键尺寸标注的零件；（7）调入铭牌：铭牌预先做好，在需要时直接调入（8）创建零件明细表：从BOM库中，获取所有的零件及属性，直接写入工程图中即可。零件明细表，如图5所示；（9）标注球标。 4 系统实现该系统使用VS2010作为开发平台，使用C++语言，结合ADO技术、基于OLE的excel导入导出技术，采用UG/Open API中的函数进行UG二次开发。系统总框架图，如图6所示。该BOM表自动生成系统具有零件属性自动提取、属性修改与反馈、导出BOM表、建立工程图、创建零件明细表、零件球标标注等功能。系统实现界面，如图7～图9所示。  图6 系统总框架图  图7 属性修改界面 图8 导出Excel表 图9 工程图界面 5 结论提出了基于去参实体的BOM表自动生成系统，并详细描述了基于组件的实体属性修改、基于订单更改的BOM生成和去参实体生成工程图三个关键技术，解决了热流道企业中导出BOM表和生成工程图时效率低下、容易出错、重复劳动过多、三维去参实体在工程图中无法标注球标的问题。本系统已经在某热流道企业生产实际中得到了应用，提高了设计效率，而且具有实用性，对于热流道技术在我国的发展具有推动作用。 参考文献 ［1］张朝阁，宓大云，张亚.热流道塑料模具技术的研究与发展前景［J］.塑料工业，2013，41（7）：5-9.（Zhang Zhao-ge，Mi Da-yun，Zhang Ya.Research and development prospect of hot runner plastic mouldtechnology［J］.Plastics Industry，2013，41（7）：5-9.） ［2］黄伟玲，王忠锋.轿车后视镜外罩注射模具的设计与数控加工［J］.机械设计与制造，2012（5）：247-248.（Huang Wei-ling，Wang Zhong-feng.Design and CNC machining of the injection mould for the car's reaview mirror cover［J］.Mechanical Design and Manufacture，2012（5）：247-248.） ［3］Jin Zhi-gang，Jiang Wu-ji，Yu Min-xia.Design and manufacturing of air conditioner panel hot runner injection mold based on CAD/CAE/CAM［J］.Applied Mechanics and Materials，2008，20-11，42：68-72. ［4］Siklo B，Cameron K，Kovacs C G.Deformation analysis of short glass fiberreinforced polypropylene injection-molded plastic parts［J］.Journal of Reinforced Plastics and Composites，2011，30（16）：1367-1372. ［5］Lv Yong-feng.Mathematical model and simulation analysis of hot runner temperature field［J］.Advanced Materials Research，2012（479-481）：2452-2456. ［6］王晓军，周孟雄，袁包妹.笔记本内壳叠层热流道注射模具设计［J］.机械设计与制造，2013（5）：244-245.（Wang Xiao-jun，Zhou Meng-xiong，Yuan Bao-mei.Design of the hot runner strackedinjection mould for notebook part［J］.Mechanical Design and Manufacture，2013（5）：244-245.） ［7］Zhen Zhen，Gao Yan.Design of the fuzzy PID controller for the hot runner temperature control system［J］.Proceedings of the 32nd Chinese Control Conference，2013（10）：3463-3469. ［8］Shih-ChihNian，Chih-YangWu，Ming-Shyan Huang.Warpage control of thin-walled injection molding using local mold temperatures［J］.International Communications in Heat and Mass Transfer，2015（61）：102-110. ［9］贾晓亮，张振明，田锡天.以制造BOM为核心的制造工艺数据管理研究［J］.制造业自动化，2006，28（5）：20-23.（Jia Xiao-liang，Zhang Zhen-ming，Tian Xi-tian.Research on manufacturing process data management based on manufacturing BOM［J］.Manufacturing Automation，2006，28（5）：20-23.） ［10］吴新波，王耕耘.基于三维CAD实体模型的模具BOM表自动生成方法研究.模具工业，2007，33（2）：1-6.（Wu Xin-bo，Wang Geng-yun.Mould BOM table automatic generation method research based on 3d CAD solid model.Dieamp;Mould Industry，2007，33（2）：1-6.） Research of Hot Runner System BOM Automatic Generation Technology WANG Gong-dong1，2，LV Si-chao1，YANG Yao1，ZHAO Xin-kun1 Abstract：For a low efficiency、a high error rate with manual operation and uncompleted 3d entitythe ball mark in the engineering drawing when exporting BOM table and generating engineering drawings in hot runner enterprises，BOM automatic generation system is put forward in it.To 3d entitywithout parameters as the research object，combined with the production practice of hot runner，this paper presents overall structure of BOM automatic generation system.Three key technologies are introduced in detail，such as the entity attributes modification technology based on component，BOM generation technology based on the changed order and technology of creating engineering drawing using entity without parameters.Thispaperproposes the method of centroid mapping，and solves the problem that the 3D object can’t be labeled，and make up the deficiency of the current 3D modeling software.Finally，a UG-based BOM automatic generating system is developed by using secondary development tool UG/Open API，which verifies the feasibility and practicability of the system. Key Words：Hot Runner；3d Entity Without Parameters；BOM；Method of Centroid Mapping 中图分类号：TH16；TG241 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2017）11-0087-04 来稿日期：2017-05-08 基金项目：容差分配与仿真编程系统（JZ2013002） 作者简介：王共冬，（1979-），男，江苏徐州人，博士研究生，副教授，主要研究方向：制造业信息化 |
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