沖模鑄造模架三維參數(shù)化模架庫開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計(論文)開題報告</p><p>　　題 目： 沖模鑄造模架三維參數(shù)化模架庫及 </p><p>　　其標準件庫構(gòu)建 </p><p><b>　　1 文獻綜述</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p&

2、gt;<p>　　沖壓是一種應用廣泛的金屬加工方法，它建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料進行加工以獲得所需的零件。沖模是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量，尺寸精度以及沖壓生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益等均與沖壓工藝規(guī)劃和模具結(jié)構(gòu)的合理性密切相關。</p><p>　　一般模具的結(jié)構(gòu)包括模架和模芯等，模架指的是由上、下模座、導柱、導套等組成的模具導向裝置。其主要作用是把模具及工作零件聯(lián)

3、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。而模架根據(jù)導向精度可以分為滑動導向模架和滾動導向模架。每一種模架根據(jù)導柱的不同位置，又可以分為對角導柱模架，后側(cè)導柱模架，中間導柱模架，以及四導柱模架四種,結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 模架結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　根據(jù)模架材料的不同，又可以分為沖模鑄造模架和鋼板模架。通常標準模架

4、多采用鑄鐵鑄造，長度超過350mm一般用鋼板，還有些須控制模具重量的高速模具也用鋁合金材料。鑄造模架的結(jié)構(gòu)相對比較復雜，而鋼板模架的成本也比鑄造高一些。</p><p>　　1.2 參數(shù)化設計的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　從產(chǎn)品沒計到制造的整個過程中，尤其在產(chǎn)品設計的初步階段，產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸不可避免地要反復修改、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。如果利用CAD軟件進行非參數(shù)化建模，那么即使要改變圖形的一

5、個尺寸或結(jié)構(gòu)，也要修改原模型，甚至要重新建模。但是，如果利用數(shù)值驅(qū)動零件的特征尺寸，在進行產(chǎn)品系列設計時，只需要添加或修改相關參數(shù)即可改變零件的模型，從而實現(xiàn)快速修改原模型或設計新零件的目的。參數(shù)化設計技術已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)今流行的三維造型軟件大都提供了參數(shù)化設計的功能。參數(shù)化設計可以大大提高產(chǎn)品設計的效率，同時可以有效保證產(chǎn)品模型的安全可靠性。尤其對于形狀比較定型的零件，通過對設計變量的修改來驅(qū)動生成新零件，可以高效完成模型修改和建模。

6、</p><p>　　參數(shù)化是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心技術之一。在新產(chǎn)品的開發(fā)制造與實際設計過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本形式在大部分的情況下不會有太大的改變，用參數(shù)化造型技術可以很快開發(fā)出系列新產(chǎn)品。對于不同尺寸形式的沖模模架而言，盡管有各種各樣的區(qū)別，但在一定形狀的基礎上，對結(jié)構(gòu)和局部零件進行修改，其整體結(jié)構(gòu)基本上是類似的?；谶@種情況，沖模模架的參數(shù)化設計就有很大的實用性和必要性。一方面可以大大減少建立各

7、種模架裝配模型的工作量；另一方面可以方便、快捷地在已有模架的基礎上作出修改，得到新模架?？s短模架的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。</p><p>　　1.3 參數(shù)化設計的主要技術構(gòu)成</p><p>　　1.3.1 基于特征的參數(shù)化設計</p><p>　　基于特征的參數(shù)化設計是將特征造型技術與參數(shù)化技術有機結(jié)合起來的一種建模方法，主要是將參數(shù)化設計的思想用到特征

8、造型技術中，用尺寸驅(qū)動或變量設計的方法實現(xiàn)參數(shù)化特征造型。它是參數(shù)化設計的一種最基本和最重要的方法。</p><p>　　1.3.2 基于草圖的參數(shù)化設計</p><p>　　目前三維CAD設計系統(tǒng)都采用了特征建模技術，但是在實際應用中，有些產(chǎn)品模型并不容易或不能運用特征描述，這就需要利用草圖創(chuàng)建參數(shù)化截面，然后通過對截面進行拉伸、旋轉(zhuǎn)或掃掠等操作得到相應的參數(shù)化實體模型。</p&g

