沖壓模具CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)的研究對(duì)制造業(yè)的發(fā)展起至關(guān)重要作用.由于工程設(shè)計(jì)中的重復(fù)勞動(dòng)的大量出現(xiàn)，繁復(fù)的工程計(jì)算，成為各個(gè)工程設(shè)計(jì)中的常見間題。為更好的利用CAD軟件，有必要對(duì)其進(jìn)行零件的標(biāo)準(zhǔn)化，部件的通用化，典型零部件的參數(shù)化.實(shí)踐證明，三維設(shè)計(jì)是CAD應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)，且為了更有效發(fā)揮CAD系統(tǒng)的作用，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的專業(yè)化和用戶化. CAA是CATIA軟件包中的一個(gè)模塊，是IBM公司提供的用于CATIA二次開發(fā)的軟件工具，CAA語言用來創(chuàng)建類似FORTRAN一樣的程序，與CATIA系統(tǒng)集成由于CAA與CATIA緊密集成，所以利用CAA程序，可以完成與CATIA的各種交互操作。

    1 沖切模三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立

    程序參數(shù)化建模的優(yōu)勢(shì)在于方便靈活，對(duì)系統(tǒng)要求較低，適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程容易實(shí)現(xiàn)的零件，如銷釘
    直接系統(tǒng)建模，建立模型較為容易，但需要大量的建模工作，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但穩(wěn)定，變化可能少的零件，如側(cè)沖器等，是利用直接系統(tǒng)建模方法建立的.參數(shù)化系統(tǒng)建模可以利用系統(tǒng)的參數(shù)化功能，對(duì)建立的模型的表達(dá)式進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，適用于變化較隨意的零件，如凸模、模夾等。
    因此，結(jié)合具體要求，達(dá)到將盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)件納入標(biāo)準(zhǔn)件庫中，本系統(tǒng)的建模思想是對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行分析，決定采用哪一種建模方法，對(duì)不同的方法采用不同的實(shí)現(xiàn)步驟簡(jiǎn)單多變零件采用程序參數(shù)化建模，復(fù)雜少變零件采用直接系統(tǒng)建模，復(fù)雜多變零件采用參數(shù)化系統(tǒng)建模.不同建模途徑統(tǒng)一管理于CAA程序之下，集成在CATIA環(huán)境內(nèi).
    1. 1 沖切模具三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的實(shí)現(xiàn)方法
    根據(jù)前面對(duì)開發(fā)三維標(biāo)準(zhǔn)件庫方法的分析，結(jié)合具體要求，本系統(tǒng)中參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫的構(gòu)造過程是對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行分析，決定采用哪一種建模方法，對(duì)不同的方法采用不同的實(shí)現(xiàn)步驟.這里主要介紹參數(shù)化系統(tǒng)建模方法.
    程序參數(shù)化建模工作流程如圖1所示.直接系統(tǒng)建模的工作流程如圖2所示.
 

