（材料加工工程专业论文）基于proe的板状件冲裁模cad系统研究与开发.pdf

摘要 摘要 冲裁是冲压成形的基础工序，冲裁模具是实现冲裁工艺的关键技术装备。随着 产品更新换代速度的加快，人们对冲裁模的设计质量和效率也提出了更高的要求， 为减少模具设计过程中出现的重复性劳动，缩短开发周期，提高模具设计质量，需 要对模具设计的c a d 系统进行二次开发，基于此背景，提出了本课题。 本课题依据生产实际，作者查阅大量相关资料，通过对冲裁模特点进行深入研 究与分析，在此基础上提出了板状件冲裁模c a d 系统的整体设计思路，结合c a d 二次开发技术和参数化设计技术等手段，利用v i s u a lc + + n e t 和p r o e n g i n e e rw i l d f i r e 软件技术的强大功能，开发了三维参数化标准零件库和三维标准模架库，实现了友 好的人机交互界面，充分实现了板状件冲裁模c a d 系统的设计目标。 二次开发的板状件冲裁模c a d 系统主要具有以下四个方面的特点： 1 ) 在p r o e n g i n e e r 系统菜单栏菜单中添加了板状件冲裁模菜单及下拉菜单，方 便用户调用； 2 ) 建立标准件模型库和三维模架，用户选择不同模型参数时，系统会自动给出 符合要求的零件： 3 ) 系统符合v i s u a lc + + n e t 的接口技术，用户在使用范围内可进行再开发； 4 ) 利用p r o e n g i n e e r 系统中插装e d r a w i n g s ，通过发布文件生成可执行文件，实 现在脱离软件的环境下进行模型的拆装、剖视等功能。 本系统提供了冲裁模设计的简化流程，缩短了研发周期，能够满足使用需要， 具有较强的实用性。 关键词板状件冲裁模；c a d 系统；二次开发；参数化设计；e d r a w i n g s a b s t r a c t t h eb a s i cp r o c e d u r eo fs t a m p i n gi sp u n c h i n g ，p u n c h i n gd i e i st h ek e ye q u i p m e n tm r c a l i z a t i o no fp u n c h i n gt e c h n o l o g y w i t ht h ea c c e l e r a t i o ni n t h er a t eo fp r o d l l c tr e n e w a l ， p e o p l ea r ep r e s e n t i n gh i g h e rd e m a n d s o nd e s i g nq u a l i t ya n de f f i c i e n c y i no r d e rt oa v o i d r e d u n d a n tw o r ki nd i ed e s i g na n ds h o r t e ni t sd e v e l o p m e n tc y c l e ，a n di m p r o v e t h eq u a l i t y 0 fd i ed e s i g n ，i ti sn e e d e dt of u r t h e rd e v e l o pd i ed e s i g n i n gc a d s y s t e m c o n s l d e n n gt h e t e a s o n sm e n t i o n e da b o v e ，t h ep r o j e c ti sp r e s e n t e d b a s e d0 np r a c ：t i 翻p r o d u c t i o na n dn u m e r o u sd a t e ，t h ep r o j e c tm a k e s ad e e p 柚a l y s l s o nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fp u n c h i n gd i e sa n dt h e r e b yp r o p o s e s a l lo v e r a l lp l a nr e g a r d i n g p l a t e 锄p o n e n tp u n d l i n gd i e c a ds y s t e m a tt h es a m et i m et h e3 dp a r a m e t n cs t a i l d a r d c 0 m p o n e n tb ym a k i n g u s eo fs k i l ls u c ha sc a df u r t h e rd e v e l o p i n g 柚dp a r 锄咖c d e s l g n 觚dm a i d n gu s eo f t h ep o w e r f u lf u n c t i o no fs o f t w a r e s s u c ha sv i s u a lc + + 柚d p r 0 廊西n e e rw i l d f i r e4 0a n dt h e r e b yr e a l i z