基于功能特征研究級(jí)進(jìn)模板孔的相關(guān)設(shè)計(jì)方法翻譯原文及譯文

1、原文基于功能特征研究級(jí)進(jìn)模板孔的相關(guān)設(shè)計(jì)方法摘要：級(jí)進(jìn)模有很多用來安裝插件，裝配，作為基準(zhǔn)的孔，本文根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型和關(guān)聯(lián)零件與板孔的關(guān)系對(duì)板級(jí)進(jìn)?？装暹M(jìn)行分類并描述了一個(gè)用于級(jí)進(jìn)模的自動(dòng)設(shè)計(jì)孔的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)預(yù)先賦予了設(shè)計(jì)知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫，它能夠根據(jù)插入的零件或者主要組件在級(jí)進(jìn)模主要板塊上產(chǎn)生相應(yīng)的孔 。一個(gè)描述性模型的建立，該功能庫技術(shù)用于開發(fā)板孔的設(shè)計(jì)功能，從而可以提高效率，縮短設(shè)計(jì)周期。這個(gè)孔設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在solidworks的基礎(chǔ)上，利用其內(nèi)置的模塊，包括零件，裝配和繪圖優(yōu)勢。我們以利用級(jí)進(jìn)模制作電機(jī)鐵芯為具體實(shí)例來證明系統(tǒng)的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且降

2、低了設(shè)計(jì)時(shí)間和 成本。關(guān)鍵字：級(jí)進(jìn)模?？?。相關(guān)設(shè)計(jì)。庫功能1簡介級(jí)進(jìn)模是用于各種大量生產(chǎn)金屬?zèng)_壓部件的行業(yè)，比如航空航天，電子，汽車，以及電器。由于級(jí)進(jìn)?？赡馨芏喙ば?，比如沖裁，彎曲，翻孔等，它一直被認(rèn)為是復(fù)雜的，需要大量的專業(yè)知識(shí)才能搞懂。通常情況下，級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)過程包括兩個(gè)階段，即工藝（沖壓過程）規(guī)劃和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。沖壓工藝規(guī)劃是用來生產(chǎn)金屬?zèng)_壓模型的平面格局，然后規(guī)劃沖壓工藝來獲取條料布局。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程如下：（1）根據(jù)條料布局的大小確定模座和模具整體結(jié)構(gòu)；（2）然后設(shè)計(jì)插件，沖壓設(shè)備，沖模數(shù)，以及有定位孔的其他成型零件；（3）根據(jù)具體情況，插入輔助設(shè)備，比如導(dǎo)料銷，頂桿，螺釘，

3、定位銷，彈簧， 標(biāo)準(zhǔn)件等。級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常要占整個(gè)設(shè)計(jì)周期的2/3時(shí)間。級(jí)進(jìn)模上有許多用于安裝插件、裝配體、 和標(biāo)準(zhǔn)件的孔，孔設(shè)計(jì)繁瑣，費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)。這項(xiàng)研究主要集中在對(duì)板塊相關(guān)孔設(shè)計(jì)。 由于自動(dòng)化的發(fā)展，世界各地的研究人員對(duì)基本知識(shí)和智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，cheok 和 nee提供1998年之前對(duì)金屬?zèng)_壓刀具自動(dòng)化設(shè)計(jì)的研究和設(shè)計(jì)報(bào)告，并提出了用于級(jí)進(jìn)模的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框架1。王 等在autocad上對(duì)精密級(jí)進(jìn)模裝配設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究2。kumar等開發(fā)了一種用于級(jí)進(jìn)模自動(dòng)建模的智能系統(tǒng)3。他們還介紹了一個(gè)在autocad對(duì)條料布局過程自動(dòng)化的專業(yè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是產(chǎn)生式規(guī)則人

4、工智能化的專業(yè)系統(tǒng)4。choi等利用autolisp語言在autocad上對(duì)條料排樣和模具設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)在smartcam軟件上為建模和后處理開發(fā)一個(gè)工具包57?；谝灾R(shí)為基礎(chǔ)的規(guī)則，kim等利用個(gè)人計(jì)算機(jī)在autocad上用autolisp語言對(duì)電子原件的彎曲和接合工藝開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)【8】。tor等人考察了黑板框架對(duì)在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中的沖壓工藝規(guī)劃的適用性【9】。li 等人采用以功能和規(guī)則為基礎(chǔ)的方法，利用autocad的c + +和objectarx 語言為級(jí)進(jìn)模中的彎曲工藝規(guī)劃開發(fā)了一個(gè)集成建模與工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)10。farsi 和 arezoo描述了一個(gè)用兩個(gè)階段確定