    本系統(tǒng)參數(shù)化系統(tǒng)建模法的參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫構(gòu)造過程分為如下幾步:
    1)建立標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化實(shí)體模型建立參數(shù)化模型的過程主要利用CATIA的功能來實(shí)現(xiàn).模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)是模型參數(shù)化的關(guān)鍵技術(shù)，在零件驅(qū)動(dòng)的前后只發(fā)生尺寸大小的變化，拓?fù)潢P(guān)系不變?cè)诹慵Ｐ椭校慵?shí)體及其尺寸，驅(qū)動(dòng)變量和參考變量等，分別對(duì)應(yīng)于CATIA的3種尺寸標(biāo)注方式①數(shù)值形式:以數(shù)值的形式表示尺寸;②變量名形式:給每個(gè)尺寸一個(gè)代號(hào)，按先后標(biāo)注用d0，d1，…dn。表示;③方程形式:如d3 =d1,
    模型實(shí)體決定了零件的拓?fù)潢P(guān)系，常量尺寸為模型中不變的約束，驅(qū)動(dòng)變量為取一定數(shù)值的可變約束，參考變量是驅(qū)動(dòng)變量的運(yùn)算組合.模型驅(qū)動(dòng)只直接改變驅(qū)動(dòng)變量的取值，參考變量根據(jù)驅(qū)動(dòng)變量的變化自動(dòng)更改.造型軟件根據(jù)模型實(shí)體造型過程和新的變量取值重新計(jì)算，從而得到新的零件.
    2)讀人相關(guān)參數(shù)值參數(shù)數(shù)據(jù)組織即根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)的特點(diǎn)，研究出合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述標(biāo)準(zhǔn)零件的參數(shù)數(shù)據(jù)，可將參數(shù)數(shù)據(jù)分成兩大類:①主參數(shù)類(單參數(shù)類)，其標(biāo)準(zhǔn)零件的參數(shù)數(shù)據(jù)中產(chǎn)生決定性參數(shù)只有一個(gè)，當(dāng)其主參數(shù)確定下來之后，相應(yīng)的其他參數(shù)便全部確定下來了.②主參數(shù)、次主參數(shù)類(雙參數(shù)類):這類零件除具有一個(gè)主參數(shù)之外，還存在一個(gè)與主參數(shù)系列相對(duì)應(yīng)的次主參數(shù)組，在確定了主參數(shù)之后，次主參數(shù)只能確定一個(gè)取值的范圍，只有確定了次主參數(shù)的值之后，零件的所有組成參數(shù)才能全部確定下來.
    3)調(diào)人模型進(jìn)行裝配所有的模型都存放在一個(gè)路徑下，構(gòu)成一個(gè)庫文件，程序應(yīng)提供一個(gè)功能，自動(dòng)搜索所需的零件，并把它調(diào)人，安裝在相應(yīng)位置，
    4)輸出表達(dá)式文件由于CATIA系統(tǒng)有如下約定:調(diào)人的零件，表達(dá)式在原表達(dá)式基礎(chǔ)上加"單引號(hào)"和一個(gè)數(shù)字序號(hào)以區(qū)別，所以更改表達(dá)式要自動(dòng)提取這個(gè)數(shù)字序號(hào)
    5)按相關(guān)參數(shù)修改表達(dá)式按新表達(dá)式修改模型.參數(shù)化系統(tǒng)建模的工作流程如圖3所示.
 

