外文翻譯-拉伸模自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)

1、附件1：外文資料翻譯譯文拉伸模自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典詳細(xì)內(nèi)容朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 - 知識(shí)基礎(chǔ)包括設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)過(guò)程為每一個(gè)子組件進(jìn)行大體的設(shè)計(jì)和建模流程。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則用來(lái)確定每個(gè)子組件的數(shù)量，位置和大小。在設(shè)計(jì)知識(shí)基礎(chǔ)里，模具系統(tǒng)地分為組件和子組件；33個(gè)子類別的42種不同類型列在我們的系統(tǒng)里。對(duì)各種各樣子組件之間關(guān)系的理解對(duì)于為每個(gè)子組件獲取一個(gè)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)流程是至關(guān)重要的。為子組件的詳細(xì)建模過(guò)程以及幾何操作在這些程序中的使用在知識(shí)基礎(chǔ)里是有效的。此外，設(shè)計(jì)指南和三維圖形隨著設(shè)計(jì)參數(shù)以逐項(xiàng)文字和公式的形式存儲(chǔ)為電子書(shū)，用來(lái)培訓(xùn)，調(diào)試以及參

2、考。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供子組件和沖壓機(jī)的規(guī)格。子組件規(guī)格指定每個(gè)子組件的大小，而沖壓機(jī)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(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)有44種子組件設(shè)計(jì)規(guī)格，分為33種類別。各組件的設(shè)計(jì)規(guī)格以二維圖表的形式表達(dá)。另外每個(gè)圖表跟隨一個(gè)用來(lái)概述相關(guān)形狀參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)尺寸的表格。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供四套以二維圖表表達(dá)的印刷機(jī)規(guī)格。為了便于檢修，所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息都以電子書(shū)的形式存儲(chǔ)起來(lái)。我們的系統(tǒng)是在Windows XP操作系統(tǒng)基于CATIA V5計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的。這個(gè)系統(tǒng)是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用而設(shè)計(jì)的，并且是在使用CATIA軟件建立的單元下開(kāi)發(fā)的

3、。部件設(shè)計(jì)的模數(shù)對(duì)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(gè)單元是用來(lái)構(gòu)建推斷坐標(biāo)的。這個(gè)知識(shí)顧問(wèn)單元允許使用者把相關(guān)的知識(shí)嵌入設(shè)計(jì)之中，從而可以提高設(shè)計(jì)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(jì)算器利用設(shè)計(jì)表格功能。自動(dòng)化技術(shù)和腳本單元為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件提供一個(gè)可以用戶定制的界面。模型發(fā)生器利用VBA為發(fā)生實(shí)體模型編寫(xiě)程序。用戶界面同樣可以利用VBA來(lái)構(gòu)建包括文字?jǐn)?shù)字和圖形的輸入界面。4.建模過(guò)程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)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(jì)信息，我們的系統(tǒng)就能以高效的，靈活的方式自動(dòng)生成圖紙模具的主

4、要組成部分的實(shí)體模型設(shè)計(jì)。圖5顯示了建模過(guò)程。建模過(guò)程的每個(gè)步驟在下面幾個(gè)部分會(huì)詳細(xì)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)。并且每個(gè)子組件有它自己擁有的功能。因此，在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)系統(tǒng)把一個(gè)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(gè)參數(shù)適當(dāng)?shù)闹祦?lái)產(chǎn)生最后的設(shè)計(jì)，而這些參數(shù)是基于采自設(shè)計(jì)方針和詳細(xì)說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)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(jī)，掛鉤，導(dǎo)架，以及制動(dòng)器部位，因?yàn)樗鼈兊亩鄻拥慕Y(jié)構(gòu)，不能僅

5、僅依靠改變它們的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。因此，我們?yōu)閾碛型瑯庸δ艿乃凶咏M件提前建立一個(gè)樣本模具的界面和結(jié)構(gòu)，這些功能是基于設(shè)計(jì)方針和詳細(xì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化的目的是為了給設(shè)計(jì)模具提供一個(gè)有規(guī)律的方式。因?yàn)镃AD系統(tǒng)擁有它自己的模型建立程序，設(shè)計(jì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)流程，就像圖7顯示的那樣，是基于各個(gè)子組件的設(shè)計(jì)方針和詳細(xì)說(shuō)明書(shū)以及這些子組件的因果關(guān)系產(chǎn)生的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的程序是用來(lái)引導(dǎo)樣本模具的主要組成部分的設(shè)計(jì)，例如它們的結(jié)構(gòu)和最初的規(guī)格，以及在一個(gè)主要組成部分上的最初規(guī)格和位置。4.3.樣本模具構(gòu)造一旦獲得了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)程序，一個(gè)基于設(shè)

6、計(jì)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(gè)典型模具的外貌是由幾千個(gè)表面組成的。為了確保樣本模具的穩(wěn)定性，就用簡(jiǎn)單模具的表面來(lái)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(shí)候預(yù)先建立。當(dāng)建立一個(gè)模具的實(shí)體模型時(shí)，僅僅被選的子組件應(yīng)該正式建成了。所有沒(méi)有被選中的子組件應(yīng)該停止使用。圖8 拉伸模的層樹(shù)圖圖9 樣板模具當(dāng)構(gòu)建樣本模具的時(shí)候，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該利用所有可以利用的參數(shù)和預(yù)先設(shè)定的規(guī)格。參數(shù)的數(shù)量對(duì)設(shè)計(jì)靈活性有著直接的影響。在大多數(shù)情況下，在設(shè)計(jì)過(guò)程中減少參數(shù)的數(shù)量這使得程序更加簡(jiǎn)潔。因此，對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，適當(dāng)數(shù)量

