冲模铸造模架三维参数化模架库

毕业设计(论文)开题报告

题目：冲模铸造模架三维参数化模架库及

其标准件库构建

1文献综述

1.1引言

冲压是一种应用广泛的金属加工方法，它建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工以获得所需的零件。冲模是冲压生产的主要工艺装备，冲压产品的表面质量，尺寸精度以及冲压生产效率和经济效益等均与冲压工艺规划和模具结构的合理性密切相关。

一般模具的结构包括模架和模芯等，模架指的是由上、下模座、导柱、导套等组成的模具导向装置。其主要作用是把模具及工作零件联结起来，以保证模具工作部分在工作时有一个确定的相对位置。而模架根据导向精度可以分为滑动导向模架和滚动导向模架。每一种模架根据导柱的不同位置，又可以分为对角导柱模架，后侧导柱模架，中间导柱模架，以及四导柱模架四种,结构如图1所示。

图1模架结构图

根据模架材料的不同，又可以分为冲模铸造模架和钢板模架。通常标准模架多采用铸铁铸造，长度超过350mm一般用钢板，还有些须控制模具重量的高速模具也用铝合金材料。铸造模架的结构相对比较复杂，而钢板模架的成本也比铸造高一些。

1.2参数化设计的发展现状

从产品没计到制造的整个过程中，尤其在产品设计的初步阶段，产品的几何形状和尺寸不可避免地要反复修改、协调和优化。如果利用CAD软件进行非参数化建模，那么即使要改变图形的一个尺寸或结构，也要修改原模型，甚至要重新建模。但是，如果利用数值驱动零件的特征尺寸，在进行产品系列设计时，只需要添加或修改相关参数即可改变零件的模型，从而实现快速修改原模型或设计新零件的目的。参数化设计技术已经较为成熟，现今流行的三维造型软件大都提供了参数化设计的功能。参数化设计可以大大提高产品设计的效率，同时可以有效保证产品模型的安全可靠性。尤其对于形状比较定型的零件，通过对设计变量的修改来驱动生成新零件，可以高效完成模型修改和建模。

参数化是新一代智能化、集成化CAD系统的核心技术之一。在新产品的开发制造与实际设计过程中，产品结构基本形式在大部分的情况下不会有太大的改变，用参数化造型技术可以很快开发出系列新产品。对于不同尺寸形式的冲模模架而言，尽管有各种各样的区别，但在一定形状的基础上，对结构和局部零件进行修改，其整体结构基本上是类似的。基于这种情况，冲模模架的参数化设计就有很大的实用性和必要性。一方面可以大大减少建立各种模架装配模型的工作量；另一方面可以方便、快捷地在已有模架的基础上作出修改，得到新模架。缩短模架的开发周期，提高产品的市场竞争力。

1.3参数化设计的主要技术构成

1.3.1基于特征的参数化设计

基于特征的参数化设计是将特征造型技术与参数化技术有机结合起来的一种建模

方法，主要是将参数化设计的思想用到特征造型技术中，用尺寸驱动或变量设计的方法实现参数化特征造型。它是参数化设计的一种最基本和最重要的方法。

1.3.2基于草图的参数化设计

目前三维CAD设计系统都采用了特征建模技术，但是在实际应用中，有些产品模型并不容易或不能运用特征描述，这就需要利用草图创建参数化截面，然后通过对截面进行拉伸、旋转或扫掠等操作得到相应的参数化实体模型。

1.3.3基于装配的参数化设计

基于特征或草图的参数化设计可以完成体素特征明确、定位关系简单的零件的参数化建模，但无法实现部件的整体参数化设计以及复杂零部件的参数化建模。基于装配的参数化设计将装配关系引入参数化设计中，在参数化的零部件的基础上，利用装配关系进行零部件间的约束，并建立零部件间设计变量的函数关系，通过对设计变量的管理，实现了零部件间尺寸的联动，最终实现了复杂零件以及整个部件的参数化设计[11]。