9、t;<p>　　1.3.3 基于裝配的參數(shù)化設計</p><p>　　基于特征或草圖的參數(shù)化設計可以完成體素特征明確、定位關系簡單的零件的參數(shù)化建模，但無法實現(xiàn)部件的整體參數(shù)化設計以及復雜零部件的參數(shù)化建模?；谘b配的參數(shù)化設計將裝配關系引入?yún)?shù)化設計中，在參數(shù)化的零部件的基礎上，利用裝配關系進行零部件間的約束，并建立零部件間設計變量的函數(shù)關系，通過對設計變量的管理，實現(xiàn)了零部件間尺寸的聯(lián)動，最終實

10、現(xiàn)了復雜零件以及整個部件的參數(shù)化設計[11]。</p><p>　　參數(shù)化設計主要有程序驅(qū)動法和尺寸驅(qū)動法兩種，程序驅(qū)動法是將設計過程的所有關系式融入應用程序中，然后在程序的控制下，順序執(zhí)行這些設計表達式，通過與用戶的交互完成設計工作，這一方法的主要特點是：如果要修改圖形，一般要重新運行一遍應用程序，當應用程序輸入不同值，便生成不同的圖形。尺寸驅(qū)動是指在保持零件結(jié)構(gòu)不變的情況下，將零件的尺寸標注視為變量，給予不同

11、的尺寸值，便能獲得一系列結(jié)構(gòu)相同而尺寸不同的相似零件，它允許用戶在定義一個典型零件時，不必考慮零件中幾何元素的準確位置，而只需保證其拓撲結(jié)構(gòu)正確，同時進行必要的尺寸參數(shù)標注，通過尺寸參數(shù)值的變化來生成結(jié)構(gòu)相同而參數(shù)不同的零件族，它在零部件的重新生成與修改方面顯示出極大的方便性。尺寸參數(shù)驅(qū)動法的基本原理是采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式。原始特征模型不是由程序創(chuàng)建，而是利用交互方式生成。在已創(chuàng)建的原始特征模型基礎上，進一步根據(jù)特征的設計

12、要求建立一組可以完全控制原始特征模型形狀和大小的設計參數(shù)。利用參數(shù)化特征造型方法可以實現(xiàn)修改參數(shù)尺寸得到不同尺寸的標準零件。參數(shù)化造型方法提供了構(gòu)造標準件庫的先進手段，使得設計的零件具有可重復使用。</p><p>　　1.4 相關CAD平臺的使用情況</p><p>　　中南大學機電學院的陳岳坪，羅意平，楊岳，王平安利用SolidWorks2000提供的基于特征造型的參數(shù)化造型功能，以為

13、Visual C++開發(fā)工具，使用Access數(shù)據(jù)庫對模具標準件的所有數(shù)據(jù)進行管理，開發(fā)了一個沖壓模具三維標準件圖形庫管理系統(tǒng)，它可根據(jù)用戶選定的參數(shù)自動生成標準件并可將其插入到三維模具裝配圖中[5]。</p><p>　　陜西理工學院機械工程學院的宋春明，張士勇，針對沖壓模具設計時需要大量調(diào)用標準模架這一特點，以VB為開發(fā)工具，基于三維設計軟件SolidWorks進行二次開發(fā)。開發(fā)了一套沖壓模具標準模架庫系統(tǒng)。

14、可以在VB環(huán)境下應用ADO技術檢索模架標準件數(shù)據(jù)庫并對標準件模型庫中的相應模型進行尺寸驅(qū)動[7]。</p><p>　　沙洲職業(yè)工學院的金捷以Pro/E 軟件為基礎，利用族表技術來實現(xiàn)標準模架庫的開發(fā)。使模架庫的建立更加簡單化，大大提高設計效率，進而縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期[8]。 </p><p>　　同時還有很多利用UG進行模架的參數(shù)化設計?；赨G的三維參數(shù)化標準件庫的建立思路大致分為

15、兩種：一種是利用UG提供的參數(shù)化功能模塊建立各種三維標準件的參數(shù)化模型（模板零件），設置參數(shù)之間的關系，提取控制零件尺寸的參數(shù)，實現(xiàn)模型的尺寸驅(qū)動。這種方法要求建模之前仔細分析同系列標準件的特點，并能熟練運用UG參數(shù)化功能模塊創(chuàng)建參數(shù)化模板零件。另一種是利用UG提供的的二次開發(fā)工具開發(fā)應用程序?qū)崿F(xiàn)三維參數(shù)化標準件庫的建立，即利用UG提供的二次開發(fā)工具，通過編程來實現(xiàn)三維標準件的參數(shù)化建模和參數(shù)化驅(qū)動程序[2]。</p>&

