铝型材挤压模具CAD技术.pdf

转载 中国中国科技论文在线 科技论文在线 6 2 2 机 械 科 学 与 技 术 第 2 3卷 二 次开发语言 GR I P进行模具三维图形的 自动生成是工作 的重点 其 目的就在于提高设汁质量 缩短工程设计周期 4挤 压模具 结 构优 化 模具外圆直径 高度 分流桥的几何结构尺寸以及型腔结 构尺寸等是构成模具实体形状的主要参数 其中模具直径和 高度尺寸是由挤压型材断面外接圆直径决定的 属于定常数 因此 真正设计意义上的几何结构参数实际上是分流桥几何 结构参数以及型腔几何结构参数 型腔几何结构参数主要影 响挤压制品的质量 设计不合理时 可能产生如弯曲 扭曲等现 象 但可通过工作带的长度调整予以纠正 型腔的几何形状设 汁是否合理在一定程度上也影响实际挤压力的大小 因此也 影响着模具的强度 但不是模具强度的主要影响因素 而分流 桥的几何形状则是模具强度的重要影响因素 1 优化目标函数的建立 图 1 模 具结构 示意 图 挤压过程中实际挤压力的大小与分流桥 同铝锭的接触 面积有很大的关系 因此以分流桥同铝锭的接触摩擦面积 最小为优化 目标建 立优化数学模型 具 有较好 的可行性 这里仅考虑挤压力对模具强度的影响 其它因素暂不考虑 设挤压力为 P 模具直径 为 d 分流桥 的宽度 为 B 高度 为 H 桥墩距离为 如图 I 则模具单位面积的载荷 为 At t 1 6 BP L a a 1 T 1 T 4 式中 A 为分流桥受力端面的面积 A L B 为模具单 位 面积 的压 力 P tr d 4 弯曲 力矩 为 M M 4 BP L 4 I 2 3 1 T d 抗 弯模 量 为 z z 分流桥在加载时发生的应力为 仃 设模具的材 料 为 4 C r 5 Mo S i V 其许 用弯 曲强度 o r 兰 一 0 0 4 8 0 订 r 詈 毛 了 即 毒 024 B 订 导 等 2 1 g 6 B H i F 月 1 IT 0 6 B H i mi n 1 IT 0 6 g 1 1 0 0 4 8 0 订 o 2 4 0 一 n g 3 t d 0 g 4 X 2一d 0 g 5 3一h 2 0 g 6 一 l 0 g 7 一 2 0 g l 一 3 0 5挤 压模 具 C AD程 序 开发 5 1 程序 流程图 中国科技论文在线 第 5期 叶南海等 铝型材挤压模具的 C A D技术 6 2 3 5 2 用户参数输入界面程序开发 挤压模具设计输入参数交互界面 如图 3所示 该界 面是通过 D E L P HI 编译 的一个 可执 行文件 y n h d a t 程序 运行之后得到的 程序代码的关键 就是要 将 界面输入 数据准确地送到 U G的建模环境之中去 具体代码略 f 程序 程序 11 h 2I 7 a 程序 v n h 2 X 9 r 子程序 o pt 0I y 2 2 I q i a n g d u 2挤 压模 具 C A D程 序框图 图 3 模 具设 计参数 输入 界 面 5 3 三维结构建模程序开发 1 声明实体 E N T I T Y 进行铝型材分流挤压模具 G R I P编程时 实体变量 的 声明相当重要 模具是一个立体结构 并且由各种各样 的 点 线 面 体进行加 U n i t e 减 S u b t r a c t 交 I n t e r s e c t 等 综合组成 布尔操作 实体类 型名称 不能相 同 按 照点 线 面 体 分门别 类 本次模 具设 计声 明的实体 变量有 E N T I T Y c a d 1 1 8 p t 1 1 8 l n 1 1 8 c o n p t 4 N U MB E R MA T 1 2 4 1 2 S T R I N G ME N U 1 l 1 2 0 等 其中 E N T I T Y为模具几何结构 体的原始形状 N U MB E R则是 建立布 尔操作必须的如平移旋转等 操作的变量 S T R I N G是在模 具生成过程中 建立用户选择对话框所必须 2 参数 赋 值 D A T A 赋值语 句在 GR I P程序开始编写时必须赋以初 值 并 且必须放在程序语句的最前面 例如模具外圆直径 高度 等数据 刚开始时可 以赋 以任何值 当程序运行 之后 从 D E L P HI 用户参数输入界面 传递 过来 的数据将 自动覆盖 原来 的初始值 之后 G RI P程序继续向下执行 3 特征操作 分流挤压模具结构总体上呈圆柱状 其内部结 构分 流 孔 工作带 焊合室等部位 就是依靠 U G的实体建模 功能 完成的 本次课 题用到的 U G实体建模的命 令语句有 拉 伸 S O L E X T 旋转 S OL R E V 切割 S O L C U T 倒圆倒棱 B L E ND 分割 S P L I T 等 4 程序 接 口 U G G R I P调用外部 可执行程 序的命 令是 X S P A MN 通过 X S P A MN可以直接进入用户模具设计参数输入 界面 用户可以在此输入相关数据 包括原始设计参数和经过优化 之后的没计参数 在 D E L P HI 的程序代码中建立文本文件 d a t 然 后 在 GR I P中用 F E T C H R E S E T R E A D 三个命令获取数据 即可传人到 U G环境中 为 U G 建模所采用 实现 U G和 D E L P H I 之间的数据通讯 6 挤压模具三维 图形生成技术 1 首先以模具外圆直径 高度 为基本尺寸 以圆柱体 为基本三维体素 生成模具上模圆柱体 2 根据分流桥的几何结 构及其参数尺寸 确 定分流 孔的截面形状 并将分流孔截面 闭合 曲线 沿模具轴 向方 向进行拉伸指定高度 则生成分流孔 的三维实体 3 将分流孔三维实体 定位到 上模圆柱体 给定位置 并按分流孔数 目沿圆周均布 4 将模具圆柱体 与所有分流孔实体做 相减 布尔操 作 即可形成分流孔 5 生成模 芯工作 带部位结构 相并布尔操作 和定 位孔 7 软件运行 本次论文共完成 了三个方面的工作 即挤压模具分流 桥几何结构尺寸优化设计 分 流桥强度计算 分析 以及挤压 模具三维图形 的生成等 软件的运行情况如下 7 1 分流桥结构尺寸优化设计运行情况 用户首先根据模具设计的经验尺寸输入初始数据 包 括分流桥桥墩距离 分流桥宽度 和高度尺寸等 单击图 3中 的 参数优化 按钮 软件系统 自动进入 M A T L A B的工作环 境 设初始值为 1 6 0 3 8 8 0 运行 o p t 0 1 m函数 立即得到如下的优化结果 Op t i mi z a t i o n t e r mi n a t e d s u c c e s s f u l l y F i r s t o r d e r o p t i ma l i t y me a s u r e l e s s t h a n o p t i o n s T o l F u n a n d ma x i mu m c o n s t r a i n t v i o l a t i o n i s l e s s t h a n o p t i o n s T o l Co n 1 4 2 7 8 6 4 4 2 7 8 6 4 8 7 2 1 3 6 f o p t 2 8 7 7 8 1 0 k k 5 9 迭代次数 7 2 分流桥强度计算分析运行情况 同样 在进入用户设计参数输入交互界面之后 单击图 中国科技论文在线 6 2 4 机 械 科 学 与 技 术 第 2 3卷 3中的 强度分析 按钮 将运行强度计算分析程序 系统将 根据挤压模具的工况参数包括优化之后的分流桥几何结构 参数 自动给出挤压模具沿模具半径方 向上的力学性能关 系 曲线分 布图 如图 4所 示 j 10 妻 O垂 g 10 o L t 0 5 0 J f J 5 0 2 0 0 2 5 0 桥墩距离I tl l t l 1 I a 分流桥剪力分布曲线 J 5 一 一 I 一 最大剪切应力 主 1 0 二 釜 5 譬 一 一5 5 0 l X J 5 0 2 x 2 5 0 桥墩距离I ton i c 剪切应力分布曲线 暑 R 看 计 桥墩距离 ram b 分流桥弯矩分布曲线 桥墩距离I mm d 分流桥弯曲应力分布曲线 图 4 分流桥的力学性能曲线 7 3 挤压模具三维结构模型生成运行情况 在进入交互界面之后 逐一输入各项模具设计参数 包 括优化设计的数据之后 单击 模具生成 按钮 即可得 到 挤压模具的三维结构模 型 图 5 图 5 维挤 压模具 图形 生成情 况 8 结 论 本文从挤压模具 C A D技术的研究与发展现状开始 按 照挤压模具的强度 计算理论 以分流桥同铝锭 的接触摩擦 面积最小为优化 目标建立了挤压模具的设计优 化数学 模 型 确定 了分流桥的最优几何结构尺寸 在此基础上通过 参数化设计 运用 G RI P语言进行挤压模具 三维图形生成 的程序开发 并取得 圆满成功 实践证明 软件界面友好 运行稳定 移植性好 所得结果正确 本文以 U G N X为图形支撑软件 以 U G G R I P D E L P HI 为程序设计语言 以 MA T L A B为计算工具 探讨 了各功能 模块代码编写技术 调用关系及其数据通讯技术 完成了挤 压分流模具 C AD系统软件 的开发工作 其 中的模具三维 图形 自动生成是论文的重点 也是作者的创新之处 参考 文献 1 B i s w a s S K K n i g h t W A C o m p u t e r A i d e d D e s i g n o f A x i s y m m e t r i c H o t F o r g i n g D i e s A P r o c 1 5 MT D R C o n f C 1 9 7 4 1 3 5 1 43 钟昌勤等 变参数模具 C A D系统的研究与实践 J 湖南大 学学报 1 9 9 4 3 6 4 6 9 王树勋 实用模具设计与制造 M 长沙 国防科技 大学出 版社 1 9 9 4 6 伍俊 良 D e l p h i 6 控件应用实例教程 M 北京 中国希望电 子 出版社 2 0 0 2 王庆林 U G O p e n G R I P实用编程基础 M 北京 清华大学 出版 社 2 0 0 2 洪如瑾 U G C A D快速入门指导 M 北京 清华大学出版 社 2 0 0 2 马秋成等 基于 U G的 齿轮三维建模和消除轮齿投影线的方 法 J 机械设计与研究 2 0 0 1 1 上接第 5 6 9页 5 结束 语 在结构参数不变的情况下 运动参数对柔性机器人柔 性变形的影响变得 十分显著 适 当调整运动参数 可以有效 地降低机器人的柔 性变 形响应 在实际应 用中 某些机器 人 并非所有机器人 根据 任务的要求往往仅需对其末端 的工作轨迹进行严格限制而对其末端的运动速度并不做严 格要求 对于这些机器人而 言 调整运动参数来 降低机器 人的柔性变形响应是可行的 本文对此进行了研究 并且 提 出了通过规划机器人末端的运动参数来调整关节运动参 数 以使机器人在整个运动过程 中具有较小柔性 变形的方 法 该方法可以离线计算 还可很方便 地与现有各种柔性 机器人振动控制方法相结合 从而起到更好的控制效果 参考文献 1 Ma u r o R D a v i d W I s s u e s i n t h e d e s i g n o f p a s s i v e c o n t r o l l e r s f o r fl e x i b l e l i n k r o b o t s J I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R o b o t i c s R e s e a r c h 1 9 9 7 1 6 4 5 7 7 5 8 8 2 S h a ft I A c t i v e d a m p i n g o f a l a r g e fl e x i b l e m a n ip u l a t o r w i t h a s h o r t r e a c h r o b o t A P r o c e e d i n g s o f t h e A me r i c a n C o n t r o l C o n f e r e n c e C 1 9 9 5 5 3 3 2 9 3 3 3 3 3 B e mt N J o n a s N e f a 1 C o n t r o l o f fl e x i b l e m o b i l e m a n i p u l a t o r s p o s i t i o n i n g a n d v i b r a t i o n redu c t i o n u s i n g a n e y e i n h a n d r a n g e c