ef r i e n d l ym a n m a c h i n ei n t e 渤锄dd e s l 萨 o b j e c t i v eo fp l a t ec o m p o n e n tp u n c h i n g d i e p i a t ec o m p o n e n tp u n c h i n gd i ec a ds y s t e mh a v et h ef o l l o w i n g f o u rc h a r a c t e n s t l c s ： 1 、li ta d d sn e wp l a t ec o m p o n e n tp u n c h i n gd i e m e n u sa n d d r o p 。d o w nm e n u st 0 p r o e n g i n e e rs y s t e mm e n u a n di tm a k ei te a s i e rf o ru s e r st ou s e ； 劲i td e v e l o p s3 ds t a n d a r dc o m p o n e n tm o d e lb a s e s ，s o t h a tt h es y s t e mc a nd r a w n e e d e ds t a i l d 莉c o m p o n e n t sa u t o m a t i c a l l yw h e n u s e r sc h o o s ed i f f e r e n tp a r a m e t e r s ； 3 、i tm e e t st h ed e m a n do fi n t e r f a c et e c h n o l o g ya n du s e r s c a l lf u r t h e rd e v e l o pt h e s y s t e mw h e nn e c e s s a r y ； 4 1b vu s eo fi n s e r t e de d r a w i n g s i np r o es y s t e ma n dp u b l i s h i n gf i l e s ，e x e c u u v ef i l e s a r ef b 衄e d 锄df i l n c t i o 船s u c ha sm o d e la s s e m b l i n g a n dd i s a s s e m b l i n ga n dc i l t 。a w a y 盯e r e a l i z e di nas o f e w a r e f r e ee n v i r o n m e n t t h i ss v s t e mp r o v i d e sas i m p l i f i e dr o u t i n eo fp u n c h i n gd i ed e s i g na n ds h o r t e n s i t s d e v e l o p m e n tc y c l e i tc a l lm e e tp r a c t i c a ld e m a n da n d h a v em u c hp a r a c t l c a lr o l e k e yw o r d s p l a t ec o m p o n e n tp u n c h i n gd i e ；c a ds y s t e m ；f u r t h e r d e v e l o p m e n t ； p a r a m e t r i cd e s i g n ；e d r a w i n g s 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 概述 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们 的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中， 6 0 - - 8 0 的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复 杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具 又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍 甚至上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的 重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具 q 如咄是在模具c a d 和模具c a m 技术发展的基础上成长起来的，它是计算机 技术在模具生产中成功应用的一个新的飞跃【卜2 】。c a d c a m 技术的高度发展，软件 和硬件水平的进一步提高与完善，为模具工业提供了强而有力的技术保障，为企业 的产品设计、制造和生产水平的发展也带来了新的机遇。 