5、級(jí)進(jìn)模中彎曲順序的方法11。chang等人以autocad為繪圖工具，建立了一個(gè)用傳遞算法來解決級(jí)進(jìn)模中工作順序的排列問題12。pilani等人根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）軟件的優(yōu)勢 ，提出了一個(gè)基于模具表面成形性能參數(shù)的自動(dòng)生成最佳的模具表面設(shè)計(jì)的方法【13】。singh 和 sekhou以金屬板材加工為基礎(chǔ)，建于autocad上使用autolisp語言開發(fā)了一個(gè)沖床選擇的專業(yè)系統(tǒng)【14】。jiang等人提出了一個(gè)靈活的而完整的計(jì)劃并分析了插件與組件的復(fù)雜裝配和約束關(guān)系【15】。以上所述的設(shè)計(jì)系統(tǒng)幾乎都是二維模式的。在2d模式檢查干擾，修改相關(guān)圖紙時(shí)不容易發(fā)現(xiàn)缺陷，三維軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)

6、的發(fā)展使得我們可以分析零件實(shí)體造型，極大地幫助解決上述問題。該技術(shù)已逐漸成為設(shè)計(jì)界的主流工具。近年來，越來越多的系統(tǒng)是建立在三維軟件基礎(chǔ)上而開發(fā)的。ghatrehnaby和arezoo以最低廢料戰(zhàn)略用solidworks三維軟件為級(jí)進(jìn)模開發(fā)了一個(gè)自動(dòng)排料和導(dǎo)料系統(tǒng)【16】。roh 和 lee在 c + +和cad三維軟件的基礎(chǔ)上為船舶設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)船體結(jié)構(gòu)建模 系統(tǒng)17。chu等人用catia為三維輪胎模具生產(chǎn)開發(fā)了一個(gè)參數(shù)化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)【18】。kong等人基于solidworks 用visual c + +開發(fā)了一個(gè)windows自帶三維注塑模具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)【19】。lin等人基于p

7、ro / e和catia軟件的功能特征，在高雄第一科技大學(xué)科技為三維拉伸模開發(fā)了一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)【20，21】. lin 和 kuo等人還利用三維軟件開發(fā)了一種用于手機(jī)鎂合金外殼的re/rp/cad/cae/cam 集成系統(tǒng)【22】。與在計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃做的很多工作相比，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所做的工作較少。大部分工作集中在計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃14, 713, 1619. jia等人提出了級(jí)進(jìn)模中相關(guān)結(jié)構(gòu)的模型關(guān)系【23】。王等人描述了在autocad中精密級(jí)進(jìn)模裝配設(shè)計(jì)的相關(guān)工藝【2】。jiang等人討論了插入設(shè)計(jì)的自動(dòng)化 15。他們提出了一個(gè)使用面向?qū)ο?、基于特征的典型的插入方法。他們基于solid

8、works討論了標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立方法和沖模的建模方法【24， 25】。華中科技大學(xué)的趙等人基于autocad討論了在cad系統(tǒng)中級(jí)進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)件和組件的相關(guān)設(shè)計(jì)【26】。對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以把每個(gè)功能特征當(dāng)作一個(gè)設(shè)計(jì)單位15, 20，根據(jù)我們的合作伙伴級(jí)進(jìn)模模具公司的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)件庫，這項(xiàng)研究描述了基于solidworks的功能特征的孔設(shè)計(jì)系統(tǒng)有幾個(gè)在市場上可用的商用級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)，例如 nx級(jí)進(jìn)模向?qū)?，pro / engineer級(jí)進(jìn)模專家，logpress on solidworks，topsolid/progress等等。當(dāng)用戶建立了自己的零件庫和做一些制定時(shí)，這些軟件包可以根據(jù)條件

9、實(shí)現(xiàn)孔設(shè)計(jì)，由于模具企業(yè)主要為中小型企業(yè)，當(dāng)?shù)氐牡毒吆湍＞咝袠I(yè)的討論表明，這些系統(tǒng)過于昂貴，超出了他們投資能力。此外，級(jí)進(jìn)模的商業(yè)軟件包包含模具設(shè)計(jì)教科書、課程材料、部件制造商的產(chǎn)品目錄等 提供的“通用”設(shè)計(jì)規(guī)則。然而，每個(gè)模具公司都集中于幾類模具并有具體的設(shè)計(jì)規(guī)則、參數(shù)和模具組件。因此，孔設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)是必要的，特別是有自己的具體組件庫和室內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)則的公司。為了使模具設(shè)計(jì)更靈活，效率更高且就被高質(zhì)量，本文章根據(jù)一個(gè)本地級(jí)進(jìn)模公司的一系列設(shè)計(jì)規(guī)則，基于功能特征提出了級(jí)進(jìn)模板塊孔的計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本著模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的良好組織，標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫，孔特征數(shù)據(jù)庫和集成三維cad環(huán)境的優(yōu)勢，我們的