7、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(jì)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(wèn)題，尤其是各種子組件之間有因果關(guān)系。在我們的自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)有幾百個(gè)參數(shù)，它要求一個(gè)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(jìn)一步劃分為獨(dú)立參數(shù)和相關(guān)的參數(shù)。獨(dú)立參數(shù)僅僅需要滿足設(shè)計(jì)方針，而相關(guān)的參數(shù)是由雙方的設(shè)計(jì)規(guī)范和任何有關(guān)獨(dú)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

8、個(gè)獨(dú)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)。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(jì)準(zhǔn)則和詳細(xì)說(shuō)明書(shū)的制定。這些關(guān)系進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為方案。方案分成三個(gè)層次用來(lái)方便設(shè)計(jì)過(guò)程。以螺栓型鉤作為例子，第一層的目的是選擇基于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的子組件。這一層方案利用兩個(gè)CATIA V5內(nèi)置的規(guī)則編輯器和公式編輯器模塊，來(lái)把設(shè)計(jì)準(zhǔn)則分別轉(zhuǎn)化成為約束和公式，用來(lái)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(gè)方案的第二個(gè)層次是為計(jì)算模具的形狀參數(shù)的值負(fù)責(zé)。這個(gè)層次利用CATIA V5內(nèi)置的模塊，用來(lái)構(gòu)建基于各子組件設(shè)計(jì)規(guī)范的模具的設(shè)計(jì)表格。因此，方案的這個(gè)層次可以使用設(shè)計(jì)表格和相關(guān)的獨(dú)立

9、參數(shù)來(lái)確定相關(guān)的參數(shù)，如圖10c所示。這個(gè)方案的第三個(gè)層次是用來(lái)構(gòu)造模型。用VBA寫(xiě)的，方案的這個(gè)層次用來(lái)提供一個(gè)基于上述兩個(gè)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(jì)用戶界面允許用戶在一個(gè)直觀的和互動(dòng)的的方式下完成設(shè)計(jì)過(guò)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(gè)內(nèi)置的功能。以下是更換樣品圖像信息的程序。首先，啟動(dòng)自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并把需要的圖形信息加載到設(shè)計(jì)環(huán)境中。點(diǎn)擊樣品圖形信息的層次的樹(shù)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(dāng)它在更新的

10、時(shí)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(gè)圖標(biāo)數(shù)據(jù)（b）激活替換窗口（c）更新準(zhǔn)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(dǎo)機(jī)制，和鉤以及行程終點(diǎn)，如圖12所示。實(shí)施使用VBA，有一個(gè)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(jì)工程師只需要所需要的沖壓機(jī)和子組件的類型，并單擊確定，系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成設(shè)計(jì)。圖12 字母數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)界面5.案例研究我們使用一個(gè)行李箱蓋外板的拉絲模的設(shè)計(jì)作為一個(gè)具體的例子來(lái)展現(xiàn)我們系統(tǒng)地能力。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，樣板模具的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)圖就被顯示出來(lái)，如圖13a所示。在接收到用戶的圖形信息，我們的系統(tǒng)

11、使用CATIA內(nèi)置的替換功能，來(lái)替換樣品模具的使用層樹(shù)的圖形信息，如圖13b所示。然后，用戶開(kāi)始輸入字母數(shù)字信息，如各樣的沖壓機(jī)，引導(dǎo)機(jī)制，鉤子，以及行程終點(diǎn)，如圖13c所示。當(dāng)用戶點(diǎn)擊確定，我們的系統(tǒng)基于設(shè)計(jì)流程準(zhǔn)則和規(guī)范的設(shè)計(jì)。拉伸模的最終設(shè)計(jì)如圖13d所示。圖14顯示了兩種不同的拉伸模的比較，一個(gè)是行李箱蓋外板的拉伸模另一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的拉伸模，以顯示我們系統(tǒng)可處理廣泛的設(shè)計(jì)。圖13 提案制的設(shè)計(jì)流程圖14 模具結(jié)構(gòu)的比較6.總結(jié)和未來(lái)的工作這篇文章為拉伸模介紹了一個(gè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是建立在CATIA CAD軟件之上的。當(dāng)在設(shè)計(jì)工程師接受初始設(shè)計(jì)信息的時(shí)候，例如空行，模具外形，

12、POLs，和新聞資料以及各種鉤子，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，終點(diǎn)位置，系統(tǒng)能夠自動(dòng)產(chǎn)生模具主要組成部分的最終設(shè)計(jì)，例如上模，下模，和壓邊圈。設(shè)計(jì)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(lái)生成，例如Part Design, Autom and Scripting, and Knowledge Advisor。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)行李箱蓋板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩板拉伸模的時(shí)候，已經(jīng)成功地把設(shè)計(jì)時(shí)間從幾個(gè)工作日減少了不到一個(gè)小時(shí)，這樣節(jié)省了大量的程序調(diào)試時(shí)間和成本，并且獲得了很高的生產(chǎn)效率和設(shè)計(jì)的機(jī)動(dòng)性。在未來(lái)，我們的系統(tǒng)里可以引進(jìn)一個(gè)最優(yōu)化單元，這樣可以使它輸出最優(yōu)的設(shè)計(jì)。而且，由于我們的系統(tǒng)現(xiàn)在

13、只能處理拉伸模，我們將擴(kuò)展我們的系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)沖模和壓彎模。參考文獻(xiàn)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 ,75,240252.Chu, C. H., Song, M. C., & Luo, C. S. (2006). Computer aided parametric

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