1 2 c a d 技术的产生背景与发展趋势 1 2 1 c a d 技术的产生背景 计算机辅助设计( q 如) 技术作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进 科研成果的开发与转化、促进传统产业和学科的更新与改造、实现设计自动化、增 强企业及其产品在市场上竞争能力、加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性 高新技术，也是进一步向计算机集成制造系统( c i m s ) 发展的重要技术基础。 电子计算机是现代科学技术发展的重大成就之一，已普及应用到各个领域，以 电子计算机为主要技术力量，可以大大减轻技术人员的脑力和体力劳动，甚至能够 涉及并完成人力所不及的工作，进而促进生产与科技的同步发展。随着市场经济的 不断发展，在机械制造行业中，用户对各类产品的质量、产品更新换代的速度以及 新产品从设计、制造到投放市场的周期都提出了更高的要求。当今社会是倡导高效 率、高效益、高技术竞争的时代，为适应不断变化的市场需求，缩短产品开发周期， 提高产品质量，必须采用先进的制造技术。机械制造技术与计算机技术相互结合与 渗透产生了计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ) 这样一门综合性的应用技术，简 称c a d 【3 】，以高智力、知识密集、综合性强、效益高等特点已成为当今世界上科技 领域的前沿课题。c a d 技术的不断发展，不仅颠覆了人们设计各种产品的常规方式， 充分发挥了设计人员的创造性思维，同时也提高了企业的管理水平和市场竞争能力。 河北科技大学硕士学位论文 1 2 1 1国内c a d 技术的产生 我国的c a d 技术最早起步于航空工业，从2 0 世纪6 0 年代开始的。7 0 年代初期 主要研究的内容是计算几何的数学理论、工程图的绘制方法、布线的算法，主要研 究单位是为数不多的大型企业和高等院校。8 0 年代初，一些大型企业和设计院成套 引进c a d 系统( 主要是t u r n k e ys y s t e m ) ，并在此基础上开发和应用，并取得了一 定成果。8 0 年代中后期，c a d 技术的优点逐渐被人们注意，我国的c a d 技术有了 较大的发展。9 0 年代以来，从事科研和应用开发c a d 的技术人员认识到，要让c a d 技术成为生产力，关键是让设计人员都能用上、会用c a d 系统。国家科委确定以“甩 图板”的工程目标来实现绘图设计的自动化，并以此作为推广应用c a d 技术的突破 口，今天，许多地方、企业己经推广了c a d ，取得了较好的效果。2 0 0 0 年工作站 c a d 系统已经开始普及，并由此建立起我国的c a d 产业h 丌。 1 2 1 2国外c a d 技术的产生 a m 技术起源于2 0 世纪5 0 年代的航空工业，它是伴随着计算机技术日新月异 的发展而迅速成长起来的。6 0 年代初期，麻省理工学院的研究生i e s u t h e r l a n d 发表 了人机对话图形通信系统论文，推出了二维s k e t c h p a d 系统。他的论文首次 提出了计算机图形学、交互技术及图形符号的存储采用分层的数据结构等思想，为 c a d 技术提供了理论基础1 8 】。随后，相继出现了许多商品化的c a d 设备及系统， 例如，美国i b m 公司开发了以大型机为基础的c a d 删系统，具有绘图、数控编 程和强度分析等功能；通用汽车公司研制了d a c 1 系统，用以实现各个阶段的汽车 设计。 6 0 年代中期到7 0 年代中期，是c a d 技术趋于成熟的阶段，随着计算机硬件的 发展，以小型机、超小型机为主机的c a d 系统进入市场，针对某个特定问题的c a d 成套系统蓬勃发展1 9 1 。 8 0 年代是c a d 技术迅速发展的时期，超大规模集成电路的出现，使计算机硬件 成本大幅度下降，计算机外围设备已成系列产品，为推进c a d 技术向高水平发展提 供了必要的条件。同时，相应软件技术如数据库技术、有限元分析、优化设计等技 术也迅速提高，这些商品化软件的出现，促进了c a d 技术的推广及应用。1 9 8 9 年美 国国家工程科学院将c a d c a m 技术评为当代( 1 9 6 4 - - - 1 9 8 9 ) 十项最杰出的工程 技术成就之一1 1 0 j 。 9 0 年代，c a d 技术已不停留在过去单一模式、单一功能、单一领域的水平，而 向着标准化、集成化、智能化的方向发展。为了实现系统的集成，实现组员共享和 产品生产与组织管理的高度自动化，提高产品的竞争力，就需在企业、集团内的c a d 系统之间或各个子系统之间进行统一的数据交换，为此，一些工业先进国家和国际 标准化组织都在从事标准接v i 的开发工作【1 1 】。与此同时，面向对象技术、并行工程 2 第1 章绪论 思想、分布式环境技术及智能技术的研究，都有利于c a d 技术向高水平发展。目前， c a d c a m 技术日趋成熟，应用日益广泛，有力地促进了全世界高新技术的发展和 新产品的更新换代。 1 2 2 c a d 技术的发展趋势 c a d 技术的发展趋势将沿着网络化、智能化、标准化、参数化以及集成化的方 向发展。 1 2 2 1 网络化 网络化是当前c a d 技术发展的一个趋势，c a d 采用网络可以实现信息共享， 给设计工作带来极大的方便。