10、系統(tǒng)能夠輸出級(jí)進(jìn)模主要板塊上孔結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì) ，例如上模座，下模座，凹模板，墊板，固定板等。根據(jù)用戶輸入的條料布局，模具設(shè)備的選擇，相關(guān)零件的設(shè)計(jì)信息，模具裝配體的插入件，可以自動(dòng)構(gòu)造板塊上的相關(guān)孔。一個(gè)與具有參數(shù)化和基于功能特征的cad系統(tǒng)相連接的系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行，有一個(gè)例子可以用來證明我們的做法，并顯示其在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中的效率。本文的其余部分組織如下: 第2節(jié) 描述了級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)過程，孔的分類，以及對(duì)級(jí)進(jìn)模板塊上孔設(shè)計(jì)的描述性模型；第3節(jié)解析了板塊上孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)并借助于庫的詳細(xì)特征處理了孔設(shè)計(jì)的構(gòu)建過程；第4節(jié)講解了采用提議的系統(tǒng)對(duì)電機(jī)鐵芯級(jí)進(jìn)模上孔的設(shè)計(jì)，結(jié)論在第5節(jié)給出。2孔的分類

11、和描述性模型對(duì)于級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)通常包括：一個(gè)上模座、一個(gè)下模座、一塊凸模固定板、一個(gè)上模墊板、下模板、凸模墊板、模具墊板、以及每個(gè)進(jìn)程所需要的其他模具結(jié)構(gòu)成分，如圖一所示的沖床，沖模，導(dǎo)料銷，升降機(jī)，導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。 圖1顯示了一個(gè)典型的級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)，主要零部件上有許多孔，例如上模座，下模座，凸模固定板，上模墊板，凹模固定板，凸模墊板，模具墊板等，這些孔用于連接，定位和安裝。這些孔在結(jié)構(gòu)，功能，強(qiáng)度和配合各不相同。另外，對(duì)于不同種類的關(guān)聯(lián)零件或者裝配體，不同板塊上的孔具有復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，例如沖床，模具，螺絲，導(dǎo)銷裝配，升降針組裝等。當(dāng)關(guān)聯(lián)部件的參數(shù)或位置改變，其大小或位置也必須跟著改變才能適應(yīng)

12、，這些在一般的cad三維軟件的功能上是無法定義和獲取的。因此，孔之間，關(guān)聯(lián)零件（或裝配）之間，以及相關(guān)板塊之間在相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。因此，在本文中，我們首先在結(jié)構(gòu)上對(duì)板塊上的孔進(jìn)行分類，然后分析板孔和相關(guān)部件之間的關(guān)系以及提出了一種描述模型。2.1 根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)孔進(jìn)行分類通過研究級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)，根據(jù)他們的結(jié)構(gòu)對(duì)六種孔進(jìn)行了總結(jié)。這些孔分別為通孔，臺(tái)階孔，盲孔，螺紋孔，矩形孔，結(jié)合孔。下面詳細(xì)列出了不同類型的孔的特點(diǎn)。2.1.1 通孔這個(gè)孔穿過板塊。如圖2所示，導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配體用于使上模座、卸料板、下模座對(duì)齊，卸料板和下模座上的板都是通孔的2.1.2 臺(tái)階孔這類孔有一個(gè)或兩個(gè)臺(tái)階。如圖3所示，當(dāng)兩塊

13、板需要用螺釘和銷釘進(jìn)行連接和定位時(shí)，通常采用臺(tái)階孔。在圖1中，為了是導(dǎo)板和固定板 ，上模座上的孔也做成臺(tái)階孔。2.1.3 盲孔這類孔是不通的，圖4顯示了槽型凸模通過一支撐板和一螺釘固定在固定板上。盲孔必須建立在以板卸料之下，以防止上模向下移動(dòng)進(jìn)行沖裁是發(fā)生碰撞。2.1.4 螺紋孔螺紋孔主要用于螺釘。如圖3所示，螺紋孔做在連接板上。2.1.5矩形孔方孔主要用于非圓形沖床和模具。如圖4所示，凸模上通向凸模固定板、卸料夾持板和卸料板的槽是利用電火花成型加工形成的， 這三塊板上的矩形孔的輪廓形狀與凸模槽輪廓形狀相同，但是，他們的配合和形狀各不相同。此外，當(dāng)模具插入件的外形輪廓是非圓形時(shí)，模具固定板上的

14、孔也做成如圖5所示的矩形孔。2.1.6 復(fù)合孔復(fù)合孔指孔的幾何結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜并且可以看做是幾個(gè)簡單孔的組合體。例如，為了方便安裝和拆卸，通常將四個(gè)鉤螺螺釘安裝在大板上，如上模座，下模座，卸料板，與螺釘配合的孔是如圖6所示的復(fù)合孔。在級(jí)進(jìn)模上，通常使用像導(dǎo)銷組件和頂桿裝置這樣的典型零件，他們由螺栓、彈簧、圓柱銷、導(dǎo)桿或挺桿組成。圖7所示為導(dǎo)銷裝置和相關(guān)板塊的孔。上模座上的孔是由通孔和螺紋孔組成的復(fù)合孔。2.2根據(jù)相關(guān)零件與板塊的關(guān)系對(duì)孔進(jìn)行分類根據(jù)相關(guān)觀點(diǎn)，上面提到的各類孔與關(guān)聯(lián)零件（或功能組件）和相關(guān)板塊相聯(lián)系。關(guān)聯(lián)零件與板塊的關(guān)系可以分為三類：即如圖8所示的一對(duì)一，一對(duì)多，很多對(duì)。2.2.1

