汽車覆蓋件拉延模設(shè)計(jì)論文

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基于UG的汽車覆蓋件拉延模結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)‘ 摘要」闡述了汽車覆蓋件拉延模結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè) 計(jì)的意義，介紹了UG軟件在汽車覆蓋件拉延模結(jié)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，說(shuō)明UG三維建模功能可以滿 足現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)汽車及蓋件拉延模的快速響 應(yīng)的要求。 關(guān)鍵詞:汽車祖蓋件參數(shù)化設(shè)計(jì)拉延模 Unigraphics(簡(jiǎn)稱UG)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊 密集成的、面向制造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高 端軟件。其功能覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，即覆蓋 了從概念設(shè)計(jì)、功能工程分析到制造的過(guò)程，在航空、 航天、汽車、機(jī)械、模具和家用電器等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 非常廣泛。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過(guò)程 的組合，顯著地改進(jìn)了如汽車、航空、機(jī)械等工業(yè)的生 產(chǎn)率[‘】。 在汽車覆蓋件中，特別是中高檔轎車覆蓋件中，小 批量、個(gè)性化、表面精度高的產(chǎn)品較多，且更新?lián)Q代周 期越來(lái)越短，因而對(duì)汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造的 要求也越來(lái)越高。本課題利用UG的三維建模功能對(duì) 汽車覆蓋件的拉延模進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)，以滿足汽 車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)效率。 1筱蓋件拉延模結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)的意義 汽車搜蓋件是指覆蓋件發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、構(gòu)成駕駛室 和車身的薄鋼板的異形體的表面零件和內(nèi)部零件(分 別稱為外覆蓋件和內(nèi)覆蓋件)，如載重汽車的車前板和 駕駛室，小客車的車前板和車身等。覆蓋件的可見(jiàn)表 面一般都帶有裝飾性，除考慮好用、好修、好造型外，還 要力求美觀大方。因而，汽車覆蓋件與一般沖壓件相 比，具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、表面質(zhì)量高等 特點(diǎn)[2〕。所以，汽車覆蓋件沖壓成形是一個(gè)幾何非線 性和復(fù)雜工藝條件的大變形力學(xué)問(wèn)題[’]。 在汽車覆蓋件中不同程度地存在系列化的問(wèn)題， 雖然汽車型號(hào)各不相同，但對(duì)各種型號(hào)汽車的車身、車 門等覆蓋件而言，均具有幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同或相似的 特征。只是由于曲面形狀不同，覆蓋件模具設(shè)計(jì)人員 常因不同的曲面形狀而重復(fù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在uGH設(shè)計(jì) 領(lǐng)域，可以在這方面完成參數(shù)化的設(shè)計(jì)。首先用成組 技術(shù)對(duì)汽車覆蓋件進(jìn)行分類，例如可分成車門類、發(fā)動(dòng) 機(jī)蓋類等，然后分別創(chuàng)建各類覆蓋件典型結(jié)構(gòu)拉延模 的參數(shù)化數(shù)模。需要說(shuō)明的是，不能用車門類覆蓋件 模具來(lái)生成發(fā)動(dòng)機(jī)蓋類的拉延模，因?yàn)樗鼈冎�間的幾 何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相差太大。通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)，可建立筱蓋 件與拉延模之間的關(guān)聯(lián)改變關(guān)系，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周 期。一般而言，模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化，拉延模設(shè) 計(jì)的規(guī)范化、智能化和模具結(jié)構(gòu)的典型化、通用化是模 具cAD/CAE/CAM一體化的關(guān)鍵〔4〕。拉延模結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的基本流程如圖1所示。 