沖?；瑒訉?dǎo)向鋼板模架三維參數(shù)化模架庫及其標準件庫構(gòu)建畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計第1頁共34頁1緒論由于產(chǎn)品零件的三維模型表示比二維模型具有明顯的優(yōu)越性，代表了CAD技術(shù)發(fā)展的主流，因此，國外商品化的CAD/CAM軟件都以三維模型作為產(chǎn)品信息模型表示的主要方法，如Pro/ENGINEER、I-DEAS、CADDS5、UG和CATIA等1。但這些系統(tǒng)都沒有標準件庫，給設(shè)計工作帶來許多不便，開發(fā)、建立適合國內(nèi)設(shè)計標準的三維標準件庫就成為國外CAD/CAM軟件國產(chǎn)化的一項重要工作，標準件庫已成為CAD應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成之一。隨著CATIA和CADDS5上標準件建庫工作的完成，作為國內(nèi)唯一自主研發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維CAD軟件CAXA實體設(shè)計的標準件建庫就顯得極為迫切和重要。本次畢業(yè)設(shè)計介紹了一種以CAXA實體設(shè)計為支撐軟件，基于特征的三維參數(shù)化模架及其標準件建庫方法的技術(shù)。1.1課題背景實現(xiàn)模具設(shè)計、制造信息化與智能化，是21世紀中國模具制造業(yè)光榮而艱巨的任務(wù)2。盡管目前CAD技術(shù)在造型設(shè)計方面有了長足的發(fā)展，但設(shè)計人員未完全擺脫繁復(fù)枯燥的繪圖工作的困境。其重要原因之一就在模具標準化的今天，各國都產(chǎn)生了自己的標準，然而使用大量的標準零件、標準模架，在每一副模具的設(shè)計中是不可缺少的。現(xiàn)在，少數(shù)CAD軟件系統(tǒng)提供類似的一些圖形庫。在模架的選擇過程中如何減少設(shè)計過程中的主觀因素，實現(xiàn)模架選擇的自動化，一直是CAD/CAM軟件開發(fā)商研究的課題3。一些外國的CAD軟件已經(jīng)在著手開發(fā)類似標準模架的模塊，如UGNX2的MoldWizard模塊，Pro/E的EMX模塊，但模架自動選擇功能未能實現(xiàn)4。中國正在大力鼓勵自主創(chuàng)新，建設(shè)創(chuàng)新型國家。中國的制造業(yè)也將會發(fā)展成為擁有自主品牌、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品的制造業(yè)。為了適應(yīng)新形勢下各模具生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展、增強競爭力的需要，一方面，企業(yè)的生產(chǎn)必須上檔次，才有可能在更多的領(lǐng)域參與競爭，才能拓展更廣闊的發(fā)展空間，獲得效益的空間也才更廣闊；另一方面，企業(yè)必須提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)效率的提高應(yīng)從兩方面著手，一是縮短設(shè)計的時間，二是減少花在制造零件上的時間。對于模具生產(chǎn)企業(yè)來說，要提高經(jīng)濟效益、提高企業(yè)的快速反應(yīng)能力和市場競爭能力一個重要方面就是要縮短設(shè)計時間和制造時間5,作為一種嘗試,本次課程設(shè)計設(shè)計了基于CAXA2009的冷沖模模架庫及其標準件庫。本科畢業(yè)設(shè)計第2頁共34頁1.2產(chǎn)品造型與設(shè)計技術(shù)在現(xiàn)代零件設(shè)計與加工過程中，技術(shù)人員主要通過數(shù)字化的零件工程信息，諸如:圖形、尺寸、符號、公差、配合等交換產(chǎn)品信息。產(chǎn)品設(shè)計過程中在計算機上表達產(chǎn)品信息的方式即稱為產(chǎn)品造型技術(shù)，好的產(chǎn)品造型技術(shù)除了能在計算機上繪制二維工程圖、三維實體圖形外，還能夠表達產(chǎn)品的材料、公差及配合等非幾何信息。正是由于通過產(chǎn)品造型技術(shù)將產(chǎn)品的工程信息數(shù)字化，才使得計算機輔助設(shè)計的各個環(huán)節(jié)使用同一個產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，共享信息，從而實現(xiàn)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的集成6。在CAD技術(shù)的發(fā)展過程中，其造型技術(shù)大致經(jīng)歷了二維造型、線框造型、曲面造型、實體造型、特征造型、基于特征的參數(shù)化和變量化造型等幾個歷史階段7。線框造型、曲面造型、實體造型等幾何造型的共同特點是，僅能描述產(chǎn)品的幾何信息，難以在造型中表達材料、公差及配合等非幾何信息，產(chǎn)品信息表達不完整和不精確，滿足不了CAPP、CAM等的需要。從用戶操作和圖形顯示上，往往感覺不到特征模型與實體模型的不同，其主要區(qū)別表現(xiàn)在內(nèi)部數(shù)據(jù)表示上。通過定義特征，可以避免計算機內(nèi)部實體模型數(shù)據(jù)與外部特征數(shù)據(jù)的不一致性和冗余，可以方便的對特征進行編輯操作8。本次設(shè)計采用了基于特征的參數(shù)化造型技術(shù)。傳統(tǒng)的實體造型技術(shù)都是無約束的自由造型技術(shù)，即用固定的尺寸值定義幾何元素，輸入的每一條線都有確定的位置，要想修改結(jié)構(gòu)形狀，只有從新造型。而新產(chǎn)品的設(shè)計不可避免地要多次反復(fù)修改，進行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化。同時，從本質(zhì)上看，設(shè)計就是一個約束滿足問題，因此，基于約束的實體造型技術(shù)-參數(shù)化造型技術(shù)應(yīng)運而生，使得產(chǎn)品的設(shè)計圖形可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動修改圖形，實現(xiàn)了工程設(shè)計的智能化和自動化9。