沖模鑄造模架三維參數(shù)化模架庫開題報(bào)告

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)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(biāo)準(zhǔn)件庫構(gòu)建 </p><p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p&

2、gt;<p>　　沖壓是一種應(yīng)用廣泛的金屬加工方法，它建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料進(jìn)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(jì)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(guān)。</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(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成的模具導(dǎo)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(shí)有一個(gè)確定的相對(duì)位置。而模架根據(jù)導(dǎo)向精度可以分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架。每一種模架根據(jù)導(dǎo)柱的不同位置，又可以分為對(duì)角導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架，中間導(dǎo)柱模架，以及四導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)模架

4、多采用鑄鐵鑄造，長(zhǎng)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(duì)比較復(fù)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(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　從產(chǎn)品沒計(jì)到制造的整個(gè)過程中，尤其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初步階段，產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸不可避免地要反復(fù)修改、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。如果利用CAD軟件進(jìn)行非參數(shù)化建模，那么即使要改變圖形的一

5、個(gè)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(dòng)零件的特征尺寸，在進(jìn)行產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)時(shí)，只需要添加或修改相關(guān)參數(shù)即可改變零件的模型，從而實(shí)現(xiàn)快速修改原模型或設(shè)計(jì)新零件的目的。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)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(shè)計(jì)的功能。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)可以有效保證產(chǎn)品模型的安全可靠性。尤其對(duì)于形狀比較定型的零件，通過對(duì)設(shè)計(jì)變量的修改來驅(qū)動(dòng)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(shù)之一。在新產(chǎn)品的開發(fā)制造與實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本形式在大部分的情況下不會(huì)有太大的改變，用參數(shù)化造型技術(shù)可以很快開發(fā)出系列新產(chǎn)品。對(duì)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(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)和局部零件進(jìn)行修改，其整體結(jié)構(gòu)基本上是類似的。基于這種情況，沖模模架的參數(shù)化設(shè)計(jì)就有很大的實(shí)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(chǔ)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要技術(shù)構(gòu)成</p><p>　　1.3.1 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)</p><p>　　基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)是將特征造型技術(shù)與參數(shù)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的一種建模方法，主要是將參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想用到特征

8、造型技術(shù)中，用尺寸驅(qū)動(dòng)或變量設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)參數(shù)化特征造型。它是參數(shù)化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)</p><p>　　目前三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)都采用了特征建模技術(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，有些產(chǎn)品模型并不容易或不能運(yùn)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(duì)截面進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)或掃掠等操作得到相應(yīng)的參數(shù)化實(shí)體模型。</p&g

9、t;<p>　　1.3.3 基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì)</p><p>　　基于特征或草圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以完成體素特征明確、定位關(guān)系簡(jiǎn)單的零件的參數(shù)化建模，但無法實(shí)現(xiàn)部件的整體參數(shù)化設(shè)計(jì)以及復(fù)雜零部件的參數(shù)化建模。基于裝配的參數(shù)化設(shè)計(jì)將裝配關(guān)系引入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)中，在參數(shù)化的零部件的基礎(chǔ)上，利用裝配關(guān)系進(jìn)行零部件間的約束，并建立零部件間設(shè)計(jì)變量的函數(shù)關(guān)系，通過對(duì)設(shè)計(jì)變量的管理，實(shí)現(xiàn)了零部件間尺寸的聯(lián)動(dòng)，最終實(shí)