 
    1. 2 系統(tǒng)集成
    標(biāo)準(zhǔn)件的管理界面的功能是用于實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)需要的標(biāo)準(zhǔn)件的種類的選擇，因此，需要在界面中能夠根據(jù)用戶的選擇顯示出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件的系列、規(guī)格、參數(shù)及各參數(shù)的意義，以供用戶確認(rèn).把所有函數(shù)都集成起來這樣，就形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的專業(yè)方向的函數(shù)庫.
    主應(yīng)用程序界面列出了所有的標(biāo)準(zhǔn)件的名稱的按鈕，點(diǎn)擊按鈕后進(jìn)人下一級(jí)對(duì)話框.這時(shí)顯示相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)信息及各參數(shù)的相關(guān)信息.然后再根據(jù)具體情況，提示用戶輸人相關(guān)的參數(shù)或選擇相應(yīng)的按鈕.
    在CAA語言中，提供了功能強(qiáng)大的人機(jī)交互語句，用戶可以利用CAA程序提供與系統(tǒng)對(duì)話的功能，完成交互操作所以這些管理的界面可以用標(biāo)準(zhǔn)件庫操作界面可以用CAA程序?qū)崿F(xiàn).VC對(duì)于編制應(yīng)用程序界面方面有其優(yōu)勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)信息用VC程序?qū)崿F(xiàn).
    對(duì)于圖形編輯、實(shí)體造型方面，CAA程序則顯得力不從心了因此，本系統(tǒng)采用CAA程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織、界面的制作、數(shù)據(jù)處理等工作，而對(duì)于實(shí)體造型，則在CATIA系統(tǒng)中進(jìn)行，這樣就可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，把3個(gè)系統(tǒng)集成，形成一個(gè)界面友好、功能強(qiáng)大的沖切模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng).
    2 沖切模三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的應(yīng)用實(shí)例
    以轎車控制臺(tái)左右側(cè)上橫梁加強(qiáng)板的產(chǎn)品數(shù)模為例，材料厚度為1mm.#p#分頁標(biāo)題#e#
    整套工序?yàn)樽笥壹Ｖ圃欤緦?shí)例為4/4沖孔工序，由于孔位及對(duì)孔徑的精確度要求，將沖壓方向進(jìn)行調(diào)整，使得5個(gè)安裝孔正沖外，斜面上的2個(gè)安裝孔需要吊沖來實(shí)現(xiàn)因此，模具的結(jié)構(gòu)為a大部分組成:①吊沖裝置，選用日本三協(xié)公司的標(biāo)準(zhǔn)件UCSMC50一30;②下模組件，下模座采用鑄造形式，在其上直接鑄出定位型面，在沖孔位置安裝凹模鑲套、廢料盒，導(dǎo)向位置安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)滑板(由標(biāo)準(zhǔn)件庫提供);③壓料板組件，采用基體鑄造、壓料面鑲
塊形式，壓料板與上模座之間由導(dǎo)滑板導(dǎo)滑，并用側(cè)銷連接，彈性卸料元件采用彈簧預(yù)壓組件(由標(biāo)準(zhǔn)件庫提供);④模座組件，采用鑄造形式，在其導(dǎo)滑腿上安裝導(dǎo)向裝置導(dǎo)套及導(dǎo)板，在凸臺(tái)上安裝墊板、凸模、模夾及螺釘、銷釘(由標(biāo)準(zhǔn)件庫提供).
    首先，定位型面及定位體的設(shè)計(jì).將產(chǎn)品數(shù)模另存為下模零件設(shè)計(jì)的Part文件，利用CATIA的自由曲面建模功能，將產(chǎn)品數(shù)模型面按定位需要進(jìn)行順延和剪切，然后進(jìn)行縫合.用實(shí)體造型功能在需要位置給出定位體需要尺寸的方體，用縫合后的曲面將方體上部剪切掉，所需要的定位體實(shí)體設(shè)計(jì)完成.然后CATIA的實(shí)體建模功能和特征建模功能設(shè)計(jì)出下模實(shí)體模型的基本形狀，如圖4 ,5所示.
    下模組件是由下模體和一些標(biāo)準(zhǔn)件組成、可以利用沖切模CAD系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)件庫直接生成實(shí)體模型，進(jìn)行裝配.若在導(dǎo)向位置上安裝導(dǎo)滑板，首先將當(dāng)前工作坐標(biāo)變換到安裝位置上，然后就可以在標(biāo)準(zhǔn)件庫中調(diào)用所需安裝的標(biāo)準(zhǔn)件了.
    打開File--.Execute CATIA/Open-CAA選擇標(biāo)準(zhǔn)件種類的系統(tǒng)界面，如圖5所示.單擊導(dǎo)滑板圖標(biāo)后，進(jìn)人標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)選擇系統(tǒng)界面，如圖6所示
 

    單擊確定后，出現(xiàn)輸入?yún)?shù)的對(duì)話框，如圖7所示，輸人長(zhǎng)150、寬l00，單擊確定后，完成標(biāo)準(zhǔn)件導(dǎo)滑板的安裝.
 

    其他標(biāo)準(zhǔn)件的安裝過程與導(dǎo)滑的安裝過程一致.裝人標(biāo)準(zhǔn)件后的下模組件實(shí)體模型如圖8所示.
 

    3 結(jié)論
    從產(chǎn)品數(shù)字化定義到應(yīng)用數(shù)字化裝配技術(shù)，模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)正由2D輔助設(shè)計(jì)逐步走向3D主流設(shè)計(jì)的數(shù)字化時(shí)代.現(xiàn)在各種專業(yè)化的3D設(shè)計(jì)軟件越來越成熟和多樣化，單位使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并采用部分單位的特有標(biāo)準(zhǔn)件.通用零部件/標(biāo)準(zhǔn)件的廣泛使用，使標(biāo)準(zhǔn)件庫的開發(fā)己成為我們所研究實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)目標(biāo).該庫升級(jí)后將更加智能化，并可與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等全文數(shù)據(jù)庫集成，使二維信息與三維信息互通，查詢標(biāo)準(zhǔn)件的非參數(shù)化屬性等.本文所開發(fā)的沖切模三維標(biāo)準(zhǔn)件庫只是模具CAD的一個(gè)重要的組成部分.模具CAD應(yīng)向智能化方向發(fā)展，建立模具知識(shí)庫、典型結(jié)構(gòu)庫，逐步完善模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng).