基于UG的自动流量平衡阀模具制造工艺CAD系统研究

I 造 匐 地 基于U G的自动流量平衡阀模具制造工艺C A D系统研究 St udy on t he pr oces s of CAD s ys t em i n m anu f act ur i n g aut om at i c f l ow con t r oI v al v e bas ed on UG 曹毅杰 CAO Yj i j e 赤峰工业职业技术学院 赤峰 0 2 4 0 0 5 摘 要 自动流量平衡阀的主要功能为可以自动改变复杂情况下的截流面积 保证恒定的输出量 以便 提高整体系统性能 本文依托于U G 软件平台 结合V C 6 o n行二次开发 完善了接口技术 的同时设计了冲压模具 还进一步深入挖掘二次开发定制技术 通过采用软件工程基本流程 完成设计方案 研发了模具库 装配图库 工程图库共三个模块 最终开发的CA D 系统功能 完备 针对性强 完成了可以自动化 快速化进行自动流量平衡阀模具设计的目标 关键词 自动流量平衡阀 制造工艺 C AD U G 中图分类号 T H 1 2 2 文献标识码 B D o i 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9 0 i 3 4 2 0 1 3 1 2 下 3 6 1 概述 随着科学技术的进步和时代 的发展 C AD技 术得到 了越来越广泛的应用 它不仅 实现 了 自动 化 提升了创新能力 还提高了企业竞 争力 为 现 代制造 集成化系统化 的发展趋势奠 定了坚实 的 基 础 在模 具设 计方 面 CAD技 术也 展示 了其 过人之处 让模具设计过程变得更加 的便捷 快 速 高效和精密 J 1 1 自动流量平衡阀概述 自动流量平衡阀的主要功能是通过 内部弹簧 的 自动控 制 使得 阀体 本身可 以在复 杂情况下 自 动 改变截 流面积 以获得恒定 的输 出量 提高整 体 系统性能 自动流量平衡 阀广泛应用干城市给 排水 系统 供暖 系统 农业灌溉系统等存在管道 系统 的场合和行业 可 以保证设计流量达到预期 目标 自动流量平衡阀的结构图如 图1 所示 l j 1 5 6 1 阀芯体 2 端 盖 3 阀芯 定位弹簧 4 可变过流端帽 5 高精度控制弹簧 6 阀芯可调螺母 图1 自动流量平衡 阀结构 图 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 3 I 2 下 一 0 1 3 1 0 4 应用 自动流量平衡阀主要有以下优点 i 缩短工期 减少浪费和成本 提高企业效 益 2 使用便捷 方便重新设计 耗能少 3 设计响应速度快 灵活多变 1 1 1 自动流量平衡阀工艺性分析 通常 自动流量平衡阀的阀体和 阀芯外壳均使用 铸造工艺 最重要的零件阀芯本体使用拉伸工艺 1 1 2 阀芯本体的拉深成型 由于阀芯本体是一个薄 壁类零件 具 有规则 的形状 因此采用模具进行拉伸有以下优点 1 材料消耗率低 经济性好 2 质量可靠 操作步骤简单 3 加工范围广 尺寸跨度大 产品尺寸小至 1 mm 大至 3 m均 可实现 4 拉 伸 精 度 高 最 终 产 品精 度 可 以达 到 I T 6 I T 7 级 可以与磨削相媲美 由于 阀芯本体整体拉伸深度较大 因此需要 通过多次拉伸 以防止一次拉伸超过极限拉伸系 数而造成产品损坏的情况 1 2 CA D 次开发技术 目前市面上众多的C AD软件大部分是通用性 软件 缺少针对某一产品的专用化模 块 无法满 足特定需求 因此需要根据实际需求和情况进行 二次开发 以满足企业的特定需求 但实际上大 约 只有2 0 的企业实现 了高效率 定位准确的二 收稿日期 2 0 1 3 1 0 2 8 作者简介 曹毅杰 1 9 6 2一 男 河北唐山人 高级工程师 副教授 研究方向为机械制造技术及加工工艺 第3 5 卷第1 2 期2 0 1 3 1 2 下 1 3 1 1 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 次开发 大部分二次开发并没有起到应该有的作 用 这是全行业亟待解决的问题 目前国内二次开发最普遍 研究应用最多的为 P r o E 和UG两款软件 本文通过UG进行深度二次 开发 最终实现提高系统易用性和实用性的目的 1 3 UG 概述 UG是 一款集成CAD c AE CAM功 能的数字 化产品 可 以覆盖产 