Pro/E 參數化技術在衝壓模CAD中的應用

1 　引言

計算機輔助設計軟體Pro/ E 是一個參數化的實體造型軟體,不但能生成真實的幾何形體,還可進行精確的模型分析,運動分析,干涉檢查等。Pro/ E 的參數化特徵造型技術大大減輕了設計人員的繪圖工作量,提高了產品設計的效率和質量,利用Pro/ E相應的開發工具及技術開發衝壓模具計算機輔助設計(CAD) 系統,可實現零件設計、裝配設計、加工設計等同時進行,從而達到縮短模具的生產製造周期,提高產品質量的目的。

2 　Pro/ E參數化技術在衝壓模具CAD 系統中的應用

Pro/ E 軟體在提供強大的設計、分析、製造功能的同時,也為用戶提供了多種參數化設計開發工具。衝壓模具中既包含大量的標準件和常用件,也包含一些專用件,在對零件進行設計和應用時,應用Pro/E 的二次開發工具,如族表( Family Table) , Pro/ Pro2gram ,Pro/Toolkit 等進行開發,可以高效快速地進行設計。

2. 1 　基於Pro/ E 的參數化設計開發步驟

基於Pro/ E 的參數化設計開發一般有3 個步驟: 利用Pro/ E 的實體造型及參數驅動功能,進行零件的建模; 對所建的模型進行參數、以及參數間關係設定,從而滿足參數驅動的需要—利用工具菜單中的關係下拉菜單進行; 利用Pro/ E 提供的工具進行參數化設計開發。

2. 2 　參數化設計開發及應用

(1) 族表技術的應用

在零件設計時,如果某些零件結構一樣,只是尺寸不同,那麼這些零件就不必一一單個建立,可建立一個父零件,定義各個控制零件形狀大小的參數,在設計時通過改變各個參數的值來得到所需要的衍生件,從而建立一系列的零件,這些零件組成的集合稱為族表。由於標準件的結構形狀和尺寸都已經標準化,故模具設計系統中的標準件庫採用族表技術開發,從而方便快捷地達到設計目的,圖3 為利用族表設計零件的界面。在建立父零件時應注意以下2 個問題:

父零件一般採用同類型標準件中尺寸最大的標準件。

父零件應包含同類型標準件的所有特徵

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(2) Pro/ Program技術的應用

Pro/ Program是一個記錄模型建立過程的文件,它記錄著模型產生的步驟和條件,包括所有的特徵的建立過程、參數、尺寸和關係式等模型信息,系統將建立的每個特徵的信息寫到程序中,用戶可以通過編輯非常簡單的程序語言改變零件的特徵。通過「program」可以控制零件中特徵的出現與否,尺寸的大小和裝配件中零件的出現與否,零件的個數等,從而很方便地設計一系列不同的產品。由於常用件的結構形狀和尺寸比較相似,故採用Program 技術進行模具設計系統中常用件庫的開發。

Pro/ Program程序由5 個部分順序構成:程序標題、輸入提示信息、輸入關係式、添加特徵(或零件) 、和質量特性,用戶可根據需要在輸入提示信息部分( INPUT和END INPUT) 之間加入可修改的參數名即可。

(3) 基於Pro/ Toolkit 開發的參數化設計技術應用

基於Pro/ Toolkit 三維參數化設計的開發方法有2 種: 應用特徵描述法利用Pro/ Toolkit 提供的底層函數完成特徵建模,並建立人機對話框,實現三維參數化設計,此方法程序設計繁瑣,對於形狀複雜的產品來說,用程序來生成三維模型非常困難; 採用三維模型與程序控制相結合的方式,基本過程為在Pro/ E 環境下利用交互方式生成三維模型,然後在已創建的零件三維模型的基礎上,根據零件的設計要求建立一組可以完全控制三維模型形狀和大小的設計參數。參數化程序針對該零件的設計參數進行編程,實現設計參數的檢索、修改和根據新的參數值生成新的三維模型的功能,其流程如圖4 所示。此種方法可以生成形狀複雜的產品模型,編程相對來說較簡單,被廣大開發者採用。

用程序控制模型進行三維參數化設計的開發,主要包括3 項:參數對象的獲取和顯示;參數對象的更新修改;模型的再生。圖5、圖6 為利用所述方法開發的一個例子。圖5 為零件模型樣板,可以改變其中一參數大小進行零件重生, 還可以從列表中選擇參數系列值進行零件重生,圖6 即為將厚度改為50 min 後重生零件情況。

3 　衝壓模CAD 系統的構成

衝壓模具按工藝性質可分為沖裁模、彎曲模、拉伸模、成形模等,無論何種模具,基本上都需要上、下模體、導向裝置、壓料裝置、定位裝置等,因此衝壓模具CAD 系統是集衝壓模具設計系統、衝壓模具加工模擬、衝壓模具工作模擬為一體的方便易用的設計系統,系統構成如圖1 所示。圖2 為該系統在Pro/ E環境下運行的一個界面。

4 　結語

參數化設計是CAD 技術在實際應用中提出的課題,利用參數化設計手段不但可以開發專用產品設計系統,還可以進行產品的參數化設計,從而使設計人員從大量繁重而瑣碎的設計工作中解脫出來,輕鬆實現零件設計、模具設計、裝配設計、加工設計等同時進行,加快模具設計過程,縮短設計、製造周期,增強新產品開發能力,增強市場競爭力。

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