2創(chuàng)建參數(shù)化的覆蓋件拉延模 2.1拉延模的結(jié)構(gòu)分析 創(chuàng)建參數(shù)化的拉延模之前，應(yīng)對(duì)該模具進(jìn)行深入 的分析，搞清該拉延模由哪幾個(gè)零部件組成，它們之間 的相互關(guān)系如何。必須建立清晰的設(shè)計(jì)意圖川，這將 決定如何使用建模和裝配策略。在覆蓋件拉延模參數(shù) 化設(shè)計(jì)中，主要考慮的是凸模和凹模曲面形狀如何與 覆蓋件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，即當(dāng)覆蓋件曲面形狀發(fā)生變化 時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的凸模和凹模的型面也將隨之改變。此 時(shí)還應(yīng)考慮壓邊圈的型面也將隨著覆蓋件的工藝補(bǔ)充 面的形狀而改變。這種變化與模具的總體尺寸關(guān)系不 大，模具的總體尺寸可通過(guò)修改特征表達(dá)式的值來(lái)改 變，使之達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。通常在建立裝配圖時(shí)，采用 混合裝配的方式，即先創(chuàng)建幾個(gè)主要部件的模型，然后 再將其裝配在一起，最后在裝配中設(shè)計(jì)其他部件。這 樣可充分地將UG的表達(dá)式和UGWAVE技術(shù)接合 起來(lái)，更方便地實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。 2.2創(chuàng)建參數(shù)化的主要部件實(shí)體 這里講的參數(shù)化實(shí)體創(chuàng)建過(guò)程是指利用UG系 統(tǒng)，建立某類覆蓋件典型的拉延模部件的參數(shù)化。在 此，主要考慮凸模、凹模以及壓邊圈的型面隨覆蓋件 (包含增加的工藝補(bǔ)充面)的變化而改變的參數(shù)化，即 當(dāng)修改或更換覆蓋件時(shí)，其模具的型面能相應(yīng)地變化。 現(xiàn)以汽車面罩骨架上橫梁拉延模的凸模為例來(lái)說(shuō) 明該參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法和步驟。 (l)調(diào)入該面罩覆蓋件1的工藝數(shù)模(圖2)，從 TOOL中選擇ASSEMBLYNAVIGATOR項(xiàng)，打開(kāi) wAVEMODE。只有在打開(kāi)該項(xiàng)后，在修改覆蓋件數(shù) 模時(shí)，由該覆蓋件產(chǎn)生的凸模、凹模以及壓邊圈才會(huì)產(chǎn) 生相應(yīng)的變化。 (2)在基準(zhǔn)面中草繪出凸模外輪廓的圖形，注意此 時(shí)草繪的圖形應(yīng)與覆蓋件上輪廓對(duì)應(yīng)。 (3)以此基準(zhǔn)面上的輪廓線作為拉伸對(duì)象，拉伸出 穿超該覆蓋件的一個(gè)實(shí)體，此時(shí)若拉伸出的不是實(shí)體 而是曲面，說(shuō)明第2步操作中的曲線是一條不封閉的 曲線，應(yīng)修改曲線使之封閉。 (4)進(jìn)行剪切實(shí)體操作。選擇剪切實(shí)體命令，以第 3步中的實(shí)體作為剪切對(duì)象，按中鍵確定，選擇覆蓋件 作為剪切面，單擊OK，然后確定正確的剪切方向，將 該覆蓋件隱藏或?qū)⑵湟频絼e的圖層中使之不可見(jiàn)，現(xiàn) 在就可清楚地看到凸模的實(shí)體曲面形狀了。 (5)按設(shè)計(jì)的需要進(jìn)一步完善凸模，一個(gè)參數(shù)化的 凸模就產(chǎn)生了，如圖3所示。 以相同的方法，可以完成拉延模中其他一些重 部件(如凹模、壓邊圈)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 到目前為止，已將與覆蓋件有關(guān)的部件建立完成， 下面就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行換面或編輯曲面，使之變 成另一個(gè)零件。具體操作步驟如下: (1)打開(kāi)該凸模文件，調(diào)人另一個(gè)覆蓋件2的數(shù) 模，如圖4所示，將這個(gè)覆蓋件定位于該凸模的對(duì)應(yīng)上 方，并在PARTNAVIGATOR中將覆蓋件2的所有特 征調(diào)到剪切實(shí)體特征之前。 (2)在PARTNAVIGATOR中雙擊剪切實(shí)體的菜 單，出現(xiàn)換面對(duì)話框，選擇換面操作，單擊OK，選擇粗 蓋件2并確定正確的剪切方向就可實(shí)現(xiàn)覆蓋件型面的 更換，使其凸模的刑面隨覆蓋件的變化而改變 (3)對(duì)該l，，l模加以適‘，i的修改和調(diào)整.就;，J得少IJ符 合覆蓋件2所需的凸模，如圖5所示 當(dāng)覆蓋件1的變化較少，只需在原有覆蓋件上作 一定修改時(shí)，該凸模也會(huì)隨之變化。汽車覆蓋件數(shù)模 是由許多小曲面組合而成的，因而在修改前首先在 MODELNAVIGATOR中找出需要修改的那塊曲面， 然后單擊右鍵彈出一個(gè)對(duì)話框，從中選擇修改命令，根 據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行修改。曲面修改完畢后將毛坯隱藏就 可看出凸模也隨之發(fā)生了變化。如果發(fā)現(xiàn)凸模沒(méi)有變 化，這可能是由于在修改覆蓋件數(shù)模時(shí)沒(méi)有打開(kāi) WAVEMODE，只需將其打開(kāi)重新修改就可以了。 享、繼承和變更，因而這種設(shè)計(jì)方法適用于有經(jīng)驗(yàn)的技 術(shù)人員從事基于參數(shù)化技術(shù)設(shè)計(jì)，特別適用于團(tuán)隊(duì)間 的并行設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)。 