10、現(xiàn)了復(fù)雜零件以及整個(gè)部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)[11]。</p><p>　　參數(shù)化設(shè)計(jì)主要有程序驅(qū)動(dòng)法和尺寸驅(qū)動(dòng)法兩種，程序驅(qū)動(dòng)法是將設(shè)計(jì)過程的所有關(guān)系式融入應(yīng)用程序中，然后在程序的控制下，順序執(zhí)行這些設(shè)計(jì)表達(dá)式，通過與用戶的交互完成設(shè)計(jì)工作，這一方法的主要特點(diǎn)是：如果要修改圖形，一般要重新運(yùn)行一遍應(yīng)用程序，當(dāng)應(yīng)用程序輸入不同值，便生成不同的圖形。尺寸驅(qū)動(dòng)是指在保持零件結(jié)構(gòu)不變的情況下，將零件的尺寸標(biāo)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(gè)典型零件時(shí)，不必考慮零件中幾何元素的準(zhǔn)確位置，而只需保證其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正確，同時(shí)進(jìn)行必要的尺寸參數(shù)標(biāo)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(dòng)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(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)特征的設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)參數(shù)。利用參數(shù)化特征造型方法可以實(shí)現(xiàn)修改參數(shù)尺寸得到不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)零件。參數(shù)化造型方法提供了構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)件庫的先進(jìn)手段，使得設(shè)計(jì)的零件具有可重復(fù)使用。</p><p>　　1.4 相關(guān)CAD平臺(tái)的使用情況</p><p>　　中南大學(xué)機(jī)電學(xué)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(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)件的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，開發(fā)了一個(gè)沖壓模具三維標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫管理系統(tǒng)，它可根據(jù)用戶選定的參數(shù)自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)件并可將其插入到三維模具裝配圖中[5]。</p><p>　　陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的宋春明，張士勇，針對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)需要大量調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模架這一特點(diǎn)，以VB為開發(fā)工具，基于三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)。開發(fā)了一套沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)模架庫系統(tǒng)。

14、可以在VB環(huán)境下應(yīng)用ADO技術(shù)檢索模架標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件模型庫中的相應(yīng)模型進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)[7]。</p><p>　　沙洲職業(yè)工學(xué)院的金捷以Pro/E 軟件為基礎(chǔ)，利用族表技術(shù)來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模架庫的開發(fā)。使模架庫的建立更加簡(jiǎn)單化，大大提高設(shè)計(jì)效率，進(jìn)而縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期[8]。 </p><p>　　同時(shí)還有很多利用UG進(jìn)行模架的參數(shù)化設(shè)計(jì)?；赨G的三維參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化模型（模板零件），設(shè)置參數(shù)之間的關(guān)系，提取控制零件尺寸的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模型的尺寸驅(qū)動(dòng)。這種方法要求建模之前仔細(xì)分析同系列標(biāo)準(zhǔn)件的特點(diǎn)，并能熟練運(yùn)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(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)三維參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化建模和參數(shù)化驅(qū)動(dòng)程序[2]。</p>&

16、lt;p><b>　　1.5 結(jié)語</b></p><p>　　模具以及模架的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，會(huì)用到大量的常用零部件，其中大約30％~70％的零件是標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)庫，不但可以花費(fèi)較少的時(shí)間完成模具的設(shè)計(jì)，解除繁瑣的重復(fù)繪制工作，而且能保證標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)繪制精度，提高設(shè)計(jì)效率。</p>&

17、lt;p><b>　　1.6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周樹銀. 沖模標(biāo)準(zhǔn)模架庫建模方法及應(yīng)用研究[碩士學(xué)位論文].天津大學(xué)，2006</p><p>　　[2] 嚴(yán)婷. 基于UG的三維參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫的研究與開發(fā)[碩士學(xué)位論文].華中科技大學(xué)，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(jī)械工程師,2008，(7)，144~146</p><p>　　[4] 鄭劍飛. 沖模設(shè)計(jì)中的知識(shí)集成技術(shù)研究[碩士學(xué)位論文].上海交通大學(xué)，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(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā). 鍛壓技術(shù),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(shè)計(jì)[碩士學(xué)位論文].山東理工大學(xué),2006</p><p>　　[7] 宋春明，張士勇. 基于SolidWorks的沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)模架庫設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床，2010(11),133~135</p><p>　　[8] 金捷.基于Pro/E的沖模標(biāo)準(zhǔn)模架庫的建立.計(jì)算機(jī)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā).機(jī)械，2004,31(10)，12</p><p>　　[10] 劉莉. 基于UG平臺(tái)模具三維模架庫建立方法的研究.機(jī)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(shè)計(jì)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)</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(wù)分析</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題采用通用三維CAD軟件UG為支撐平臺(tái)，針對(duì)沖模滑動(dòng)導(dǎo)向模架及沖模滾動(dòng)導(dǎo)向模架的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 2851-2008,GB/2852-2008)，通過與Microsoft Excel的鏈接實(shí)現(xiàn)相關(guān)三維模型的參數(shù)賦值與驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建參數(shù)化沖模模架庫及其標(biāo)準(zhǔn)庫。

