基于UG的汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)

1、基于 UG 的汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)摘 要：根據(jù)汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則，在UG 平臺(tái)上將模板技術(shù)和參數(shù)化方法應(yīng)用于汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)中，能夠大大地縮短傳統(tǒng)覆蓋件模具設(shè)計(jì)的周期，達(dá)到快速響應(yīng)制造。本文研究了參數(shù)化模板技術(shù)在汽車(chē)覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，并實(shí)現(xiàn)了一套壓形模板，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，證明該模板簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，提高了設(shè)計(jì)效率。關(guān)鑲詞：覆蓋件；模具；參數(shù)化；模板；模塊化快速響應(yīng)制造(BapidRgpnse Manufacturing，RRM)，最初是由福特汽車(chē)公司提出的，其目的是建立集成環(huán)境同時(shí)使工程技術(shù)人員有效地使用計(jì)算機(jī)仿真和處理技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造，縮短產(chǎn)品的市場(chǎng)響應(yīng)

2、時(shí)間，提高質(zhì)量和可靠性，同時(shí)降低成本。參數(shù)化模板技術(shù)的設(shè)計(jì)思想是為快速模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)的，縮短模具結(jié)構(gòu)生成和出固的耗時(shí)，減少?zèng)_壓工藝分析設(shè)計(jì)和依據(jù)圖紙進(jìn)行模具制造中間的時(shí)間間隔，從而更好的滿(mǎn)足 MzM 的要求。模板是將一個(gè)事物的結(jié)構(gòu)按照其內(nèi)在的規(guī)律予以固定化、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果，它是結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的具體體現(xiàn)。參數(shù)化模板技術(shù)利用幟D 設(shè)計(jì)的參數(shù)化技術(shù)，將模板的尺寸進(jìn)行全關(guān)聯(lián)，用主要參數(shù)來(lái)對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。參數(shù)化模板技術(shù)的應(yīng)用必須建立在特征建模的基礎(chǔ)之上。在此以UG 為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用UG 完善的參數(shù)化機(jī)制和強(qiáng)大的CAD 功能進(jìn)行特征建模，尤其 UG 所提供的裝配功能和WAvE 技術(shù)使參數(shù)化模板技術(shù)具有更廣

3、泛的適應(yīng)性和更強(qiáng)大的生命力。1 模板的設(shè)計(jì)和創(chuàng)建1.1 參數(shù)化模板技術(shù)應(yīng)用方法研究模板是結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的具體體現(xiàn)，那么模板中的每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)都可以看作是一個(gè)模塊。將各個(gè)模塊建模，然后利用UG 的裝配功能把模塊拼裝，便完成模板。同時(shí)，模板的設(shè)計(jì)中應(yīng)該融入一定實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，這樣模板才具有權(quán)威性。針對(duì)模板中使用的標(biāo)準(zhǔn)件(模柄、螺栓、螺釘、導(dǎo)校導(dǎo)套等)，最好建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，這樣在由模板生成具體模具時(shí)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格需要變換時(shí)，能夠直接從標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中提出，方便省時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立工作量大，內(nèi)容復(fù)雜，當(dāng)然工作環(huán)境仍然是UG。根據(jù)零件的形狀和尺寸，首先在計(jì)算機(jī)中以工程草圖的形式畫(huà)出，尺寸以參數(shù)形式表示，然后對(duì)這些

4、參數(shù)賦以不同的值，就能夠建立起一組形狀相同、規(guī)格不同的標(biāo)準(zhǔn)件。模具作為一種特定結(jié)構(gòu)的機(jī)械產(chǎn)品，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，既與傳統(tǒng)模塊化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有許多共同之處，又具有自身的特殊性。模塊的正確劃分是模板制作的關(guān)鍵，要兼顧兩個(gè)方面：一是模具的結(jié)構(gòu)，二是是否有利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。下面具體結(jié)合壓形模闡述一下模塊的劃分。在深刻分析壓形模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，抽象出所有壓形模具的共同特征，要將上述兩個(gè)方面統(tǒng)一起來(lái)對(duì)模板劃分模塊。從結(jié)構(gòu)上看，壓形模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可分為二個(gè)模塊：上模、下模，沒(méi)有壓邊圈。從是否有利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的角度看，壓形模具可分為模架模塊和專(zhuān)用型面模塊。模架模塊是指結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則的上下模架部分，主要起定位和

5、支撐等作用。專(zhuān)用型面模塊是指型面結(jié)構(gòu)變化部分，不易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)化，是覆蓋件成形的關(guān)鍵部分?？紤]到模具要固定在機(jī)床上，專(zhuān)用型面模塊的外形直接受型面的控制，所以將壓形模板分成 6 個(gè)模塊：上模基座、下?；?、上模型體、下模型體、機(jī)床和型面。這樣劃分的優(yōu)點(diǎn)有：U 將上、下模劃分為基座和型體，因?yàn)榛巧僮兓头€(wěn)定的，結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則，易于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化；而型體外形則是多變的，不規(guī)則，不易于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化；當(dāng)型體由于突變失效時(shí)，不至于牽連基座；2)不同的產(chǎn)品，要求不同的模具型面，所以相對(duì)于模具其他部分來(lái)說(shuō)，型面的多變和復(fù)雜性最突出，將型面單獨(dú)作為一個(gè)文件，便于對(duì)它的操縱和控制；3)機(jī)床的加入是為了保證機(jī)床和模具基

6、座壓板槽的吻合。1.2 壓形模板的創(chuàng)建基于上述參數(shù)化模板技術(shù)在汽車(chē)覆蓋件壓形模板設(shè)計(jì)中應(yīng)用方法的分析，根據(jù)對(duì)壓形模板的模塊劃分，對(duì)各個(gè)模塊在UG 中建模，然后裝配成為壓形模板。1.2.1 參數(shù)化特征建模參數(shù)化模板要求其中的曲線、曲面、實(shí)體的形狀、尺寸和空間位置都是可變的。在UG 中，只有作為特征，其形狀和空間參數(shù)才是可以改變的，同時(shí)在參數(shù)之間建立關(guān)聯(lián)。參數(shù)化關(guān)聯(lián)機(jī)制在壓形模板中建立方法將生成模板的所有參數(shù)分成 2 種即控制參數(shù)和受控參數(shù)。受控參數(shù)的值通過(guò)公式由控制參數(shù)決定，在UG 中是通過(guò)表達(dá)式功能來(lái)創(chuàng)建參數(shù)之間的公式關(guān)系。但由于裝配部件也較多，這樣所有的控制參數(shù)總共也較多，所以又將控制參數(shù)分

7、成主控參數(shù)和非主控參數(shù)。非主控參數(shù)的值也是通過(guò)公式由主控參數(shù)決定。這樣模板的所有參數(shù)將全由主控參數(shù)來(lái)決定，減少了需要修改的參數(shù)個(gè)數(shù)，增強(qiáng)了模板的實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷修改，目前壓形模板的主控參數(shù)有總裝文件的模具閉合高度、送料高度和下?；募乃慕瞧脚_(tái)長(zhǎng)、四角平臺(tái)寬、筋板寬、模具長(zhǎng)度、模具寬度、模具高度和基準(zhǔn)高度等。除了使用公式在參數(shù)之間建立起關(guān)聯(lián)，還可以在草圖中通過(guò)幾何定位確定參數(shù)的關(guān)系。草圖是UG 中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的最強(qiáng)大工具，草圖實(shí)際上就已經(jīng)決定了其后要生成實(shí)體的方法，它實(shí)際上就是對(duì)所描述對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型，其后面的三維造型工作只是將它所表達(dá)的思想實(shí)現(xiàn)出來(lái)。以下?；輬D為例說(shuō)明使用草圖的方法。在頭