15、一對(duì)一一對(duì)一就是如圖8a所示的一個(gè)關(guān)聯(lián)零件對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)聯(lián)板塊。例如，當(dāng)如6所示的帶勾螺釘安裝在上模座或者下模座或者卸料板上時(shí)，掛鉤螺釘是關(guān)聯(lián)零件，而上模座或者下模座或者卸料板是關(guān)聯(lián)板塊，掛鉤螺紋孔是連接器。這種關(guān)系很簡單。2.2.2 一對(duì)多一對(duì)多就是如圖8b所示的一個(gè)關(guān)聯(lián)零件對(duì)應(yīng)多個(gè)關(guān)聯(lián)板塊。這種關(guān)系普遍存在，比如螺紋緊固件與兩個(gè)或三個(gè)板塊連接，銷釘與兩塊板連接。在相關(guān)的凸凹模結(jié)構(gòu)中還有許多這樣的例子。在圖4中，帶槽凸模由支撐板和螺釘固定。帶槽凸模是與凸模固定板、卸料板夾持板、卸料板相連的關(guān)聯(lián)零件，其與相關(guān)板塊上的三個(gè)孔的配合各不相同。在圖5中，有三個(gè)孔的凹模是關(guān)聯(lián)零件，分別為凹模固定板、凹模墊

16、板、下模座。凹模采用過盈配合安裝在固定板上。凹模墊板和下模座上的圓形孔直徑大于廢料最大外形尺寸，以便于廢料順利下落2.2.3 多對(duì)多多對(duì)多就是如圖8c所示的多個(gè)關(guān)聯(lián)零件對(duì)應(yīng)多個(gè)關(guān)聯(lián)板塊。在一套級(jí)進(jìn)模中，導(dǎo)柱導(dǎo)套，導(dǎo)料銷，頂料銷是比較常見的組件，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。在圖2 中，由十個(gè)部分組成的組裝與三個(gè)零件有聯(lián)系，三個(gè)零件分別為上模座，卸料板墊板和下模座。在圖7中，導(dǎo)料銷裝配體包括堵頭螺釘、彈簧、圓柱銷、導(dǎo)向裝置和調(diào)整墊圈。關(guān)聯(lián)零件是上模座、凸模墊板、凸模固定板、卸料固定板、卸料板、凹模固定板。2.3板孔及相關(guān)零件的描述性模型 根據(jù)對(duì)關(guān)聯(lián)零件和關(guān)聯(lián)板塊關(guān)系的分析，我們可以看出，要實(shí)現(xiàn)板上孔結(jié)構(gòu)的相關(guān)

17、設(shè)計(jì)，必須滿足兩個(gè)條件：1 關(guān)聯(lián)零件上孔的大小取決于關(guān)聯(lián)零件2 當(dāng)關(guān)聯(lián)零件的位置被移動(dòng)或者大小被改變，關(guān)聯(lián)零件上的孔也跟著改變。因此，我們建立一個(gè)將關(guān)聯(lián)零件當(dāng)作控制器的描述性模型，相關(guān)孔的模型關(guān)系定義如下：相關(guān)孔的分類：關(guān)聯(lián)零件（一個(gè)零件或一個(gè)功能組件）關(guān)聯(lián)零件的定位點(diǎn)關(guān)聯(lián)板塊（一個(gè)或多個(gè)零件）孔相應(yīng)的庫功能（一個(gè)或一組）3 級(jí)進(jìn)模相關(guān)孔設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建過程 參數(shù)化模具設(shè)計(jì)將模具結(jié)構(gòu)大小的改變作為參數(shù)，然后通過參數(shù)關(guān)系式改變模具結(jié)構(gòu)的大小來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。但對(duì)于級(jí)進(jìn)模相關(guān)孔的設(shè)計(jì)過程，模具結(jié)構(gòu)中，如導(dǎo)軌、凸模、凹模、挺桿和支撐板等零件的形狀可能大不相同，所以只簡單改變模具結(jié)構(gòu)大小是不可能滿足設(shè)計(jì)要