参数化设计主要有程序驱动法和尺寸驱动法两种，程序驱动法是将设计过程的所有关系式融入应用程序中，然后在程序的控制下，顺序执行这些设计表达式，通过与用户的交互完成设计工作，这一方法的主要特点是：如果要修改图形，一般要重新运行一遍应用程序，当应用程序输入不同值，便生成不同的图形。尺寸驱动是指在保持零件结构不变的情况下，将零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值，便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在定义一个典型零件时，不必考虑零件中几何元素的准确位置，而只需保证其拓扑结构正确，同时进行必要的尺寸参数标注，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的零件族，它在零部件的重新生成与修改方面显示出极大的方便性。尺寸参数驱动法的基本原理是采用三维模型与程序控制相结合的方式。原始特征模型不是由程序创建，而是利用交互方式生成。在已创建的原始特征模型基础上，进一步根据特征的设计要求建立一组可以完全控制原始特征模型形状和大小的设计参数。利用参数化特征造型方法可以实现修改参数尺寸得到不同尺寸的标准零件。参数化造型方法提供了构造标准件库的先进手段，使得设计的零件具有可重复使用。

1.4相关CAD平台的使用情况

中南大学机电学院的陈岳坪，罗意平，杨岳，王平安利用SolidWorks2000提供的基于特征造型的参数化造型功能，以为Visual C++开发工具，使用Access数据库对模具标准件的所有数据进行管理，开发了一个冲压模具三维标准件图形库管理系统，它可根据用户选定的参数自动生成标准件并可将其插入到三维模具装配图中[5]。

陕西理工学院机械工程学院的宋春明，张士勇，针对冲压模具设计时需要大量调用标准模架这一特点，以VB为开发工具，基于三维设计软件SolidWorks进行二次开发。开发了一套冲压模具标准模架库系统。可以在VB环境下应用ADO技术检索模架标准件数据库并对标准件模型库中的相应模型进行尺寸驱动[7]。

沙洲职业工学院的金捷以Pro/E软件为基础，利用族表技术来实现标准模架库的开

发。使模架库的建立更加简单化，大大提高设计效率，进而缩短了产品的开发周期[8]。

同时还有很多利用UG进行模架的参数化设计。基于UG的三维参数化标准件库的建立思路大致分为两种：一种是利用UG提供的参数化功能模块建立各种三维标准件的参数化模型（模板零件），设置参数之间的关系，提取控制零件尺寸的参数，实现模型的尺寸驱动。这种方法要求建模之前仔细分析同系列标准件的特点，并能熟练运用UG参数化功能模块创建参数化模板零件。另一种是利用UG提供的的二次开发工具开发应用程序实现三维参数化标准件库的建立，即利用UG提供的二次开发工具，通过编程来实现三维标准件的参数化建模和参数化驱动程序[2]。

1.5结语

模具以及模架的设计开发过程中，会用到大量的常用零部件，其中大约30％~70％的零件是标准件或通用件，这些零件大多具有相同或相似的外形特征，只是尺寸规格有所不同，因此，建立这些零部件的标准库，不但可以花费较少的时间完成模具的设计，解除繁琐的重复绘制工作，而且能保证标准件的重复绘制精度，提高设计效率。

1.6参考文献

[1]周树银.冲模标准模架库建模方法及应用研究[硕士学位论文].天津大学，2006

[2]严婷.基于UG的三维参数化标准件库的研究与开发[硕士学位论文].华中科技大学，

2007

[3]张桂侠，朱家诚.基于UG的参数化零件模型库的创建.机械工程师,2008，(7)，144~146

[4]郑剑飞.冲模设计中的知识集成技术研究[硕士学位论文].上海交通大学，2004

[5]陈岳坪，罗意平，杨岳，王平安.SolidWorks环境下冲模CAD三维标准件库的开发.

锻压技术,20029(5),49~64

[6]任在刚.基于UG轻型货车车身造型元素参数化设计[硕士学位论文].山东理工大

学,2006

[7]宋春明，张士勇.基于SolidWorks的冲压模具标准模架库设计.制造技术与机床，

2010(11),133~135

[8]金捷.基于Pro/E的冲模标准模架库的建立.计算机应用，2010(5),99~103

[9]刘晶磊，杨中平，候善坤.基于UG的三维标准件库的开发.机械，2004,31(10)，12

[10]刘莉.基于UG平台模具三维模架库建立方法的研究.机械工程师，2008