外文翻譯-拉伸模自動設(shè)計系統(tǒng)

1、附件 1：外文資料翻譯譯文拉伸模自動設(shè)計系統(tǒng)3.3.知識基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)包括設(shè)計過程和設(shè)計準則。設(shè)計過程為每一個子組件進行大體的設(shè)計和建模流程。設(shè)計準則用來確定每個子組件的數(shù)量，位置和大小。在設(shè)計知識基礎(chǔ)里，模具系統(tǒng)地分為組件和子組件；33 個子類別的 42種不同類型列在我們的系統(tǒng)里。 對各種各樣子組件之間關(guān)系的理解對于為每個子組件獲取一個適當?shù)脑O(shè)計流程是至關(guān)重要的。 為子組件的詳細建模過程以及幾何操作在這些程序中的使用在知識基礎(chǔ)里是有效的。此外，設(shè)計指南和三維圖形隨著設(shè)計參數(shù)以逐項文字和公式的形式存儲為電子書，用來培訓，調(diào)試以及參考。3.4.設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫提供子組件和沖壓機的規(guī)格。子組件規(guī)

2、格指定每個子組件的大小，而沖壓機指定上下模板的大小，模具高度的最大值和最小值，最大模具寬度，以及t槽和墊腳孔和墊腳桿的位置和大小。設(shè)計數(shù)據(jù)庫有44 種子組件設(shè)計規(guī)格，分為33 種類別。各組件的設(shè)計規(guī)格以二維圖表的形式表達。另外每個圖表跟隨一個用來概述相關(guān)形狀參數(shù)和標準尺寸的表格。 設(shè)計數(shù)據(jù)庫提供四套以二維圖表表達的印刷機規(guī)格。為了便于檢修，所有設(shè)計數(shù)據(jù)庫的信息都以電子書的形式存儲起來。3.5.計算機輔助設(shè)計軟件我們的系統(tǒng)是在 windows xp 操作系統(tǒng)基于 catia v5計算機輔助設(shè)計軟件開發(fā)的。這個系統(tǒng)是在個人計算機上使用而設(shè)計的，并且是在使用catia 軟件建立的單元下開發(fā)的。部件設(shè)

3、計的模數(shù)對于構(gòu)造三維模型程序的控制和執(zhí)行是可靠的。因此這個單元是用來構(gòu)建推斷坐標的。這個知識顧問單元允許使用者把相關(guān)的知識嵌入設(shè)計之中，從而可以提高設(shè)計工程師的效率。子組件選擇器利用公式編輯和規(guī)則編輯功能能，而狀態(tài)計算器利用設(shè)計表格功能。 自動化技術(shù)和腳本單元為計算機輔助設(shè)計軟件提供一個可以用戶定制的界面。模型發(fā)生器利用vba 為發(fā)生實體模型編寫程序。用戶界面同樣可以利用 vba 來構(gòu)建包括文字數(shù)字和圖形的輸入界面。4.建模過程的自動化設(shè)計系統(tǒng)該系統(tǒng)是建立在 catia 的 cad 系統(tǒng)之上并且利用catia 的各種內(nèi)置的模塊。一旦用戶輸入設(shè)計信息，我們的系統(tǒng)就能以高效的，靈活的方式自動生成圖

4、紙模具的主要組成部分的實體模型設(shè)計。圖5 顯示了建模過程。建模過程的每個步驟在下面幾個部分會詳細介紹。4.1 模具結(jié)構(gòu)分析汽車行業(yè)的拉伸模是非常大的并具有非常復雜的結(jié)構(gòu)。并且每個子組件有它自己擁有的功能。因此，在開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)之前， 我們收集了各種汽車金屬薄板的拉伸模的結(jié)構(gòu)，并且分析它們的架構(gòu)和功能。 圖 6 顯示了一個基于它們功能的典型的拉伸模子部件的分類。參數(shù)化模具設(shè)計系統(tǒng)把一個模具的常變化的尺寸規(guī)格看作是參數(shù)，并且用賦給各個參數(shù)適當?shù)闹祦懋a(chǎn)生最后的設(shè)計，而這些參數(shù)是基于采自設(shè)計方針和詳細說明書的設(shè)計公式，規(guī)定參數(shù)以及表格。但是某些數(shù)據(jù)和子組件，就像沖壓機，掛鉤，導架，以及制動器部位，因為它