18、求的。因此，在本文中，級(jí)進(jìn)模主要零部件的各種結(jié)構(gòu)中劃分成不同的功能特征，相同功能的零部件劃分到一個(gè)功能模塊。由此產(chǎn)生的級(jí)進(jìn)模板塊上孔的功能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖13所示。例如，標(biāo)準(zhǔn)凸?？煞譃槿悾簣A形，長方形，不規(guī)則形狀。各種零件和組件通過它們的配置來表達(dá)。特征庫技術(shù)用來完成孔結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。3.1 庫功能的應(yīng)用庫功能參照了solidworks軟件提供的功能，該功能讓通過采用用戶定義的參數(shù)組成一個(gè)簡單的特征組實(shí)現(xiàn)用戶功能自定義。通過提取的特征參數(shù)，建立模板文件，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件和裝配體的可變設(shè)計(jì)。因此，用戶可以快速且方便地建立自己功能庫，需要時(shí)可以加載。用戶自定義的庫功能被視為像由solidwork

19、s軟件提供的其他功能的一個(gè)簡單功能。當(dāng)庫功能被添加到設(shè)計(jì)件的一部分，同樣可以對(duì)其形狀和位置進(jìn)行參數(shù)化，擴(kuò)大了基礎(chǔ)功能特征模塊造型的應(yīng)用范圍，有效地簡化了建模過程。在solid-works軟件環(huán)境中進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)過程中，不同類型的孔通常采用“剪切擠出”或“孔向?qū)А惫δ苓M(jìn)行模擬。對(duì)于一些復(fù)雜的孔，例如復(fù)合孔，重復(fù)使用具有各種所需參數(shù)的“剪切擠出”或“孔向?qū)А惫δ?。因?yàn)榘迳嫌性S多孔，一些孔要重復(fù)使用，建立可以用程序載入的各種結(jié)構(gòu)的孔特征庫很方便?？傊?，設(shè)計(jì)效率有了很大提高。功能庫的特點(diǎn)如下：1、靈活性，生產(chǎn)簡單方便2、可自定義大小和結(jié)構(gòu)3、通過設(shè)置參考點(diǎn)進(jìn)行定位4、可以采用多種配置生產(chǎn)大小不同同類結(jié)

20、構(gòu)以掛鉤螺釘為例，建模過程和庫功能應(yīng)用如下：1、建立一個(gè)所需的文件夾存放在庫目錄設(shè)計(jì)時(shí)用戶定義的功能2、畫一個(gè)與原點(diǎn)重合草圖點(diǎn)，將草圖命名為“定位草圖”，然后通過采用“剪切擠出”、“孔”、“孔向?qū)А钡裙δ芙⒖捉Y(jié)構(gòu)。3、選擇一個(gè)或一組功能和將它們拖動(dòng)到所需文件夾，采用文件擴(kuò)展名“sldlfp”對(duì)庫功能文件進(jìn)行命名。4、如果孔有多組參數(shù)，需要建立多個(gè)配置5、當(dāng)板塊加載了已定義的庫功能時(shí)，需要指定定位銷并選擇裝置（圖9、10和11）。3.2基于特征庫的方案solidworks軟件提供了一系列應(yīng)用程序編程接口（api）功能。程序員可以使用visual basic、visual c+或其他支持對(duì)象鏈接

21、和嵌入技術(shù)的編程工具直接調(diào)用這些api函數(shù)。通過訪問特征庫的數(shù)據(jù)，這些功能可以用來處理功能。在孔庫功能的基礎(chǔ)上，開發(fā)者可以為擴(kuò)展名為“sldlfp”的孔文件調(diào)取參數(shù)和配置，并用他們來模擬符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的板孔。這種方法可以減少編程工作量，并且比逐步對(duì)孔進(jìn)行建模的方案簡單、高效。因此，重開發(fā)周期短。3.3 相關(guān)孔的結(jié)構(gòu)自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)為了根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行孔的設(shè)計(jì)任務(wù)，用現(xiàn)有的功能特性取代設(shè)計(jì)，擬議的系統(tǒng)還允許用戶指定功能特性的類型。如圖12所示的擬議系統(tǒng)架構(gòu)包括以下內(nèi)容：級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的知識(shí)基礎(chǔ)，孔位置的選擇，模型生成和用戶界面。每個(gè)部分介紹如下。3.3.1標(biāo)準(zhǔn)件庫和功能組件庫標(biāo)準(zhǔn)件和典型功能組件庫是ca

22、d系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)化模具設(shè)計(jì)以模具結(jié)構(gòu)的可變性為參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)關(guān)系式改變模具結(jié)構(gòu)大小來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。以掛鉤螺釘為例，有12個(gè)基于圖7所示的標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)如圖8所示的掛鉤螺釘?shù)娜M參數(shù)設(shè)置了三種配置。在我們的系統(tǒng)中有70個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件和15個(gè)等典型功能組件。3.3.2 孔特征庫孔特征庫是由各種可參數(shù)化和可定位的孔組成。例如，大小不一樣的通孔可以建成只有一個(gè)可變參數(shù)的庫特征，這個(gè)參數(shù)是孔的直徑。復(fù)合孔比較復(fù)雜，所以我們利用多種配置處理建模問題，例如，如圖9所示的掛鉤螺紋孔的庫功能有三種配置，在我們的系統(tǒng)有十個(gè)這樣的洞庫功能。3.3.3級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)知識(shí)庫對(duì)于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)建造的三維標(biāo)準(zhǔn)化，有必

