【正文】 平面體素與彎曲體素連接 彎曲體素的一側面與平面 體素的某一側面重合 過渡連接（ TR） ： 平面體素與成形體素連接 成形體素端部側面的兩組 邊界分別在平面體素的兩個 相應形面上。四 . 沖壓工藝設計? 沖裁件工藝性判斷? 毛坯排樣的優(yōu)化設計? 級進模工位設計 沖裁工藝設計包括沖裁件工藝性判斷、毛坯排樣、工藝方案選擇、級進模工步設計、壓力與壓力中心計算、壓力機選擇等。1. 沖裁件工藝性判斷 ： 沖裁件工藝性是檢查沖裁件對沖壓工藝的適應性。 工 藝 性判斷的內(nèi)容： 檢查 沖裁件的 形狀、 結 構尺寸 及偏差 ，如外形的小凸起、 懸 臂、 圓 角半徑； 外輪廓與孔（槽）、孔（槽）與孔（槽）之間的距離 、槽 寬 、 環(huán)寬 等尺寸是否在沖裁所允 許的極限內(nèi)。 手工設計時由人工對照表格數(shù)據(jù)進行檢查判斷。在 CAD系統(tǒng)中則可以采用自動搜索和判斷的方式分析沖裁件的工藝性。如工件不適合沖裁工藝，則會給出提示信息，要求修改工件圖。 2. 毛坯排樣的 優(yōu)化設計 優(yōu)化設計方法 設計變量 ：工藝分析計算中要確定許多參數(shù)，最終確定的各項獨立參數(shù)稱作設計變量。這些變量確定后，設計對象也被確定。 優(yōu)化設計： 設計中要選取的參數(shù)之間會發(fā)生矛盾，如頂桿要保證強度和剛度，截面積 ≥ 極限值，而受模具裝配空間的限制，截面尺寸又不能太大。優(yōu)化設計是在分析、綜合各方面因素的基礎上，求出一個合理的方案，取得最佳效果。 目標函數(shù) ：在對一個設計對象進行設計前，要有一個預期目標，如使用指標、經(jīng)濟指標、重量指標等，這些預期目標用數(shù)學形式表示出來就稱為 “ 目標函數(shù) ” 。它是設計變量（x1,x2,x3…) 的 函數(shù)： f(x)=f(x1,x2,…xn) 優(yōu)化問題可歸結為：在滿足一定的約束條件下，采取適當?shù)脑O計變量，使目標函數(shù)達到最優(yōu)。沖裁毛坯優(yōu)化排樣 ：在沖裁件的成本中材料費占 60%以上，提高材料利用率是降低沖壓成本的重要措施，而材料利用率的高低又主要取決于沖裁時的排樣情況。排樣的優(yōu)化設計就是要尋求材料利用率最高的排樣方案。由于沖裁件形狀及排列方式是千變?nèi)f化的，要比較這些方案的材料利用率高低是手工設計不能勝任的，而計算機就顯示出了優(yōu)越性。沖裁模 CAD采用優(yōu)化排樣方法，可以從沖裁件在材料上排列的所有方案中找出最優(yōu)方案。如圖為帶料的單排沖裁， 圖中 Φ 為排樣角。材料利用率用下式計算：式中： S 零件面積 B 條料寬度 H 進給步距 B（ Φ ）、 H（ Φ ） 為 Φ 的函數(shù)，排樣實際上是由參數(shù) Φ 決定。 Φ 的變化范圍為 G﹛0≦φ≦π﹜在域 G內(nèi)達到最大值。 CAD系統(tǒng)提供了九類排樣，由單、雙、多排與直、斜、對排組合而成。設計以交互方式選擇排樣類型，由程序自動計算產(chǎn)生排樣方案，并在屏幕上顯示這些方案的排樣圖形。最后，由設計人員綜合考慮沖壓工藝、模具結構、制造等因素，確定最合理的排樣方案，并修改排樣參數(shù)。排 樣問題 的目 標 函數(shù) 為 材料利用率。排 樣 的 優(yōu) 化 問題 就在于尋 找 Φ 的最佳 值 ，使目 標 函數(shù)程序實現(xiàn)方法： Φ 角由 0 – 180 按一定的尋優(yōu)角遞增，計算出各種傾角下的材料利用率 ?值，從而求出 材料利用率最高的排樣方案。設計步驟： 1）工件外廓等距放大半個搭邊 （等距放大圖） 2） Φ 由 0–180 按一定的尋優(yōu)角（如 176。 ， 1176。 ）遞增， 計算出各種傾角下的 B（ Φ ）， H（ Φ ） 然后計算出材料利用率 ?（ Φ ） 值。 3）求出 ?（ Φ ） 最大時的 Φ 值，得到 B、 H值。