8、腦中先構(gòu)思出下?；拇篌w結(jié)構(gòu)，有四角平臺(tái)、壓板槽、底板加強(qiáng)筋、側(cè)加強(qiáng)筋、導(dǎo)腿。選擇下?；牡酌鏋椴輬D附著面，初步生成的草圖如圖 1 所示。其中 1 是用于生成底板加強(qiáng)筋，先生成一長(zhǎng)方體，然后使用自定義特征(事先已經(jīng)做好，存在自定義特征庫(kù)中)。2 是用于生成導(dǎo)腿，關(guān)于YC 方向做鏡像，便得到兩個(gè)導(dǎo)腿。3 是用于生成四角平臺(tái)，4 是在四角平臺(tái)中挖空，用于減重。5 是用于生成側(cè)加強(qiáng)筋，然后在xC 方向做陣列，再關(guān)于xC 做鏡像。6 是用于生成壓板槽(使用自定義特征)，然后方法同側(cè)加強(qiáng)筋。7 是用于生成側(cè)加強(qiáng)筋附著面。經(jīng)過(guò)鏡像和填補(bǔ)最后得到草圖形狀見(jiàn)圖 2。1.2.2 裝配和 WAW 技術(shù)模塊造形

9、完畢需要裝配成模板。UG 為建模提供了強(qiáng)大而有效的裝配功能，為了完美地實(shí)現(xiàn)參數(shù)化模板的目標(biāo)，模塊之間的裝配定位應(yīng)當(dāng)使用約束定位(Mte)，而且應(yīng)當(dāng)盡可能地使用 WAW技術(shù)，WAVE 技術(shù)的突出特點(diǎn)是它的相關(guān)拷貝功能。在壓形模板的設(shè)計(jì)中，上?；褪峭ㄟ^(guò)下?；鵚AVE 生成，秉著求同存異的原則，上?；龑?dǎo)腿外，與下?；嗤?，所以建立上模基座時(shí)，應(yīng)用 WAVE 技術(shù)，將下?；牟輬D抽取過(guò)來(lái)。這樣設(shè)計(jì)工作不僅簡(jiǎn)便，而且避免了大量的參數(shù)關(guān)聯(lián)。壓形模板的裝配樹(shù)和約束關(guān)系如圖 3 所示。然后裝配上相應(yīng)的標(biāo)淮件，最終得到的壓形模板如圖 4 所示?？梢钥闯鲞@一壓形模板已經(jīng)與真正的壓形模具相差不大了，模

10、具的基本結(jié)構(gòu)形狀已經(jīng)具備，必用的標(biāo)淮件已經(jīng)裝入，結(jié)合特定的用戶(hù)要求，只需作很小的改動(dòng)就可以成為一套真正可以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的模具。2 設(shè)計(jì)實(shí)例壓形模往往用于零件的初次成形，以某車(chē)型的翼子板壓形模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例說(shuō)明該壓形模板的使用情況。調(diào)出壓形模板，首先根據(jù)用戶(hù)要求確定的閉合高度和送料高度修改總裝文件中的對(duì)應(yīng)主控參數(shù)，然后設(shè)定其他主控參數(shù)。表 1為本次設(shè)計(jì)中確定的部分主控參數(shù)。設(shè)定壓形模板中主控參數(shù)的數(shù)值后，系統(tǒng)能夠根據(jù)模板中的約束和相應(yīng)計(jì)算公式，將模具中的其他尺寸參數(shù)確定下來(lái)，如加強(qiáng)筋個(gè)數(shù)、壓板槽間隔等；同時(shí)，導(dǎo)板、定位板等標(biāo)淮件的型號(hào)和起重棒等標(biāo)淮結(jié)構(gòu)的尺寸，也能夠根據(jù)模板中的公式和約束關(guān)系得到相應(yīng)的調(diào)整。通過(guò)對(duì)模板中主控參數(shù)的數(shù)值更新，得到了針對(duì)某一特定零件壓形工藝使用的模具，此時(shí)應(yīng)當(dāng)在 UG中觀察模具結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)中不盡合理的地方根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)改正。根據(jù)用戶(hù)給定的三維工藝型面，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚?，取代模板型面模塊中的預(yù)先給出的曲面(假想工藝型面)；這時(shí)，下模型體和上模型體中WAVE 所得的分模線、胚料線和型面的狀態(tài)是斷開(kāi)鏈接(broLen linked)，所以需要應(yīng)用 WAVE 技術(shù)建立新的聯(lián)系，即用新的分模線、胚料線和型面取代上、下模型體中分模線、胚料線和