16、lt;p><b>　　1.5 結(jié)語</b></p><p>　　模具以及模架的設計開發(fā)過程中，會用到大量的常用零部件，其中大約30％~70％的零件是標準件或通用件，這些零件大多具有相同或相似的外形特征，只是尺寸規(guī)格有所不同，因此，建立這些零部件的標準庫，不但可以花費較少的時間完成模具的設計，解除繁瑣的重復繪制工作，而且能保證標準件的重復繪制精度，提高設計效率。</p>&

17、lt;p><b>　　1.6 參考文獻</b></p><p>　　[1] 周樹銀. 沖模標準模架庫建模方法及應用研究[碩士學位論文].天津大學，2006</p><p>　　[2] 嚴婷. 基于UG的三維參數(shù)化標準件庫的研究與開發(fā)[碩士學位論文].華中科技大學，2007</p><p>　　[3] 張桂俠，朱家誠.基于UG的參數(shù)化零件模

18、型庫的創(chuàng)建.機械工程師,2008，(7)，144~146</p><p>　　[4] 鄭劍飛. 沖模設計中的知識集成技術研究[碩士學位論文].上海交通大學，2004</p><p>　　[5] 陳岳坪，羅意平，楊岳，王平安. SolidWorks環(huán)境下沖模CAD三維標準件庫的開發(fā). 鍛壓技術,20029(5),49~64</p><p>　　[6] 任在剛.基于UG

19、輕型貨車車身造型元素參數(shù)化設計[碩士學位論文].山東理工大學,2006</p><p>　　[7] 宋春明，張士勇. 基于SolidWorks的沖壓模具標準模架庫設計.制造技術與機床，2010(11),133~135</p><p>　　[8] 金捷.基于Pro/E的沖模標準模架庫的建立.計算機應用，2010(5),99~103</p><p>　　[9] 劉晶磊，

20、楊中平，候善坤.基于UG的三維標準件庫的開發(fā).機械，2004,31(10)，12</p><p>　　[10] 劉莉. 基于UG平臺模具三維模架庫建立方法的研究.機械工程師，2008 (2),122~124</p><p>　　[11] 張冶，洪雪，張澤幫.Unigraphics NX 參數(shù)化設計實例教程.北京：清華大學</p><p><b>　　

21、出版社，2003</b></p><p>　　[12] Bor-Tsuen Lin, Shih-Hsin Hsu. Automated design system for drawing dies.ScienceDirect Exper Systems with Applications 34(2008) 1586-1598</p><p><b>　　2 研究手段及

22、途徑</b></p><p><b>　　2.1 任務分析</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計課題采用通用三維CAD軟件UG為支撐平臺，針對沖?；瑒訉蚰＜芗皼_模滾動導向模架的國家標準(GB/T 2851-2008,GB/2852-2008)，通過與Microsoft Excel的鏈接實現(xiàn)相關三維模型的參數(shù)賦值與驅(qū)動，構(gòu)建參數(shù)化沖模模架庫及其標準庫。

23、</p><p>　　首先，需要對模架的組成零件構(gòu)建標準件庫，以方便設計人員在設計的時候進行調(diào)用。其中包括沖模滑動導向模座上模座(GB/T 2855.1)，沖模滑動導向模座下模座(GB/T 2855.2)，沖?；瑒訉?qū)е?GB/T 2861.1)，沖?；瑒訉?qū)?GB/T 2861.3)，沖模滾動導向模座上模座(GB/T 2856.1)，沖模滾動導向模座下模座(GB/T 2856.2)，沖模滾動導向?qū)е?GB

24、/T 2861.3)，沖模滾動導向?qū)?GB/T 2861.8)，鋼球保持圈(GB/T 2861.10)，圓柱螺旋壓縮彈簧(GB/T 2861.11)，壓板(GB/T 2861.16)。</p><p>　　然后就是對滑動以及滾動模架裝配圖的參數(shù)化建庫，包括對角導柱模架，后側(cè)導柱模架，中間導柱模架，以及四導柱模架。這樣可以實現(xiàn)模架的整體調(diào)用。就是將裝配關系引入?yún)?shù)化設計中，在參數(shù)化的零部件的基礎上，利用裝配關系