B（ Φ ） 求法： 計算等距圖的 B = ya ymH（ Φ ） 求法： ① 逐步移動判別： 從重合開始，將等距圖拉開一定距離； 第二圖形按一定步距回移，與第一圖形相交后縮小步距 移出，反復進行，直到二個等距圖剛接觸為止（相切）， 總移動量 Step = H ② 平行線分割法： 圖形沿任一方向的步距等于該方向的一系列平 行線與等距圖的截交線的最大長度。 用求交方法、求極值方法計算 H3. 級進模工位設計 綜合分析，確定工藝方案所遵循的原則，建立設計模型。 工步設計遵循的原則 ： ① 為保證模具強度，將間距小于允許值的輪廓安排在不同工步 ② 將有相對位置精度要求的輪廓盡量安排在同一工步 ③ 為保證凹模、卸料板強度和凸模安裝位置，可以增加空工步 ④ 落料安排在最后工步 …… 根據(jù)前二條原則，建立設計模型： 位置精度關系模型 干涉關系模型 沖裁件圖形為多個輪廓的集合，可表示為 A = { K1,K2, …,Ki, …, Kn }位置精度關系模型 ： 有定位精度要求的輪廓組成集合 A上的一個關系 ρ1 ， 若兩輪廓 Ki和 kj間有精度要求，則序偶（ Ki、 kj） ∈ρ1. 由 ρ1 形成位置精度關系矩陣： 干涉關系模型 ： 相互干涉的輪廓組成集合 A上的一個關系 ρ2 ， 若兩輪廓Ki和 kj間相互干涉，則序偶（ Ki、 kj） ∈ρ2 ， 由 ρ2 形成干涉關系矩陣： 程序自動完成工步設計時，以矩陣 M1和 M2為參考矩陣，將間距小于允許值的輪廓放在不同工步，將有相對位置精度要求的輪廓盡量安排在同一工步。五 . 模具結構設計零件設計 : 建立零件的描述模型裝配設計 : 建立模具的總體結構信息、模具零件之間 的裝配關系和每個零件的安裝位置。1 模具零件設計 1）零件信息 標識屬性：標準類別、名稱、代號與規(guī)格 形狀屬性：標準件：參量化幾何描述和系列尺寸數(shù)據(jù) 非準件：零件的幾何模型 非幾何屬性：材料、熱處理、精度等 2）零件分類及設計方法 非標件：主要是工作零件，依據(jù)工藝設計信息和裝配關 系建立此類零件的描述模型。 標準件：占模具零件的大多數(shù)，建立標準零件庫是提高 CAD效率的有力措施。 3）標準零件庫采用的技術 參數(shù)化處理技術：描述零件的幾何形狀 數(shù) 據(jù) 庫 技 術：存儲管理標準件的系列化尺寸數(shù)據(jù)參數(shù)化處理技術 （參數(shù)驅動技術）： 采用幾何約束來描述零件，通過改變約束及約束求解， 來獲得所需的形狀。 數(shù)據(jù)庫技術 ： 模具中有大量標準件，標準件采用系列化的尺寸數(shù)據(jù) 來描述。依靠數(shù)據(jù)庫技術來有效地管理這些數(shù)據(jù)。4）建立標準零件庫 生成原型圖（圖形庫）：繪制草圖、加尺寸約束、分析，保證原型圖約束完備并能正確求解。最后把原標注的尺寸 “ 參量化 ” ，即用字符變量（如 M， H， L等）或表達式（如（ L+B） /SIN（ A） 等）取代具體尺寸值。 生成數(shù)據(jù)信息（數(shù)據(jù)庫）：根據(jù)零件原型圖上的字符變量，填寫各規(guī)格尺寸系列的記錄。指定零件的關鍵參數(shù)和其他信息。 ABDC45716044標準零件庫管理系統(tǒng)主控模塊圖形信息管理原型圖繪制、修改顯示約束增加、刪改、查看對 視圖的分析、求解數(shù)據(jù)庫信息管理管理信息登錄、修改、增加零件規(guī)格增加、刪改、查看輔助信息增加、刪改、查看零件圖形庫 零件數(shù)據(jù)庫5）標準零件庫的信息表示 零件庫是零件圖形與系列尺寸數(shù)據(jù)表的集合，由零件圖形庫與系列尺寸數(shù)據(jù)庫組成。圖形庫存儲了每一個零件的圖形，這些圖形是由尺寸驅動的。將所有尺寸寫成系列尺寸數(shù)據(jù)庫，把零件的規(guī)格作為關鍵值。只要指定關鍵值，即可在數(shù)據(jù)庫中檢索出全部尺寸，獲得所需的圖形。 在裝配模型中，某一標準件的屬性與形狀信息就是它的名稱、代號與規(guī)格，以此來調(diào)用標準零件庫即可完成標準件設計。 標準零件庫采用層次結構。首先通過功能分類表檢索到所需零件的基本信息、圖文件名、尺寸數(shù)據(jù)庫文件名和關鍵值，然后根據(jù)標準件的圖文件和系列尺寸值生成實例化的零件。