5、們的多樣的結(jié)構(gòu)，不能僅僅依靠改變它們的設(shè)計參數(shù)來設(shè)計。因此，我們?yōu)閾碛型瑯庸δ艿乃凶咏M件提前建立一個樣本模具的界面和結(jié)構(gòu)，這些功能是基于設(shè)計方針和詳細說明書。4.2.設(shè)計程序標準化設(shè)計過程標準化的目的是為了給設(shè)計模具提供一個有規(guī)律的方式。因為cad 系統(tǒng)擁有它自己的模型建立程序，設(shè)計子組件的規(guī)格和位置還不能確定，直到某些子組件的規(guī)格和位置已經(jīng)確定不變。一個標準的設(shè)計流程，就像圖7 顯示的那樣，是基于各個子組件的設(shè)計方針和詳細說明書以及這些子組件的因果關(guān)系產(chǎn)生的。這個標準的程序是用來引導樣本模具的主要組成部分的設(shè)計，例如它們的結(jié)構(gòu)和最初的規(guī)格，以及在一個主要組成部分上的最初規(guī)格和位置。4.3.

6、樣本模具構(gòu)造一旦獲得了標準的設(shè)計程序，一個基于設(shè)計程序的特征層次圖和樣本模具就建立了，就像圖 8 和 9 顯示的那樣。一個典型模具的外貌是由幾千個表面組成的。為了確保樣本模具的穩(wěn)定性，就用簡單模具的表面來構(gòu)成樣本模具。由于拉伸模的不同子組件擁有同樣的功能，所有同樣功能的合適子組件結(jié)構(gòu)必須在建立樣本模具的時候預先建立。當建立一個模具的實體模型時，僅僅被選的子組件應(yīng)該正式建成了。所有沒有被選中的子組件應(yīng)該停止使用。圖8拉伸模的層樹圖圖 9 樣板模具當構(gòu)建樣本模具的時候， 設(shè)計工程師應(yīng)該利用所有可以利用的參數(shù)和預先設(shè)定的規(guī)格。參數(shù)的數(shù)量對設(shè)計靈活性有著直接的影響。在大多數(shù)情況下，在設(shè)計過程中減少參數(shù)

7、的數(shù)量這使得程序更加簡潔。因此，對于整個設(shè)計過程，適當數(shù)量的參數(shù)是至關(guān)重要的。所有變化的尺寸被視為參數(shù)，參數(shù)的值可以根據(jù)設(shè)計要求而改變。由于尺寸參數(shù)的值不能非正的，所有可能的情況應(yīng)該加以考慮以避免任何潛在的問題，尤其是各種子組件之間有因果關(guān)系。4.4.參數(shù)設(shè)置在我們的自動設(shè)計系統(tǒng)有幾百個參數(shù)，它要求一個系統(tǒng)地命名方案，這樣參數(shù)可以很好的被管理以便編碼和調(diào)試。在我們系統(tǒng)中使用的參數(shù)名稱由兩部分組成：部分屬于該參數(shù)的名稱，部分是維度的名稱?；趨?shù)的功能，它們可以分為形狀參數(shù)和位置參數(shù)。形狀參數(shù)可以進一步劃分為獨立參數(shù)和相關(guān)的參數(shù)。獨立參數(shù)僅僅需要滿足設(shè)計方針，而相關(guān)的參數(shù)是由雙方的設(shè)計規(guī)范和任何

8、有關(guān)獨立的參數(shù)決定。以圖3所示的螺栓型鉤作為例子， 鉤子的螺栓直徑，d，是一個獨立參數(shù)，而其他量例如y，x，r，t，l 和 r，是相關(guān)的參數(shù)。4.5.方案一旦參數(shù)已經(jīng)確定，各參數(shù)之間的關(guān)系需要基于設(shè)計準則和詳細說明書的制定。這些關(guān)系進一步轉(zhuǎn)化成為方案。方案分成三個層次用來方便設(shè)計過程。以螺栓型鉤作為例子，第一層的目的是選擇基于設(shè)計準則的子組件。這一層方案利用兩個 catia v5 內(nèi)置的規(guī)則編輯器和公式編輯器模塊，來把設(shè)計準則分別轉(zhuǎn)化成為約束和公式，用來確定子組件的數(shù)量，位置和規(guī)格，如圖10 所示的 a 和 b。這個方案的第二個層次是為計算模具的形狀參數(shù)的值負責。這個層次利用catia v5