随着i n t e r a c t 技术和电子商务的迅猛发展，基于互联网 的c a d 产品，可以帮助企业以电子形式高效的传输二维图纸，使制造性企业可以更 方便的将动态的三维模型集成到自定义的在线目录中和各种电子商务服务中，通过 互联网随时随地进行实时交流和协作【1 2 】，这种基于网络的协作模式对于企业控制设 计与制造成本、提高产品质量和加快新品上市速度是至关重要的。 1 2 2 2 智能化 智能化是c a d 发展的必然。智能化的主要特征是不仅能处理数据而且能处理知 识，其功能远超出了计算范畴，它能进行推理、优化、选择、判断并作出决策，这 样的系统在解决问题方面能达到专家水平，智能化c a d 技术是一项复杂的系统工程， 是j 项跨学科的重大课题，必须要有经验的工程设计专家和计算机软件专家密切配 合进行研究开发才能较好的解决。 模具设计过程是一个复杂的工作过程，以分析计算和图形为核心的c a d 系统是 不能解决某些复杂问题的。随着人工智能技术的发展，将人工智能的方法、思想和 技术分别引入到传统的c a d 系统中，通过模拟人脑推理思路，提出相应的设计方案 和策略是c a d 技术的主要发展趋势之一。设计一般包括两类工作：一类是数值计算， 另一类是符号推理。智能c a d 将人工智能的理论和技术与c a d 完美结合，使计算 机具有支持人类专家的设计思维、推理决策及模拟人的思维方法与智能行为的能力， 通过及时准确的向设计人员提供产品开发所需的各种信息实现信息交换与共享，能 模拟专家解决问题的全部过程，研究设计要求及相关事实，最终得到满意的设计方 案【1 3 1 。 1 2 2 3标准化 标准化是企业技术工作一个很重要的部分，当应用c a d 技术时，企业技术部门 首先应该对企业己有的标准进行修订或订立新的标准，完善的c a d 标准体系是指导 我国标准化管理部门进行c a d 技术标准化工作决策的科学依据，是开发制定c a d 技术各相关标准的基础，也是促进c a d 技术普及应用的约束手段，因此，在c a d 3 河北科技大学硕士学位论文 应用工程中跟踪国际相关标准、研究制定符合我国国情的c a d 标准，并切实加以执 行是促进我国c a d 技术研究开发、推广应用不断发展的重要保证。 c a d 和c a m 技术在最初开发过程中彼此之间是各自独立的，在硬件和软件， 以及数据格式和存储、信息传递等方面的统一上还存在一定问题，这些影响了 c a d c a m 的集成，c a d 集成化的保证是c a d 软件的标准化，因此国际上采用的 是通用的数据交换规范【1 4 】，如i g e s 标准和s t e p 标准。 1 2 2 4 参数化 计算机软硬件技术的飞速发展，使得c a d 技术从一维平面绘图发展n - - 维产品 建模，到目前c a d 软件绝大多数可以实现三维功能。c a d 技术的发展趋势是参数 化及变量化设计思想以及特征造型，它能有效的减轻设计工作量，减少重复劳动。 如果设计对象的结构形状比较定型，通常采用参数化设计，只需用一组参数约定尺 寸关系，设计结果的修改受尺寸驱动而变化；如果设计对象的修改需要更大的自由 度，通常采用变量化设计，通过一组约束方程的求解来确定产品的尺寸和形状；特 征造型能更好的表达产品完整的生产管理信息，为产品的集成信息模型提供服务。 常用的实现参数化技术的方法包括：基于专家系统的推理法、解非线性方程组的数 值法、构造法等【1 5 】。 1 2 2 5 集成化 生产制造型企业中，生产活动的主要内容是设计、工艺编制、制造与管理，企业 采用先进制造技术的基础是c a d 技术，c a d 系统集成化已经成为c a d 技术发展 的主要趋势之一，提高产品设计和制造的自动化程度是c a d 技术的目标。集成化可 以是一个c a d 系统内部各模块之间的集成，也可以是多种c a d 系统内部之间的集 成。比如工程设计领域中c a d 与c a p p 、c a m 之间的集成，它可以支持产品开发 的整个生命周期的集成，c a d 集成化的重要保证是软件的规范化与标准化，需要制 定一系列标准，使c a d 软件实现开放性、可移植性和可互连性，提高c a d 系统的 集成度，保证整个产品在设计过程中的每一个设计步骤都能使用c a d 技术，进而逐 步形成一个以工厂生产自动化为目标的c i m s 。 1 3 模具c a d 技术的应用 1 3 1c a d 技术在模具工业中的发展 模具c a d 是指在c a d 系统软、硬件技术支持下辅助设计人员完成模具设计的 全部过程，最终实现输出符合设计要求的结果和产品图样。采用模具c a d 技术可实 现由经验设计向优化设计之间的良性过渡。模具c a d 软件分为二维和三维两类。在 c a d 应用领域中，8 0 的功能可以由二维方法实现，三维仅占2 0 ，在使用中可实 现刚度的计算、复杂曲面的绘制、机械运动仿真、强度、温度、流动性的分析。模 4 第1 章绪论 具c a d c a m 这一技术应用在模具中，大幅提高了模具的生产质量，缩短了模具设 计及制造的周期，减轻了设计人员的工作量，增强了企业对市场需求的应变能力。 模具c a d c a m 测算的初步效益：降低工程成本1 3 一3 0 ，减少模具产品从设计到 投产的时间为2 0 7 0 ，提高产品质量5 。