23、要對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和對(duì)模具工作部分和功能特征進(jìn)行分類。因此，在建模過程中，設(shè)計(jì)人員可以系統(tǒng)地對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，了解每個(gè)功能特征所需要的幾何運(yùn)算。這些數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在一個(gè)三維實(shí)體模型的模板格式和excel文件中。表1是掛鉤螺釘和excel文件內(nèi)容，第一列記錄了螺釘?shù)拇笮?，第二列記錄了孔庫功能的配置。?是導(dǎo)料銷裝配體和六塊板上孔的excel文件 。它們可用于培訓(xùn)新設(shè)計(jì)師，咨詢模具信息， 以及編制，修改和調(diào)試方案。3.3.4孔的位置選擇這個(gè)選擇器提供了插入模具的關(guān)聯(lián)零件的位置數(shù)據(jù)和孔的建模。有兩種選擇方案：第一種是通過草繪點(diǎn)，第二種是從條料布局中選擇。草繪點(diǎn)由一系列用于零件定位的點(diǎn)組成，如導(dǎo)柱、推

24、桿、螺釘、銷釘、定位銷。對(duì)于凸模（或凹模）、導(dǎo)料銷、挺桿等用于條料布局內(nèi)部區(qū)域的定位的零件，位置可以由條料布局的點(diǎn)或輪廓的選擇來確定。3.3.5選擇相關(guān)零部件這個(gè)選擇器提供了關(guān)聯(lián)零件類型和大小有關(guān)數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)系統(tǒng)用于相關(guān)孔的設(shè)計(jì)，這個(gè)選擇器可以根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇相關(guān)零件的大小和類型。級(jí)進(jìn)?？自O(shè)計(jì)系統(tǒng)分為如圖13所示的七個(gè)主要板塊和十個(gè)關(guān)聯(lián)零件。3.3.6模型生成模型生成器可以進(jìn)行三維建模和相關(guān)零件的插入孔?？梢酝ㄟ^閱讀excel文件根據(jù)庫功能的類型，數(shù)量，位置，大小等參數(shù)對(duì)相關(guān)板塊的孔進(jìn)行實(shí)體模型構(gòu)造。由于孔的參數(shù)或配置由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別而不是用戶生成的，因此孔的建模過程是自動(dòng)執(zhí)行的。如果在建模過

25、程中存在的任何錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)程序會(huì)為用戶發(fā)送錯(cuò)誤信息以說明錯(cuò)誤命令和情況。3.3.7用戶界面用戶界面是設(shè)計(jì)師和和系統(tǒng)的通訊平臺(tái)，擬議系統(tǒng)的用戶界面包括關(guān)聯(lián)零件參數(shù)的選擇和類型的確定。用戶界面也用來檢測錯(cuò)誤的輸入數(shù)據(jù)和處理意外事件。4 例子解析用家用電器用的電機(jī)鐵芯級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)來解析所開發(fā)的系統(tǒng)。首先布局空白界面，然后設(shè)計(jì)插入模具裝配體條料布局作為布局草圖。接著插入可以根據(jù)條料調(diào)整尺寸的半標(biāo)準(zhǔn)模架。還要預(yù)先在模版文件內(nèi)預(yù)建參考零件的草繪點(diǎn)，該草繪點(diǎn)在條料布局區(qū)域之外，可以由用戶編輯。選擇這樣的點(diǎn)來定位如螺釘、銷釘、定位銷、導(dǎo)柱導(dǎo)套等零件。根據(jù)條料布局，選擇點(diǎn)或輪廓來定位這樣零件作為導(dǎo)料銷組件，頂料

26、銷組件，標(biāo)準(zhǔn)凸模或凹模和其他典型的參數(shù)化零件。在設(shè)計(jì)相關(guān)零件時(shí)，系統(tǒng)首先調(diào)用基于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的類型和標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行必須的定位。該過程描述如圖14所示。為了清楚顯示對(duì)模具結(jié)構(gòu)，圖14d所示的裝配體的上模座和下模座和一些處于隱藏狀態(tài)的零件做成透明狀態(tài)。5 結(jié)論 本文根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和關(guān)聯(lián)板塊與關(guān)聯(lián)零件的關(guān)系研究了板塊上孔的分類。根據(jù)關(guān)聯(lián)信息建立描述性模型，本文根據(jù)在個(gè)人計(jì)算機(jī)建立的三維級(jí)進(jìn)模和solidworks cad集成系統(tǒng)提出板上孔的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶在庫功能協(xié)助下選擇的零件的主要板塊上一些列孔的自動(dòng)設(shè)計(jì)。板塊上的孔建立后，可以在裝配體上插入如標(biāo)準(zhǔn)凸模、凹模、導(dǎo)柱導(dǎo)套、推桿、導(dǎo)桿、挺桿、定