23、</p><p>　　首先，需要對(duì)模架的組成零件構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)件庫，以方便設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候進(jìn)行調(diào)用。其中包括沖模滑動(dòng)導(dǎo)向模座上模座(GB/T 2855.1)，沖?；瑒?dòng)導(dǎo)向模座下模座(GB/T 2855.2)，沖模滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)е?GB/T 2861.1)，沖模滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)?GB/T 2861.3)，沖模滾動(dòng)導(dǎo)向模座上模座(GB/T 2856.1)，沖模滾動(dòng)導(dǎo)向模座下模座(GB/T 2856.2)，沖模滾動(dòng)導(dǎo)向?qū)е?GB

24、/T 2861.3)，沖模滾動(dòng)導(dǎo)向?qū)?dǎo)套(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(duì)滑動(dòng)以及滾動(dòng)模架裝配圖的參數(shù)化建庫，包括對(duì)角導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架，中間導(dǎo)柱模架，以及四導(dǎo)柱模架。這樣可以實(shí)現(xiàn)模架的整體調(diào)用。就是將裝配關(guān)系引入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)中，在參數(shù)化的零部件的基礎(chǔ)上，利用裝配關(guān)系

25、進(jìn)行零部件間的約束，并建立零部件間設(shè)計(jì)變量的函數(shù)關(guān)系，通過對(duì)設(shè)計(jì)變量的管理，實(shí)現(xiàn)了零部件間尺寸的聯(lián)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜零件以及整個(gè)部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 采取的技術(shù)路線及方案的選擇</p><p>　　2.2.1 支撐平臺(tái)</p><p>　　UG具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，支持全三維的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。既能采用UG提供的特征造型、草圖設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，也可以利用UG提供的的二次開發(fā)工具進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。因此，鑒于UG十分強(qiáng)大的功能，以及它在國(guó)內(nèi)和國(guó)際上的知名度，選擇UG作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)。</p><p>　　2.2.2技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件庫。供設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中使用，這種建庫方式工作量大，所建三維標(biāo)準(zhǔn)件占用空間大，且不是參數(shù)化形式，所以當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)生諸如系列增加、局部尺寸改變等變化時(shí)，就不能通過改變參數(shù)而使標(biāo)準(zhǔn)件的三維模型發(fā)生相應(yīng)變化，故而這種標(biāo)準(zhǔn)件庫維護(hù)困難。</p><p>　　程序建模法是運(yùn)

28、用開發(fā)工具編制具有若干獨(dú)立功能的模塊，用戶可以進(jìn)行交互選擇，只需要輸入少量的信息和參數(shù)，就能啟動(dòng)相應(yīng)的程序模塊，使系統(tǒng)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)訪問，數(shù)據(jù)運(yùn)算、構(gòu)造和編輯實(shí)體等操作，從而生成所需規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)應(yīng)的關(guān)系表示，而不需用確定的數(shù)值，變化一個(gè)參數(shù)值，將自動(dòng)改變所有與它相關(guān)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(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型。

29、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)，尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形的功能，成為初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改、系列化設(shè)計(jì)、多種方案比較和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的有效手段。在這種方式下，所有庫中的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)。利用UG的部件族電子表格，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件庫的創(chuàng)建和管

30、理。</p><p>　　首先運(yùn)用UG的參數(shù)化建模方法創(chuàng)建模架標(biāo)準(zhǔn)件的一個(gè)零件模板，再通過“工具”—“表達(dá)式”命令對(duì)零件的控制尺寸的參數(shù)表達(dá)式進(jìn)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)路徑，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”進(jìn)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(hào)和相關(guān)參數(shù)值。填寫完畢后，可以選擇“部件族

31、”的“驗(yàn)證部分”來生成某零件，以驗(yàn)證參數(shù)選定是否正確。上述工作準(zhǔn)確無誤后，選擇“部件族”的“保存族”來存儲(chǔ)這個(gè)電子表格。標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用時(shí)，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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件模型。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是提供了一個(gè)用UG三維實(shí)體格式定義的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)參數(shù)放在電子表格中，可以用來建立較復(fù)雜和規(guī)格非常多的標(biāo)準(zhǔn)件。缺點(diǎn)是由于標(biāo)準(zhǔn)建庫種類繁多，型號(hào)各異，給用戶查找?guī)聿槐?/p>