1 0 倍，增强分析问题深度和广度的能力 3 。4 倍，降低人工成本5 。2 5 等【蛤1 8 】。 1 3 2 国内外模具c a d 技术的应用 1 3 2 1国内模具c a d 技术的应用 我国计算机技术起步较晚，8 0 年代进行模具o m q 蝴技术的开发与研究。上 海交通大学在1 9 8 3 年研制成c f s 系统，它具有两部分功能，第一部分为自动编程功 能，分为几何信息论和后置处理；第二部分为辅助编程功能，包括模具结构设计， 零件设计、工艺参数计算等。1 9 8 4 年，华中理工大学研制成功了比较全面，能够完 成图形输入、冲压件排样、模架与压力机选择、模具结构设计、自动装配及零件图 绘制、自动编制线切割程序等一系列工作的精冲模q m c 系统。 8 0 年代中后期，我国的冲模c a d 研究工作开始进入全面发展阶段，不少企业、 大专院校以及科学研究所强调软件产品的专业化和本地化。比如浙江大学研制的 c p d d m s 系统，g s - - - c a d 9 8 ，天津大学研制的t d 系统，南京工学院研制的c p d q q 蝴系统，以及一汽、二汽企业研制应用的模具q o w 系统。 9 0 年代末，我国模具a 心洲技术处于不断修改、完整、提高等稳定发展阶 段。比如上海交大国家模具c a d 工程研究中心针对模具c a d 系统中一致性相关设 计的装配模型进行了研究，为解决了模具c a d 系统中装配图与零件图的一致性设计 的问题，大胆提出了利用环状模型结构和树状模型结构相结合的设计理念。 9 0 年代以来，我国在消化和吸收方面也取得了初步成效，引进多台德国 s t e p p e r 公司的级进模设计制造系统。比如杭州应用工程技术学院在消化德国技术 的基础上研究了叫c a m 集成化工作，有关企业也建立了基于网络化管理的信息 中心、产品设计和工艺分析协同工作，自主开发了a u t o c a d 二次开发软件，能够进 行产品设计、工艺管理以及模具工艺装备的设计制造。 本世纪初，我国华中科技大学与美国u g s 公司合作在u g i i ( 现为n x ) 软件 平台上开发出基于三维几何模型的级进模a 心c a m 软件n x p d w 。该软件包括工 程初始化、毛坯展开、工艺预定义、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和 模具结构设计等模块，具有特征识别、全三维结构关联等显著特色。马来西亚、新 加坡、我国台湾、香港有关公司和机构也在开发和试用新一代级进模c a d c a m 系 统【1 9 2 钠。 1 3 2 2国外模具c a d 技术的应用 5 河北科技大学硕士学位论文 国外冲模q 如c a m 技术的研究开始于2 0 世纪6 0 年代，7 0 年代时出现了面 向中小企业的叫c a m 商品的软件，8 0 年代末美国、日本等国家的模具生产已有 近6 0 采用了q 岫c a m 技术，技术上也从产品设计扩展到工程设计。机械行业中 飞机制造和汽车制造等大型企业率先应用q 洲技术，各大汽车公司也相继开 发了自己的c a d c a m 系统。比如福特汽车公司的p p g s 和c a d c a m 系统，p p g s 系统适用于概念设计、造型设计和内饰设计，c a d 洲系统适用于焊接装配设计 和冲压零件设计。通用汽车公司的a 廿一i 系统，不仅可以设计车身零件，也可以设 计模具。这些软件因为具备了实体造型和曲面造型的强大功能，因此可以设计制造 汽车的模具。6 0 年代末期，欧洲和日本的q c p 蝴技术也得到了充分应用，意大 利的l o i v e t r i 公司研究的以冲裁模为主的c a d c a m 系统，使模具制造成本降低 4 0 ，周期缩短5 0 ；1 9 7 8 年日本研制的冲裁级进模c a d 系统，可以实现由产品输 入、工业分析、模具类型选择、多种排样、绘图等多个功能模块；1 9 8 5 年日本研制 的级进模集成c a d 系统可用于设计弯曲零件级进模，设计内容包括凸凹模形状设计、 产品图输入等，通过自动设计与交互式设计相结合的方法，使设计周期只需手工设 计的3 0 左右【2 5 1 。英国的s u c f f o r d 大学，前苏联科学院综合技术研究所等也都于7 0 年代开始研究冲模q 如系统。 8 0 年代在软件结构，产品数据管理，面向目标的开发技术，产品建模和智能设 计，质量检测等方面都有所突破，这为实现并行工程提供了更加完善的技术储备。 进入9 0 年代，国外已蛐洲技术向着更高的阶梯迈进。模具q 洲的功能也 更加完善，应用也更加普及。进入9 0 年代，国际著名商品化三维q 洲系统， 如美国的p r o e 、u g i i 、c a d d 5 、s o l i d w o r k s 、m d t 等均陆续在模具界得到积极应 用。美国p t c 公司基于p r 0 e 系统开发了钣金零件造型模块p r o s h e e t m e t a l ，u g s o l u t i o n 公司在u g i i 的基础上开发了同类型的模块u g s h e e tm e t a l l 2 6 j 。 