27、位銷和其他典型參數(shù)化的功能組件或零部件。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則，關(guān)聯(lián)零件與關(guān)聯(lián)板塊的關(guān)系，編輯過程顯得既方便又簡單。用該擬議系統(tǒng)可以在一小時(shí)內(nèi)完成孔的設(shè)計(jì)，而在三維cad系統(tǒng)中要花一個(gè)工作日才能完成。因此，可以大大節(jié)約時(shí)間和成本，還可以為級(jí)進(jìn)模提供優(yōu)良的設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前，該系統(tǒng)只適用與如螺釘、銷釘、挺桿組件、標(biāo)準(zhǔn)凸模、標(biāo)準(zhǔn)凹模等標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化的組件或相關(guān)零件上孔的設(shè)計(jì)，如何廣泛利用這種方法來對(duì)根據(jù)產(chǎn)品不同和變化的非標(biāo)準(zhǔn)凸模和凹模板塊上孔的設(shè)計(jì)將在以后進(jìn)行研究。致謝 本研究有寧波工業(yè)科研項(xiàng)目組（批準(zhǔn)號(hào)：2007b10003）和寧波市自然科學(xué)基金會(huì)（批準(zhǔn)號(hào)：2007a610017）贊助。筆者感謝來至寧波宏

28、達(dá)汽車模具有限公司的hj song, j wang, jl xu, xp li, j yang, jt mao, jk xu等人為這項(xiàng)研究工作提供寶貴的意見和貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)2. 王b，阮f，周c，唐y. 協(xié)會(huì)在裝配設(shè)計(jì)技術(shù)研究的精密級(jí)進(jìn)模. 山西大學(xué)科學(xué)技術(shù)出版社；2009 27（1）:32 - 36 original articlestudy on the correlated design method of plate holesfor progressive dies based on functional featurezhi-xin jia & hong-lin li & xue-

29、chang zhang &hong-bing wu &ming-cai fangreceived: 1 march 2009 / accepted: 12 october 2009 / published online: 27 october 2009# springer-verlag london limited 2009abstract there are a lot of holes in a progressive die formounting inserts, assembles, and standards. this papergives the classification

30、of plate holes of progressive diedesign according to their structural types and relationshipsbetween the correlating parts and the plate holes anddescribes an automated hole design system for progressivedies. taking advantage of prebuilt design knowledge andstandard parts database, this system is ab

31、le to generate thecorrelated holes on the main plates of progressive dies, suchas upper die shoes, lower die shoes, stripper plates, punchplates, die plates, punch backing plates, and die backingplates according to the inserted parts or functional assembles.a descriptive model is set up. the feature

32、 librarytechnology is adopted to develop the function for the designof plate holes, which can improve the efficiency andshorten the design cycle. the hole design system is builton the top of solidworks, taking advantage of its built-inmodules, including part, assembly, and drawing. we useprogressive

33、 die for motor core as concrete examples todemonstrate the power of our system. experimental resultsshow that our system cannot only improve the designquality but also reduce the design time and cost.keywords progressive die . hole . correlated design .library feature1 introductiona progressive die

34、is used in various industries such asaerospace, electronics, automobiles, and electrical appliancesfor producing sheet metal components in large quantities. asa progressive die may contain a large number of operationssuch as punching, blanking, bending, lancing, et al., it hasbeen regarded as comple

35、x and requires a great deal ofexpertise.usually, the progressive design procedure is composedof two phases, operations (stamping process) planning anddie structure design. stamping process planning is toproduce a flat pattern of a model of stamped metal andthen plan stamping operations to obtain str

36、ip layout. thedie structure design process is as follows: (1) according tothe size of the strip layout, the die set is determined and theoverall structure of die is generated; (2) then the inserts,punches, dies, and other forming parts are designedincluding positioning and locating holes; and (3) ba

37、sed onthe specific circumstances, assistive devices are insertedsuch as pilot pins, ejectors, screws, dowel pins, springs,standard parts, etc. the progressive die structure designusually costs about 2/3 design cycle time. there are a lot ofholes in a progressive die for mounting inserts, assembles,a

38、nd standards, and hole design is tedious, time-consuming,and error prone. this study is concentrated on thecorrelated design of holes on plates.the developments of automated, basic knowledge andintelligent design systems are studied by researchers allover the world. cheok and nee presented a review

39、ofresearch and design before 1998 in the design automationof tools for metal stampings and proposed a framework foran integrated design system for progressive dies 1. wanget al. did some research of association technology inassembly design for precision progressive die on autocadz.-x. jia (*) : x.-c