25、進行零部件間的約束，并建立零部件間設計變量的函數(shù)關系，通過對設計變量的管理，實現(xiàn)了零部件間尺寸的聯(lián)動，最終實現(xiàn)了復雜零件以及整個部件的參數(shù)化設計。</p><p>　　2.2 采取的技術路線及方案的選擇</p><p>　　2.2.1 支撐平臺</p><p>　　UG具有參數(shù)化設計功能，支持全三維的參數(shù)化產(chǎn)品設計。既能采用UG提供的特征造型、草圖設計和超部件鏈接等

26、參數(shù)化造型功能，完成從零件到部件的參數(shù)化設計，也可以利用UG提供的的二次開發(fā)工具進行參數(shù)化設計。因此，鑒于UG十分強大的功能，以及它在國內(nèi)和國際上的知名度，選擇UG作為本次畢業(yè)設計的軟件平臺。</p><p>　　2.2.2技術路線及方案</p><p>　　在三維CAD軟件環(huán)境下，構(gòu)建參數(shù)化模架庫及其標準庫有很多方法可以選擇。比較流行的有圖庫建模法，程序建模法，和參數(shù)化建模法。</

27、p><p>　　圖庫建模法是利用CAD系統(tǒng)提供的建模功能，將標準零件分類，并分規(guī)格地建立起三維模型，從而生成包含大量模型的三維標準件庫。供設計人員在設計過程中使用，這種建庫方式工作量大，所建三維標準件占用空間大，且不是參數(shù)化形式，所以當標準件發(fā)生諸如系列增加、局部尺寸改變等變化時，就不能通過改變參數(shù)而使標準件的三維模型發(fā)生相應變化，故而這種標準件庫維護困難。</p><p>　　程序建模法是運

28、用開發(fā)工具編制具有若干獨立功能的模塊，用戶可以進行交互選擇，只需要輸入少量的信息和參數(shù)，就能啟動相應的程序模塊，使系統(tǒng)自動完成數(shù)據(jù)訪問，數(shù)據(jù)運算、構(gòu)造和編輯實體等操作，從而生成所需規(guī)格的標準件圖形。</p><p>　　參數(shù)化建模法是指參數(shù)化模型的尺寸用對應的關系表示，而不需用確定的數(shù)值，變化一個參數(shù)值，將自動改變所有與它相關的尺寸，也就是采用參數(shù)化模型，通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀，自動實現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型。

29、參數(shù)化設計技術以其強有力的草圖設計，尺寸驅(qū)動修改圖形的功能，成為初始設計、產(chǎn)品建模及修改、系列化設計、多種方案比較和動態(tài)設計的有效手段。在這種方式下，所有庫中的標準件由其自身的特征和參數(shù)控制，所占空間小，易于增刪和修改。</p><p>　　通過綜合考慮，決定采用參數(shù)化建模法。UG提供了Microsoft Excel與UG系統(tǒng)間的接口，便于數(shù)據(jù)管理及參數(shù)化設計。利用UG的部件族電子表格，可以實現(xiàn)標準件庫的創(chuàng)建和管

30、理。</p><p>　　首先運用UG的參數(shù)化建模方法創(chuàng)建模架標準件的一個零件模板，再通過“工具”—“表達式”命令對零件的控制尺寸的參數(shù)表達式進行編輯和用戶化命名，并單擊“工具”—“部件族”，在“可用到的列”欄內(nèi)選定參數(shù)，點擊“添加到”放在“選定的列”，帶選定所有參數(shù)后，在“族保存目錄”輸入標準存儲路徑，點擊“創(chuàng)建”進入電子表格。填寫并編輯電子表格，在電子表格內(nèi)輸入零件號和相關參數(shù)值。填寫完畢后，可以選擇“部件族

31、”的“驗證部分”來生成某零件，以驗證參數(shù)選定是否正確。上述工作準確無誤后，選擇“部件族”的“保存族”來存儲這個電子表格。標準件調(diào)用時，通過選擇一組參數(shù)來修改零件模板的尺寸變量，得到相應的標準件模型。這種方法的優(yōu)點是提供了一個用UG三維實體格式定義的標準件庫系統(tǒng)，創(chuàng)建直觀、容易，并能通過直觀的圖形界面調(diào)入裝配體。標準件的相關參數(shù)放在電子表格中，可以用來建立較復雜和規(guī)格非常多的標準件。缺點是由于標準建庫種類繁多，型號各異，給用戶查找?guī)聿槐?/p>