1.3本次畢業(yè)設(shè)計課題研究內(nèi)容與目的模具是在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，等制品的壓塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。沖壓模是用于板料沖壓成形和分離的模具。模具一般分為兩個部分：動模和定模，或凸模和凹模。除其本身外，還需要模座、模架、導(dǎo)向裝置等，這些部件一般都是制成通用部件，以適用于一定范圍的不同模具10。本科畢業(yè)設(shè)計第3頁共34頁模架（圖1-1）一般指的是上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等的組合體11。其主要作用是把模具的結(jié)構(gòu)及工作零件聯(lián)結(jié)起來，以保證模具工作部分在工作時有一個確定的相對位置12。1-上模座2-下模座3-導(dǎo)柱4-導(dǎo)套圖1-1模架的組成結(jié)構(gòu)系列模架為沖壓模具設(shè)計中普遍采用的基礎(chǔ)標準構(gòu)件，構(gòu)建國標相關(guān)三維參數(shù)化模架庫及其標準件庫，可顯著提高設(shè)計工作效率。課題針對國家標準“沖?；瑒訉?dǎo)向模架”，以國產(chǎn)通用三維CAD軟件CAXA實體設(shè)計與MicrosoftExcel為支撐平臺，利用CAXA實體設(shè)計自身的參數(shù)化模型構(gòu)造工具，構(gòu)建系列“沖?；瑒訉?dǎo)向模架”及其標準件參數(shù)模型；通過CAXA實體設(shè)計提供的與Excel的鏈接接口，對內(nèi)嵌在Excel表格中的三維模型實現(xiàn)參數(shù)賦值與驅(qū)動，實現(xiàn)模架庫及其標準件庫的構(gòu)建。課題要求如下：研究和分析國家標準“沖模滑動導(dǎo)向模架”所涉及的系列模架組成情況，及其相關(guān)標準件結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)構(gòu)成特點。提出課題的實現(xiàn)方案。熟練掌握CAXA實體設(shè)計環(huán)境下參數(shù)模型的構(gòu)建和驅(qū)動方式、CAXA實體設(shè)計與MicrosoftExcel的鏈接。在CAXA實體設(shè)計環(huán)境下，分類構(gòu)建不同系列模架參數(shù)模型，以及相關(guān)標準件參數(shù)模型，并將其鏈接到相應(yīng)的Excel表格之中。在Excel環(huán)境下，構(gòu)建模架及其相關(guān)標準件數(shù)據(jù)表；通過參數(shù)賦值或修改，實現(xiàn)Excel表格中三維模型的參數(shù)驅(qū)動。本科畢業(yè)設(shè)計第4頁共34頁1.4參數(shù)化設(shè)計及標準庫建庫技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(也叫尺寸驅(qū)動，DimensionDriven)，是CAD技術(shù)在實際應(yīng)用中提出的課題，其不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖功能，目前是CAD技術(shù)應(yīng)用的一個重要并有待于進一步研究的課題13。利用參數(shù)化設(shè)計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，可使設(shè)計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，從而大大提高設(shè)計速度，并減少信息存儲量。參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以約束造型為核心,以尺寸驅(qū)動為特征,允許設(shè)計人員進行草圖設(shè)計,勾畫出設(shè)計輪廓,然后輸入精確尺寸值來完成最終的設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計縮短設(shè)計周期,改善圖形的修改手段,提高設(shè)計的柔性,并為初始設(shè)計、產(chǎn)品模型的修改、多方案比較和動態(tài)設(shè)計提供強大的手段,在實體造型、裝配、公差分析與綜合機構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計等領(lǐng)域的作用越來越多。標準件庫把設(shè)計可能用到的標準件信息存放在一起,零件數(shù)據(jù)采用標準的描述格式,由專用的管理系統(tǒng)進行管理,設(shè)計人員可以進行檢索、訪問,并提供與CAD系統(tǒng)的標準接口,檢索到的零件信息可以方便地納入設(shè)計文件14。零部件的標準化是提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的有效途徑,在設(shè)計時可以直接從標準件庫中調(diào)用標準件，改變需要變動的部分，以取代產(chǎn)品目錄,完成企業(yè)之間的信息集成,提高CAD應(yīng)用水平。這也是計算機技術(shù)用于制造業(yè)的一個必然結(jié)果15。系列模架為沖壓模具設(shè)計中普遍采用的基礎(chǔ)標準構(gòu)件，構(gòu)建國標相關(guān)三維參數(shù)化模架庫及其標準件庫，可顯著提高設(shè)計工作效率。1.5課題研究準備工作為完成本次課程設(shè)計，需要大量的最新版的國家標準以及行業(yè)標準，為此我在指導(dǎo)老師的幫助下，搜集整理了相關(guān)的國家標準。本套標準為2009年的新版國標，內(nèi)容包括：導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座、下模座、模架等分為五大類、十六小類。以GB/T23565.4-2009四導(dǎo)柱模架為例，標準內(nèi)容