分類碼名標準代號系列尺寸數(shù)據(jù)庫文件名圖文件名 描述符關鍵字 材料 其它D1 D2 ……功能分類表 ：標準系列尺寸描述表 零件圖形庫2. 模具裝配設計 建立裝配模型，描述模具零件之間的裝配關系。 建立模具結構庫，提高設計的自動化程度。1) 模具裝配信息① 總體結構信息 模具類型與尺寸規(guī)格，模具所含全部零件的設計信息。② 零件裝配關系 根據(jù)模具特點，將零件間裝配關系分為貼合關系和貫穿關系。模具零件按其裝配特征可劃分為 “ 板類件 ” 和 “ 柱類件 ” ： “ 柱類件 ” ：以貫穿其它零件為主要方式的零件 “ 板類件 ” ：以被貫穿為主要方式的零件③ 零件空間定位 建立模具的總體坐標系和每個零件的自身坐標系。以零件在模具總裝中的基點坐標（ X， Y， Z） 和方位（ α,β,γ ） 來表示零件的空間定位。2) 模具裝配模型 模具結構是模具零件按某種關系組成的集合。 裝配模型是描述這些零件裝配關系和定位關系的數(shù)據(jù)結構。 模具零件之間的裝配關系是多對多的關系，裝配關系的數(shù)據(jù)結構為網(wǎng)狀結構。網(wǎng)狀結構復雜，不便于存儲與操作，簡化為下圖的樹結構，主要反映零件間的定位關系。 B1B2B3B4B5B6B7B8B9L3L4L1L2L9L10L5L11L7L8L6L12下模 部分 上模部分裝配定位樹結構裝配定位樹 ： 由所有板類件的定位關系組成裝配體主干。柱類件貫穿幾個板類件，確定其中一個為父結點，將所有柱類件都分布在從板類件出發(fā)的分支上。 結點表示零件的設計信息，結點間連線表示零件間的定位關系，以相對父結點的位移表達式來描述。 沖模一般以下模座為根結點。每個結點到根結點之間都存在一條定位鏈，從根結點出發(fā)逐層變換即可求得零件的空間定位（ X， Y， Z， α,β,γ ）。3) 模具結構庫 標準化是建立結構庫的基礎。如冷沖模國家標準包括了 14種模具典型組合、 12種模架組合和模具標準零件。模具結構庫組成 ： 一種模具類型對應一個典型組合，所有典型組合的結構信息文件組成結構庫，通過選擇模具類型來調(diào)用結構庫。 模具典型組合按其尺寸規(guī)格實現(xiàn)系列化，沖模典型組合以凹模尺寸劃分，設計中只要指定規(guī)格參數(shù)即可調(diào)出一套模具的完整結構，模具中所有零件的規(guī)格系列也隨之確定。 結構庫信息描述結構規(guī)格編號 規(guī)格參數(shù) 零件 1結構分類表結構類型編號 結構類型名 結構庫文件名零件編號 零件名稱 類型 零件庫文件名 規(guī)格參數(shù) 定位指針零件規(guī)格信息數(shù)量 陣列指針結構規(guī)格信息… 零件 n1 10080 下模座 … 螺釘 …1 復合模 1 Fjg001零 件 庫 裝配定位樹 模 型 零件陣列形式及 陣列尺寸表…六 . 模具圖的生成與繪制模具裝配圖、零件圖生成的效率和穩(wěn)定性是沖模 CAD的關鍵。結構設計和模具圖生成是關聯(lián)緊密的兩個模塊。結構設計模塊建立模具裝配模型和零件形狀信息；模具圖生成模塊完成零件幾何造型與圖形處理。開發(fā)擴展 ，實現(xiàn)了模具圖生成的高度自動化。標準件圖形自動生成，其它零件造型和總裝模型的生成也全部自動完成。在裝配圖、零件圖處理中，可任意剖切、投影、自動消隱，快速生成所需要的視圖?？傃b明細表的填寫和件號標注也自動完成。系統(tǒng)采用 AUTOCAD作為圖形修改、編輯與繪制的支撐軟件。所生成的模具裝配圖與零件圖都有進入 AUTOCAD的接口文件，以菜單形式列出圖形名，交互調(diào)入編輯繪制。七 . NC線切割編程 沖裁模 CAD/CAM系統(tǒng)， CAM主要是工作零件的線切割編程。工作零件包括凸模、凹模、固定板和卸料板等。 系統(tǒng)中， CAD建立的零件幾何模型可直接由 CAM調(diào)用，轉換成NC加工指令。線切割編程時，交互輸入鉬絲半徑和放電間隙、設置穿絲孔、指定起割點后，計算機就可以自動處理。計算機根據(jù)刃口圖形等距縮放，求出鉬絲中心的軌跡，自動編制出 NC加工指令。指令可選擇不同的格式和輸出方法。