40、. zhang : h.-b. wuningbo institute of technology, zhejiang university,1# qianhu road,ningbo 315100, peoples republic of chinae-mail: jzxh.-l. li : m.-c. fangschool of mechanical engineering, ningbo university,818 fenghua road,ningbo 315211, peoples republic of chinaint j adv manuf technol (2010) 49:

41、112doi 10.1007/s00170-009-2371-62. kumar et al. developed an intelligent system forautomatic modeling of progressive die 3. they alsopresented an expert system for automation of strip-layoutdesign process using the production rule-based expertsystem approach of artificial intelligence on autocad4. c

42、hoi et al. developed a system written in autolisp onthe autocad for strip layout and die layout and a tool kit onthe smartcam software for modeling and postprocessingwith a pc 57. based on knowledge-based rules, kim etal. developed a system for electric product with bendingand piecing operations wri

43、tten in autolisp on theautocad with a pc 8. tor et al. investigated thesuitability of using a blackboard framework for stampingprocess planning in progressive die design 9. li et al.adopted feature- and rule-based approach and developed anintegrated modeling and process planning system forplanning b

44、ending operations of progressive dies usingc+ and objectarx of autocad 10. farsi and arezoodescribed a two-stage method to determine bendingsequence in progressive dies 11. chang et al. establisheda genetic algorithm to solve the problems of ranking theworking steps in progressive dies using autocad

45、 as adrawing tool 12. taking advantage of neural network andcomputer-aided design (cad) software, pilani et posed a method for automatically generating an optimaldie face design based on die face formability parameters13. based on sheet metal operations, singh and sekhoudeveloped a punch machi

46、ne selection expert system, whichwas built in autocad and used autolisp 14. jiang et posed a flexible and complete insert representationscheme and analyzed the complex assembly relationshipsand constraints between inserts and components 15.almost all the design systems mentioned above belong t

47、o2d patterns.as it is not easy to find defects, check interference,modify correlated drawings, etc. in 2d patterns, thedevelopment of 3d software and pc technology, whichdescribes parts in solid modeling, can dramatically help toresolve the above problems. this technique has graduallybecome a mainst

48、ream tool in the design industry.in recent years, more and more systems were developed ontop of 3d software. an automated nesting and piloting systemfor progressive die according to minimum scrap strategy on3d solidworks was developed by ghatrehnaby and arezoo16. roh and lee proposed a hull structur

49、al modelingsystem for ship design, built on top of c+ and 3d cadsoftware 17. chu et al. developed a computer-aidedparametric design system for 3d tire mold production byin catia 18. kong et al. developed a windows native 3dplastic injection mold design system based on solidworkswith visual c+ 19. li

50、n et al. in national kaohsiung firstuniversity of science and technology developed structuraldesign systems for 3d drawing dies based on functionalfeatures in pro/e and catia software 20, 21. lin and kuoalso developed an integrated re/rp/cad/cae/camsystem for magnesium alloy shell of mobile phone in

51、 3dsoftware 22.compared with the much work done in the computer-aidedprocess planning, less work in structure design has been done.most of the work is concentrated in the computer-aidedprocess planning 14, 713, 1619. jia et al. presented arelationship model of structural relevance in progressive die

52、s23. wang et al. discussed association technology inassembly design for precision progressive die on autocad2. jiang et al. discussed the inserts design automation 15.they proposed a representation scheme of inserts using anobject-oriented, feature-based approach. methods of standardpart library con

53、struction and modeling methods of punchesand dies were discussed in references on solidworks 24,25. zhao et al. in huazhong university of science andtechnology discussed correlated design of standardized partsand components in cad system for progressive die onautocad 26.for die structure design, the

54、 designer can treat eachfunction feature as a design unit 15, 20. according to thedesign norm and standard part library of our partner who isa progressive die company, this study describes a holedesign system based on function feature in solidworkssoftware.there are several commercial progressive di

55、e designsystems available in the market, e.g., progressive diewizard on nx, progressive die expert on pro/engineer,logpress on solidworks, topsolid/progress, et al.these packages can fulfill the holes design in conditionthat the users set up their own part library and make somecustomization. as the

56、die companies are mainly smallandmedium-sized enterprises, discussion with the localtool and die industry indicates that those systems are tooexpensive and beyond what they could afford to invest in.in addition, the commercial packages for progressive diecontain “generic” design rules provided by di

57、e designtextbooks, course materials, component manufacturerscatalogues, etc., while each die company concentrates onseveral classes of dies and has its own companys specificdesign rules, parameters, and tooling components. hence,the development of hole design system is necessaryespecially for the companies which have their ownspecific component library and in-house design rules.in order to make die design more flexible and efficientwith higher quality, this paper proposes a computer-aidedstructural design system of holes on the