品全生命周期 具有 以下特 点 1 高度集成性 2 主动相关性 3 系统协同性 4 内化驱动性 5 服务终端性 本文 利用三维参数化设计和 曲面实体造型 借助OP E N AP I Me n u S c r i p 菜单 O P E N U I S t y l e r 对话框共三种开发模块进行开发 通过开放接 口 与C 进行互动和编辑 2 冲压模具设计 如前所述 阀芯本体适合采用 多次拉伸的工 艺方法进行生产制造 2 1工艺性分析 由于 整体较高 因此多次拉伸对工艺性要求 也较高 与 多次变形的阶梯模具单次 成型工艺相 比较 多套模具单工序工艺相对来说操作简单 容易实现 经济性也好 由于模具 由单套拆分成 了多套 因此当某套模具损坏 而不能 使用时 只 需要更换相对应工序的模具即可 不仅降低 了生 产成本 还不影响最终的加工精度 因此最终采 用多套模具单工序拉伸工艺口 2 2 工艺方案 阀芯本体 的拉伸过程 为 首先为落料拉深 之后是二次拉深 最后进行整体修边 由于有整 体修边环节 避免 了在表面留下痕迹 提高 了表 面平整度和粗糙度 工序图如图2 所示 a 阀芯零件 b 第一次拉探 c 第二次拉探 d 第三次拉探 图2阀芯本体拉深工序示意图 1 3 2 1 第3 5 卷第1 2 期2 0 1 3 1 2 下 2 3 模具设计 对应图2 中的四道工序设计了四套模具 出于 便捷性考虑 四套模具都采用 了同种规格 的导 向 机构 通用的尺寸使得 四套模具可以在 同一 台压 力机上进行加工作业 J 第一工序模具如图3 所示 特点为 顺装落料 伴随拉伸复合 安装在上模的凸凹模7 是落料凸模 和拉深 凹模的复合体 安装在下模的是拉深凸模2 和切边 凹模3 由于切边凹模3 比拉深凸模2 高 因 此可 以实现先落料 后拉深 模具的工作过程 如下所述 上模 向下运动 卸料板4 最早碰到加工板 实现初步压 紧 顶件器 1 9 t l 凸凹模7 进一步固定加工板 将工件送入剪切 凹模3 中 凸 凹模7 继 续 向下 运动 使 得 放 置 在 下 模座2 2 中的拉深 凸模2 随即进入 凸凹模7 中 完成 第一次拉深后 上模带动 卸料板4 和凸凹模7 反向 向上运动 顶件器6 将工件移 出凸凹模7 卸料板4 清除凸凹模7 上的废料 顶件器1 9 把工件顶 出凹模 3 整个动作一气呵成 l销 2 拉伸 凸模 3 切边凸模 4 卸料板 5 限位块 6顶件器 7凸凹模 8压板 9 上模座 l 0 销 1 1 螺钉 1 2模柄 1 3 打杆 1 4垫板 1 5 卸料螺钉 1 6 弹簧 1 7 导套 1 8导柱 1 9 顶出器 2 0固定板 2 1 螺钉 2 2 下模座 2 3顶杆 2 4 螺柱 2 5 弹簧 2 6 弹簧压板 2 7 螺母 图3 第一工序模具装配图 第二工序模具如图4 所示 形式为典型的倒装 模 安装在下模的拉深凸模9 与安装在上模 的拉深 田 一 h 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m l lI5 化 凹模 1 0 遥相呼应 第二次加工过程如下所述 首 先将工件 套在卸料板 l 上 卸料板1 可 以方便定位 工件 上模向下运动 拉深 凹模1 0 靠近卸料板1 凸模9 受压进入凹模 1 0 二次加工开始 拉深行程 由限位块1 3 的位置决定 加工 完毕后 项件器8 把 工件顶 出凹模1 0 卸料板1 带着工件离开 凸模9 与之前不 同 此次工作压力较小 为了使两次压 力趋 同 一共用了两根限位柱 1 卸 料 板 2 销 3 螺钥 4 打 杆 5 梗 柄 6 垫 板 7 上模座 8 顶件器 9 拉伸 凸模 1 0 凹模 1 1导套 1 2 导柱 1 3 限位块 1 4 固定板 1 5 下模座 1 6 螺钉 l 7 顶杆 1 8 螺柱 1 9 弹簧 2 0 弹簧压板 2 1 螺母 图4 第二工 序模 具装配图 第三工序模具结构组成和工艺方法 与第二工 序相同 此处不再赘述 第四工序模具如图5 所示 整形凹模1 1 和整形 凸模 1 3 共 同完成 了整形和切边工作 首 先工件放 置 在整形 凸模9 上 上模向下运动 整形凸凹模8 碰到 整形 凸模 1 1 标志着整形工作 完成 上模依 旧向下运动 切边 凸凹模8 联合切边凸模1 3 一起咬 合 标 志着切 边工作 完成 之 后上模反 向向上运 动 橡胶弹簧 l 5 推动 卸料板 l 4 清除废料 当上模 向上运动 至打杆件2 