1 3 2 3国内模具c a d 软件应用与开发中存在的不足 1 ) 不少企业对c a d 的认识还仅仅停留在绘图阶段，缺乏设计方法和设计理论 的指导，从而使q 蛆产生的效益尚未得到充分发挥： 2 ) g 删软件应用人员层次不齐，影响了c a d 软件更高效的应用； 3 ) 在引进模具c a d c a m 技术时存在着盲目性倾向，许多企业没有充分考虑各 种c a d c 蝴软件的特点，购买回来的c a d 洲软件不能完全适用本企业的产品 设计与开发工作； 4 ) 引进的模具删c a l m 系统的二次开发技术跟不上，致使引进软件的效率不 能完全发挥； 5 ) 国内模具a 洲技术水平还处于高技术集成和向产业化、商品化过渡时 期，自主开发的模具c a d c a m 系统商品化程度还不够高，在功能和稳定性方面与 6 第1 章绪论 国外先进软件还存在一定差距； 6 ) 我国c a d 技术开发创新少、仿制多。没有创新就没有竞争力，只仿制就不 能开发出具有竞争力的产品。从我国二维c a d 到目前研制的三维c 柚都存在这一 问题。用户提出的参数设计问题、数据管理问题以及特征造型问题在我国c a d ) 研究 开发人员中还没有引起足够的重视； 7 ) c a d 中的数据交换格式和标准化落后。在c a d 技术的标准化方面，我国由 于技术落后，资金投入不足，对此重视不够，至今仍未提出一个有关c a d ) 方面的标 准，完全是采用国际标准，而且有的已用作国家标准( i g e s 、s t e p 等) ，另外由于 种种因素也跟不上国际标准的更新和发展，因此造成国内c a d 软件系统在数据交换、 标准化等方面存在不少问题【2 7 。3 2 】； 8 ) c a d ) 往往由于其低版本软件不支持高版本文件，对于用高版本绘制的模型不 能用低版本软件打开，所以导致文件传输时的障碍。 在模具c a d c 舢垤的应用方面，经过这几十年的发展，我国模具q q 蝴的 应用有了长足的发展，模具c 柚c a m 技术已经被广泛应用于我国企业。在模具 c a d c a m 系统开发方面，我国研制的模具q 洲软件的开发水平也逐渐接近 国外先进水平。在模具a c a m 人才方面，在政府的大力支持下，高校和企业培 养了一大批模具叫软件开发及应用人才，但总的来说，我国目前模具行业 使用q 蛐c a m 技术还存在着一些弊端，模具c a d c a m 技术水平还处于高技术集 成和向产业化商品化过渡的时期，自主开发的模具q 删软件的开发水平、商 品化、市场化程度还不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国 家的软件尚有一些差距。但是我们也要看到自己的优势，与国外软件相比我们的优 势是：了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在政府的大力支持下，我 国模具c a d 洲产业要充分利用优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济 建设的需要，开发出具有自己特色、符合中国人习惯的c a d 洲软件，走一条适 合自己的合理发展道路。在消化和吸收国外软件的基础上注意产品设计，努力提高 我国模具c a d 的技术水平。 1 4 论文研究内容及研究意义 在板状件冲裁模设计过程中，使用到的结构、形状相同或相似的零件往往占绝 大多数，这些零件的建立其实并不复杂，但是却需要大量重复性的劳动，通用的三 维设计软件一般都具有广泛的通用性，但常常和用户的需求之间存在一定差距，不 具备满足特殊用户要求的特定功能，因此在具体使用过程中不能直接处理特定的产 品，这不仅减少了其它重要设计的投入时间，而且还降低了开发效率，延长了开发 周期，因此急需将典型零件以库的形式保存下来，在需要时可以直接调用，并能够 7 河北科技大学硕士学位论文 根据实际情况随时更新数据库，使系统的动态适应性更强，使模具设计过程变得更 加快速、更加便捷，更加适应多层次、广领域的人员使用；本文在分析模具结构的 基础上，提出板状件冲裁模c a d 系统的整体设计思路；按照一定的建模方法完成板 状件冲裁模若干零件的参数模型，并进行了动态链接，使之方便为用户调用；探索 在p r o e n g i n e e r 系统菜单栏中添加板状件冲裁模相关菜单和下拉菜单等功能；开发适 合用户操作的对话框，实现人机之间的良好交流【3 习；通过p r o e 中插装e d r a w i n g s ， 解决了不同版本之间文件传输的障碍，无需安装p r o e 软件，利用e d r a w i n g s 发布可 执行文件便可打开用软件制作的三维模型图，并可对其进行旋转、平移、测量、剖 切及爆炸等功能。 为加快产品更新换代的速度，提高软件的利用率和产品的设计效率，提高企业 的市场竞争能力，c a d 软件的二次开发显得尤为迫切。开发适合板状件冲裁模设计 的三维参数化模型库和系统程序设计，对于系列化模具产品的开发有着重要的意义。 1 5 本章小结 本章主要介绍模具c a d 技术的国内外发展现状以及c a d 技术在模具设计中的 应用，通过深入了解目前市场流行的通用软件及模具设计过程中存在的普遍性问题， 提出了本课题的研究内容和研究意义，旨在为广大模具设计工作者提供一个新的思 考方向。 