拉伸模自动设计系统

附件1：外文资料翻译译文

拉伸模自动设计系统

3.3.知识基础

知识基础包括设计过程和设计准则。设计过程为每一个子组件进行大体的设计和建模流程。设计准则用来确定每个子组件的数量，位置和大小。

在设计知识基础里，模具系统地分为组件和子组件；33个子类别的42种不同类型列在我们的系统里。对各种各样子组件之间关系的理解对于为每个子组件获取一个适当的设计流程是至关重要的。为子组件的详细建模过程以及几何操作在这些程序中的使用在知识基础里是有效的。此外，设计指南和三维图形随着设计参数以逐项文字和公式的形式存储为电子书，用来培训，调试以及参考。

3.4.设计数据库

设计数据库提供子组件和冲压机的规格。子组件规格指定每个子组件的大小，而冲压机指定上下模板的大小，模具高度的最大值和最小值，最大模具宽度，以及T槽和垫脚孔和垫脚杆的位置和大小。设计数据库有44种子组件设计规格，分为33种类别。各组件的设计规格以二维图表的形式表达。另外每个图表跟随一个用来概述相关形状参数和标准尺寸的表格。设计数据库提供四套以二维图表表达的印刷机规格。为了便于检修，所有设计数据库的信息都以电子书的形式存储起来。

3.5.计算机辅助设计软件

我们的系统是在Windows XP操作系统基于CATIA V5计算机辅助设计软件开发的。这个系统是在个人计算机上使用而设计的，并且是在使用CATIA软件建立的单元下开发的。部件设计的模数对于构造三维模型程序的控制和执行是可靠的。因此这个单元是用来构建推断坐标的。这个知识顾问单元允许使用者把相关的知识嵌入设计之中，从而可以提高设计工程师的效率。子组件选择器利用公式编辑和规则编辑功能能，而状态计算器利用设计表格功能。自动化技术和脚本单元为计算机辅助设计软件提供一个可以用户定制的界面。模型发生器利用VBA为发生实体模型编写程序。用户界面同样可以利用VBA来构建包括文字数字和图形的输入界面。

4.建模过程的自动化设计系统

该系统是建立在CATIA的CAD系统之上并且利用CATIA的各种内置的模块。一旦用户输入设计信息，我们的系统就能以高效的，灵活的方式自动生成图纸模具的主要组成部分的实体模型设计。图5显示了建模过程。建模过程的每个步骤在下面几个部分会详细介绍。

4.1模具结构分析

汽车行业的拉伸模是非常大的并具有非常复杂的结构。并且每个子组件有它自己拥有的功能。因此，在开发设计系统之前，我们收集了各种汽车金属薄板的拉伸模的结构，并且分析它们的架构和功能。图6显示了一个基于它们功能的典型的拉伸模子部件的分类。

参数化模具设计系统把一个模具的常变化的尺寸规格看作是参数，并且用赋给各个参数适当的值来产生最后的设计，而这些参数是基于采自设计方针和详细说明书的设计公式，规定参数以及表格。但是某些数据和子组件，就像冲压机，挂钩，导架，以及制动器部位，因为它们的多样的结构，不能仅仅依靠改变它们的设计参数来设计。因此，我们为拥有同样功能的所有子组件提前建立一个样本模具的界面和结构，这些功能是基于设计方针和详细说明书。

4.2.设计程序标准化

设计过程标准化的目的是为了给设计模具提供一个有规律的方式。因为CAD系统拥有它自己的模型建立程序，设计子组件的规格和位置还不能确定，直到某些子组件的规格和位置已经确定不变。一个标准的设计流程，就像图7显示的那样，是基于各个子组件的设计方针和详细说明书以及这些子组件的因果关系产生的。这个标准的程序是用来引导样本模具的主要组成部分的设计，例如它们的结构和最初的规格，以及在一个主要组成部分上的最初规格和位置。

4.3.样本模具构造

一旦获得了标准的设计程序，一个基于设计程序的特征层次图和样本模具就建立了，就像图8和9显示的那样。一个典型模具的外貌是由几千个表面组成的。为了确保样本模具的稳定性，就用简单模具的表面来构成样本模具。由于拉伸模的不同子组件拥有同样的功能，所有同样功能的合适子组件结构必须在建立样本模具的时候预先建立。当建立一个模具的实体模型时，仅仅被选的子组件应该正式建成了。所有没有被选中的子组件应该停止使用。

图8拉伸模的层树图

图9样板模具

当构建样本模具的时候，设计工程师应该利用所有可以利用的参数和预先设定的规格。参数的数量对设计灵活性有着直接的影响。在大多数情况下，在设计过程中减少参

数的数量这使得程序更加简洁。因此，对于整个设计过程，适当数量的参数是至关重要

的。所有变化的尺寸被视为参数，参数的值可以根据设计要求而改变。由于尺寸参数的值不能非正的，所有可能的情况应该加以考虑以避免任何潜在的问题，尤其是各种子组件之间有因果关系。

4.4.参数设置

在我们的自动设计系统有几百个参数，它要求一个系统地命名方案，这样参数可以很好的被管理以便编码和调试。在我们系统中使用的参数名称由两部分组成：部分属于该参数的名称，部分是维度的名称。

基于参数的功能，它们可以分为形状参数和位置参数。形状参数可以进一步划分为独立参数和相关的参数。独立参数仅仅需要满足设计方针，而相关的参数是由双方的设计规范和任何有关独立的参数决定。以图3所示的螺栓型钩作为例子，钩子的螺栓直径，d，是一个独立参数，而其他量例如Y，X，r，t，l和R，是相关的参数。

4.5.方案

一旦参数已经确定，各参数之间的关系需要基于设计准则和详细说明书的制定。这些关系进一步转化成为方案。方案分成三个层次用来方便设计过程。

以螺栓型钩作为例子，第一层的目的是选择基于设计准则的子组件。这一层方案利用两个CATIA V5内置的规则编辑器和公式编辑器模块，来把设计准则分别转化成为约束和公式，用来确定子组件的数量，位置和规格，如图10所示的a和b。

这个方案的第二个层次是为计算模具的形状参数的值负责。这个层次利用CATIA V5内置的模块，用来构建基于各子组件设计规范的模具的设计表格。因此，方案的这个层次可以使用设计表格和相关的独立参数来确定相关的参数，如图10c所示。

这个方案的第三个层次是用来构造模型。用VBA写的，方案的这个层次用来提供一个基于上述两个层次的类型和规格的子组件建模程序，如图10d所示。