时工件I liO N项 出 完成整个操 作过程 整套 模具在实际使用 过程 中不仅实现 了设计 的全部需求 并且减少 了材料损耗 提升 了核心 竞争力 保证质量的同时加快 了生产节拍 1 限 位 块 2 销 3 媒钥 4 半 杆 5 模 柄 6 上 模 座 7 垫板 8 顶件器 9 上模座 1 0 固定螺钉 1 1 整形 凹模 1 2 导套 1 3 整形 凸模 1 4卸料板 1 5 固定板 1 6 螺钉 1 7导柱 1 8下模座 1 9 顶杆 2 0 螺柱 2 1 弹簧 2 2 弹簧压板 2 3 螺母 图5 第四工序模具装配图 3 C A D 系统开发 本 CAD系统主 要是 服务 于模 具各 个零 件 的 加工工艺 利用二次开发技术实现 模块化 系统设 计 生成模具库 不仅查询调用方便 而且人机 界面友好 可靠性高 3 1模具库模块 之 所 以建 立 模具 库 目的 在于 加速 生 产速 率 减 少流转 周期 因此 将每个工序所对应使 用的模具及其 包含 的零件都做成通用型 按需装 配 可 以实现模 具 的快速 设计 由于每 次加 工分 为四个工序 因此模具库也 分 为四套 分别为 落料加工 二次加工 三次 加工和整形切边 在 系统 中 零件可 以很直观的显示出来 流 程图如图6 所示 3 2 装配图库模块 3 2 1 主要功能 产 品的装配 图分两种 二维装配图和三维装 配 图 前者用于发放至生产现场 后者使表现形 式更加直观立体 建立装配 图库可 以实现以下主 第3 5 卷第1 2 期2 0 1 3 1 2 下 1 3 3 1 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 1 訇 化 图6 阀芯模具 库规划流程 图 要 功能 1 可重构设计 通过可重构 可 以对装配关 系进行调整 实现面 向装配工艺的装配设计和规 划仿 真 2 全过程仿真 通过模拟规划和仿真验证 实现人机交互 避免干涉 提升可实现性 通过 可视化手段实现全过程仿真 3 2 2 结构划分 装配 图库模块可 以分为两个部分 分 别是初 始化模型和装配规划 两者交互实现装配树 的构 建和仿真规划 3 3 二维工程图库模块 在大批量生产 当中 信息的流转依托 于二维 图纸 这对零件库与二维图纸 的映射关系提出了 很高 的要求 主要包括三大部分 初始化 图纸 生成视图和填写技术参数 4 结论 本文研究了 自动流量平衡 阀阀芯本体的制造 工艺 设计 了加工工艺流程和模具 利用UG作为 基础平台 结合VC 6 0 进行二次开发 创建了三 类模具库 研发了模具库C AD开发 系统 达到 了 预期 目标 实现 了良好的人机 交互性 极大 的提 高了设计响应速度 为产 品的通用化设计奠定 了 坚 实 的基 础 参考资料 1 郑小龙 唐宁 冲压模具设计实用手册 M 机 械工业出版 社 2 0 1 0 2 莫磊 徐勇 刘光军 等 图表详解UG h 次开发 M 清华大 学 出版社 2 0 0 6 3 冲模设计手册 编写组 冲模设计手册 M 北京航空 航天大 学出版社 2 0 0 3 4 模 具实用技 术丛书编 委会 压铸模 设计应用 实例 M 北 京理工大学 出版社 2 0 0 4 5 王婉之 刘斌 关于利用UG O p e n GR I P 进行U Gh 次开发 技 术研 究 J 模具制造 2 0 0 6 2 5 2 5 6 蠡I 岛 岛 矗I 盘 出 矗 岛 I 岛 j 岛 出 毒品 出 矗 矗 上接第 1 0 3 页 遗传优化设计算法 得到了较为准确 的优化解 从而使空 间可调机构的高度非线性特 点下运动和 力的分析变得易于实现 最后结合 实例给 出数据 进 行说 明 与验证 参考文献 1 Ke v i n Rus s e l l R S S od h i Ki n e ma t i c Sy n t he s i s o f Ad j u s t a b l e RS S R Me c h a n i s ms F o r Mu l t i P h a s e Mo t i o n Ge n e r a t i o n 20 01 2 林 光 春 张 济 徐 礼钜 王 冬 梅 基 于遗 传 算法 的 可调 平 面 五 杆机 构 多任 务 轨 迹 优 化 综 合 J 机 械 设 计 与 制 1 3 4 1 第3 5 卷第1 2 期2 0 1 3 1 2 下 造 2 0 0 8 1 1 9 2 1 3 安帅伟 林光春 聂志