9、內(nèi)置的模塊，用來構(gòu)建基于各子組件設(shè)計規(guī)范的模具的設(shè)計表格。因此，方案的這個層次可以使用設(shè)計表格和相關(guān)的獨立參數(shù)來確定相關(guān)的參數(shù)，如圖10c所示。這個方案的第三個層次是用來構(gòu)造模型。用vba 寫的，方案的這個層次用來提供一個基于上述兩個層次的類型和規(guī)格的子組件建模程序，如圖10d所示。圖 10 方案設(shè)計4.6.用戶界面用戶界面允許用戶在一個直觀的和互動的的方式下完成設(shè)計過程。在我們系統(tǒng)中使用的用戶界面可以分為兩種類別。第一類是用于輸入圖形信息，如空行，模具外形，和pols。這種界面使用的是替換，是 catia v5 的一個內(nèi)置的功能。以下是更換樣品圖像信息的程序。首先，啟動自動設(shè)計系統(tǒng)，并把需要

10、的圖形信息加載到設(shè)計環(huán)境中。點擊樣品圖形信息的層次的樹形關(guān)系，如圖 11b 所示。選擇模具所需要的圖形信息， 然后單擊確定。 當它在更新的時候，模具的顏色變?yōu)榧t色，如圖11c所示。圖 11 圖表數(shù)據(jù)替換程序的界面（a）加載一個圖標數(shù)據(jù)（b）激活替換窗口（c）更新準備第二類是用于輸入字母數(shù)字信息，例如各種類型的新聞資料，引導機制，和鉤以及行程終點，如圖 12 所示。實施使用 vba ，有一個下拉菜單可以允許用戶為模具選擇合適的子組件的類型。設(shè)計工程師只需要所需要的沖壓機和子組件的類型，并單擊確定，系統(tǒng)能夠自動完成設(shè)計。圖 12 字母數(shù)字數(shù)據(jù)界面5.案例研究我們使用一個行李箱蓋外板的拉絲模的設(shè)計作

11、為一個具體的例子來展現(xiàn)我們系統(tǒng)地能力。當系統(tǒng)啟動的時候，樣板模具的一個標準的結(jié)構(gòu)圖就被顯示出來，如圖13a所示。在接收到用戶的圖形信息，我們的系統(tǒng)使用catia 內(nèi)置的替換功能，來替換樣品模具的使用層樹的圖形信息，如圖13b所示。然后，用戶開始輸入字母數(shù)字信息，如各樣的沖壓機，引導機制，鉤子，以及行程終點，如圖13c所示。當用戶點擊確定，我們的系統(tǒng)基于設(shè)計流程準則和規(guī)范的設(shè)計。拉伸模的最終設(shè)計如圖13d 所示。圖14顯示了兩種不同的拉伸模的比較，一個是行李箱蓋外板的拉伸模另一個是發(fā)動機罩外板的拉伸模，以顯示我們系統(tǒng)可處理廣泛的設(shè)計。圖 13 提案制的設(shè)計流程圖 14 模具結(jié)構(gòu)的比較6.總結(jié)和未

12、來的工作這篇文章為拉伸模介紹了一個自動化設(shè)計系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是建立在catia cad 軟件之上的。當在設(shè)計工程師接受初始設(shè)計信息的時候，例如空行，模具外形，pols，和新聞資料以及各種鉤子，導向機構(gòu)，終點位置，系統(tǒng)能夠自動產(chǎn)生模具主要組成部分的最終設(shè)計，例如上模，下模，和壓邊圈。設(shè)計公式和模型工序的幾何操作被系統(tǒng)使用catia v5 內(nèi)置的單元來生成，例如part design, autom and scripting, and knowledge advisor。實驗結(jié)果表明我們的系統(tǒng)在設(shè)計行李箱蓋板和發(fā)動機罩板拉伸模的時候，已經(jīng)成功地把設(shè)計時間從幾個工作日減少了不到一個小時，這樣節(jié)省了大量

13、的程序調(diào)試時間和成本，并且獲得了很高的生產(chǎn)效率和設(shè)計的機動性。在未來，我們的系統(tǒng)里可以引進一個最優(yōu)化單元，這樣可以使它輸出最優(yōu)的設(shè)計。而且，由于我們的系統(tǒng)現(xiàn)在只能處理拉伸模，我們將擴展我們的系統(tǒng)能夠設(shè)計沖模和壓彎模。參考文獻cheok, b. t., & nee, a. y. c. (1998). trends and developments in the automation of design and manufacture of tools for metal stampings. journal of materials processin technolog ,75,240

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