8 第2 章板状件冲裁模及其c a d 设计基础知识 第2 章板状件冲裁模及其c a d 设计基础知识 2 1 板状件冲裁模结构分析 板状件是指板料厚度小于4 m m 的零件，它是模具加工中最普遍、应用最广的一 类零件。板状件经冲裁、弯曲后如图2 1 所示。 a ) 冲裁弯曲后的板状零件1b ) 冲裁弯曲后的板状零件2 图2 1冲弯后的板状零件照片 f i g 2 1 p h o t o so fp l a t ec o m p o n e n t sa f t e rp u n c h i n ga n db e n d i n g 冲裁分为冲孔和落料。冲孔是在板料上冲出孔，冲下部分是废料；落料是从板 料上冲出一定形状的零件或坯料，冲下部分是成品。板状件冲裁是利用冲模在压力 机上对板料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得所需冲压件的一种压力加工 方法。冲裁模是指冲裁板状零件的模具，生产实际中常常有9 0 以上的冲裁模均属 于板状件冲裁模，而且冲裁模因其生产操作简单、效率高、易于实现自动化、冲压 件尺寸精度高、质量稳定、一般不再进行机械加工即可作为零件使用，所以这类模 具将成为未来模具发展的主要方向，将其作为研究对象具有一定的代表性和前瞻性。 冲裁模是冷冲模的一种，是指通过一定工序将坯料冲裁成形的模具。冲裁模的 种类很多，按工艺性质一般可分为： 1 ) 落料模沿封闭的轮廓将制件与板料分离，冲下来的部分为制件； 2 ) 冲孔模沿封闭的轮廓将废料与制件分离，冲下来的部分为废料； 3 1 切边模沿制件多余的边缘切掉； 4 ) 切i = i 模沿敞开的轮廓将制件冲出缺口，切口部分发生弯曲； 5 1 切断模沿敞开的轮廓将板料分离。 冲裁模在生产中使用广泛，它可为弯曲、拉深、成形、冷挤压等冲压工序准备 毛坯，也可直接制作零件。板状件冲裁模是冲裁板状零件的模具，是生产实践中应 9 震 河北科技大学硕士学位论文 用较多的一类冲裁模，本文将以此为例介绍模具设计过程中遇到的相关问题，板状 件冲裁模结构如图2 2 所示。 7 89l o1 11 2 1 31 41 51 6 ， = ， ， d 2 d 3 = 1 5 e l s e d 3 = 8 e n d i f 设计过程中，用户也可以用“a r e a ”、“l e n g t h ”等自定义的变量或字符串，比如： a r e a = d l 木d 2 c o l o u r = r e d 3 1 2 2 原始模型的建立过程 在p r o e n g i n e e r 中，建立原始模型的过程如表3 - 1 所示。 表3 - 1 原始模型建立过程 t a b 3 1p r o c e s so fe s t a b l i s h i n go r i g i n a lm o d e l 原始模型创建步骤具体实施内容 创建零件在p a r t 模块下创建一个基础零件，该零件要具有很强的代表性， 具有类似零件的全部特征 设置参数 选择“工具”菜单下的“参数”选项，设置零件的驱动参数，参数的 命名要尽量符合零件特征，以便于识别区分 添加关系选择“工具”菜单下的“关系”选项，添加参数间的关系式，建立参 数和零件尺寸之间的对应关系 再生模型 给设计好的基础模型参数赋初始值，重生调试，调试无误后，存 储模型，将其作为参数化设计系统的原始模型 3 2 零件建模案例 3 2 1 导套建模 简单零件用关系式和参数便可建模，以导套为例说明建模过程，具体方法如下： 第3 章板状件冲裁模三维参数化模型库的建立 3 2 1 1 创建零件 创建导套的三维实体模型，如图3 2 a 所示。 3 2 1 2设置参数 点击“参数”命令，添加参数d 、s d 、l 、h 、s l 并给其赋值，如图3 2 b 所示。 3 2 1 3 添加关系 点击“关系”命令，关系对话框打开，添加关系式，如图3 2 c 所示： d s = d d 6 = s d d 3 = l d l = h d 1 4 = s i 。 a ) 导套模型b ) 参数对话框 c ) 关系对话框 图3 2 导套创建过程 f i g 3 2 c r e a t i o np r o c e s so fg u i d eb u s h 3 2 1 4 再生模型 关闭对话框，模型再生。生成功后将其保存到指定位置，将其作为原始模型。 2 1 河北科技大学硕士学位论文 3 2 2 模座建模 对于简单零件，可以用参数和关系式控制变化，对于结构变化的零件，采用程 序建模，以后导柱模架的上模座为例说明此类零件的建模过程。 后导柱模架的上模座常见有两种形式：图3 3 a 为l 2 0 0 同时b 1 6 0 的结构形式， 图3 3 b 为l _ 2 0 0 且b 1 6 0 的结构形式b ) l _ 2 0 0 i fb 1 6 0 2 2 第3 章板状件冲裁模三维参数化模型库的建立 d x = y e s e n d i f e n d i f 如图3 4 所示。 a ) 参数对话框b ) 关系对话框 图3 - 4 后导柱模架的上模座参数对话框与关系对话框 f i g 3 - 4 p a r a m e t e rd i a l o g u eb o xa n dr e l a t i o nd i a l o g u eb o xf o r u p p e rb l o c ko fb a c kg u i d e - p i nd i es e t 3 2 2 4 程序编辑 点击“工具”菜单下的“程序”命令，程序编辑菜单随即打开，如图3 5 a 所示，点 击“编辑设计”命令，展示如图3 5 b 所示的记事本程序，编写程序段，描述是否进行 特征切除，程序编写完成后保存文件，编辑后的设计特征体现在当前模型中。 