這里所介紹的汽車覆蓋件拉延模的裝配采用混合 方式，其一般步驟是先調(diào)人覆蓋件數(shù)模，然后再依次調(diào) 人凸模、凹模、壓邊圈，在調(diào)人這些零部件時(shí)，應(yīng)注意將 POSITIONING項(xiàng)設(shè)為ABSOLUTE，這樣UG在裝配 時(shí)會(huì)自動(dòng)地將凸模、凹模、壓邊圈與覆蓋件裝配到一 起。該模具中的其他零部件的裝配可以用MATE來(lái) 定位，也可用UGWAVE技術(shù)來(lái)完成。在這里所敘述 的裝配過(guò)程中，應(yīng)優(yōu)先選擇UGWAVE，因?yàn)樵摦a(chǎn)品設(shè) 計(jì)技術(shù)可提升參數(shù)化建模技術(shù)到更高級(jí)的系統(tǒng)與產(chǎn)品 設(shè)計(jì)。它的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的獨(dú)特概念代表一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的設(shè) 計(jì)方法。圖7和圖8是兩個(gè)相似的汽車覆蓋件數(shù)模用 參數(shù)化的方法設(shè)計(jì)而獲得的拉延模形狀。 3UG裝配的創(chuàng)建 UG中的裝配模塊能夠快速組合零部件成為裝配 體，還可以參照其他部件進(jìn)行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。在UG 的裝配方式中提供了3種方式(自頂向下、自底向上、 混合裝配)。通常采用混合裝配，也就是將自頂向下和 自底向上的裝配方式結(jié)合在一起的裝配方法。所謂自 頂向下的裝配是指在裝配級(jí)中創(chuàng)建其他部件模型時(shí)， 采用在裝配部件的頂級(jí)向下產(chǎn)生子裝配和部件的裝配 方法，見(jiàn)圖6[5];而自底向上裝配是先創(chuàng)建部件幾何模 型，再組成子裝配，最后生成裝配部件的裝配方 UG中自頂向下的裝配方式與真正的設(shè)計(jì)概念一 致，其最末端是零件。它們可以建立在它們所屬的最 低級(jí)的部件內(nèi)，在這種裝配中，子裝配及零件都裝配在 同一基準(zhǔn)即頂層基本骨架上。頂層基本骨架的引人能 夠?qū)崿F(xiàn)從產(chǎn)品到模具整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中信息的傳遞、 享、繼承和變更，因而這種設(shè)計(jì)方法適用于有經(jīng)驗(yàn)的技 術(shù)人員從事基于參數(shù)化技術(shù)設(shè)計(jì)，特別適用于團(tuán)隊(duì)間 的并行設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)。 這里所介紹的汽車覆蓋件拉延模的裝配采用混合 方式，其一般步驟是先調(diào)人覆蓋件數(shù)模，然后再依次調(diào) 人凸模、凹模、壓邊圈，在調(diào)人這些零部件時(shí)，應(yīng)注意將 POSITIONING項(xiàng)設(shè)為ABSOLUTE，這樣UG在裝配 時(shí)會(huì)自動(dòng)地將凸模、凹模、壓邊圈與覆蓋件裝配到一 起。該模具中的其他零部件的裝配可以用MATE來(lái) 定位，也可用UGWAVE技術(shù)來(lái)完成。在這里所敘述 的裝配過(guò)程中，應(yīng)優(yōu)先選擇UGWAVE，因?yàn)樵摦a(chǎn)品設(shè) 計(jì)技術(shù)可提升參數(shù)化建模技術(shù)到更高級(jí)的系統(tǒng)與產(chǎn)品 設(shè)計(jì)。它的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的獨(dú)特概念代表一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的設(shè) 計(jì)方法。圖7和圖8是兩個(gè)相似的汽車覆蓋件數(shù)模用 參數(shù)化的方法設(shè)計(jì)而獲得的拉延模形狀。 4結(jié)束語(yǔ) 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù) 的采用不僅代表著企業(yè)的技術(shù)形象，也越來(lái)越能為企 業(yè)降低成本、提高生產(chǎn)率提供重要手段[“}。利用uG 的三維造型及裝配功能來(lái)建立汽車覆蓋件拉延模的參 數(shù)化結(jié)構(gòu)，最終構(gòu)造出的三維裝配體可以真實(shí)反映零 件之間的裝配關(guān)系，并可得到有關(guān)的質(zhì)量、重量等物理 參數(shù)，使得汽車覆蓋件拉延模的設(shè)計(jì)與制造變得非常 方便和快捷。即當(dāng)某類汽車覆蓋件的外形發(fā)生變化 時(shí)，其參數(shù)化的結(jié)構(gòu)能迅速地改變?yōu)榕c之相對(duì)應(yīng)的拉 延模，并且UG也能夠?qū)崿F(xiàn)與大多數(shù)CAD軟件之間圖 形格式的相互轉(zhuǎn)換，因此，在工業(yè)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)UG汽 車覆蓋件拉延模結(jié)構(gòu)參數(shù)化是極具意義和實(shí)用價(jià)值 的。 參考文獻(xiàn) 1張廣禮，張鵬，洪雪 . 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回答者：pvxq8702016-03-08 00:00