a ) 程序编辑菜单b ) 程序编辑文本文件 图3 5 编辑程序示例 f i g 3 - 5e x a m p l ef o rp r o g r a m m i n g i fd x = = n o 2 3 河北科技大学硕士学位论文 a d ds u p p r e s s e df e ai u r e 内部特征标识2 3 0 8 父项= 4 7 ( # 6 ) 2 2 3 ( # 1 1 ) 3 5 2 ( # 1 2 ) 9 5 3 ( # 2 2 ) 1 0 7 5 ( # 1 4 ) 1 1 8 4 ( # 2 3 ) 1 1 ) 切剪：拉伸 e n d a d d a d ds u p p r e s s e df e 删r e 内部特征标识2 4 5 7 父项= 4 7 ( # 6 ) 2 3 0 8 ( 奉) 倒角：边 特征尺寸： d 8 8 = 2x4 5d e g d 1 1 7 = 2x4 5d e g e n d a d d e n di f 3 2 2 5 模型再生 选择“工具 菜单下的“参数”命令，参数对话框打开，给参数l 和b 赋值， 模型再生成功后，将模型保存起来作为原始模型调用。 3 3 健全三维参数化模型库 依上述步骤建立健全各个零件的参数模型，如图3 - 6 所示。 图3 - 6 三维参数化模型库 f i g 3 - 6 3 dp a r a m e t r i cm o d e lb a s e 2 4 第3 章板状件冲裁模三维参数化模型库的建立 3 4 本章小结 本章介绍了参数化设计原理以及三维参数化模型的建立方法，利用这些方法建 立了具体的参数化模型，进而组成了三维参数化模型库，建模过程中通过 p r o e n g i n e e r 的程序建模设计方法，降低了主程序的设计难度，同时也使原始模型参 数更加灵活。 河北科技大学硕士学位论文 第4 章板状件冲裁模c a d 系统的程序设计 板状件冲裁模c a d 系统的程序设计主要内容包括菜单程序设计、对话框程序设 计以及主程序设计，程序设计是用户和计算机系统之间交互作用的中介，不仅用于 传输指令，同时具备输入和判断的作用。用p r o e n g i n e e r 自带的开发工具p r o t o o l k i t 实现菜单程序设计，用p r o t o o l k i t 和v c 语言共同作用或者由v c 独立开发完成对话 框部分，完成菜单和对话框的创建后便可添加系统主程序，完成菜单、对话框和三 维模型之间的对应与驱动关系，实现冲裁c a d 系统的功能1 4 7 1 。 4 1 菜单设计 p r o e n g i n e e r 平台的菜单系统十分庞大，层次和结构也相当复杂，如何构建应用 软件的菜单，满足用户方便、快捷地实现设计意图已成为在p r o e n g i n e e r 平台上进行 二次开发的关键技术之一。p r o e n g i n e e r 软件突出特点之一就是完整的菜单导航功 能，系统菜单包括菜单栏菜单和菜单管理器菜单。其中菜单栏菜单处于p r o e n f f n e e r 系统的窗口顶部，所有类别列成一行，当用户选中某个类别时，它的下面就会自动 拉出一个菜单，通过菜单中的一系列菜单项激活各种功能。菜单栏菜单主要由菜单 栏、菜单、按钮、复选按钮、单选按钮等项目组成。p r o e n g i n e e r 提供了功能强大的 二次开发包p r o t o o l k i t ，在p r o t o o l k i t 中，用户既可以创建新的菜单栏菜单，也可以 对p r o e n g i n e e r 系统中已经存在的菜单选项进行修改。菜单管理器菜单与 p r o e n g i n e e r 当前的工作模式有关。 4 1 1 菜单的整体规划 通过对p r o e n g i n e e r 系统菜单栏菜单进行修改，将模具设计模块集成到菜单栏菜 单中，这样不仅方便用户使用，还保持了p r o e n g i n e e r 原有的设计风格。具体规划为： 在菜单栏“工具”后一项添加“模具”字样的菜单，其下拉菜单项包括“排样”、“冲孔设 计对话框”、“落料设计对话框”、“模架设计对话框”和“标准零件设计对话框”五部分， 如图4 1 所示。 图4 1 程序菜单 f i g 4 1 t h ep r o g r a mm e n u 第4 章板状件冲裁模c a d 系统的程序设计 4 1 2 菜单的创建过程 创建过程包括：信息文件编写、主菜单创建、主菜单下拉菜单创建、命令按钮 添加四个部分。 4 1 2 1 信息文件编写 信息文件又叫信息文本文件，主要包含用户创建的菜单中文本信息和本系统中 其它窗口的文本信息，通过信息文件表达出设计者设定的菜单内容，并将这些信息 传递给系统，信息文件部分内容如下： m o j u m o j u 模具 舞 撑 b z j s j d l g 标准零件设计对话框 舞 榉 其中b z j