沖模CAD中凹模和非圓凸模的自動(dòng)生成

1、圖 1 圓 弧 多 邊 化沖模 cad 中凹模和非圓凸模的自動(dòng)生成蘇海常（天 津 工 業(yè) 大 學(xué) 機(jī) 電 學(xué) 院 ， 天 津300160）摘 要 ： 介紹了在沖模 cad 系統(tǒng)中， 作者在設(shè)計(jì)時(shí)改變了非圓凸模和非圓凹模的內(nèi)腔 形 狀 ， 為使用計(jì)算機(jī)進(jìn) 行自動(dòng)設(shè)計(jì)提供了方便 ， 使在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)此類凸模和凹模的自動(dòng)生成過(guò) 程中結(jié)合 cam， 不 僅 可 減 輕 設(shè) 計(jì) 人員 的 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ， 而且可以大幅度提高模具的設(shè) 計(jì)和加工效率及質(zhì)量 。 總體上采用圓弧多邊形 化的方法， 對(duì)非圓凸模和凹模形狀進(jìn)行處理 ， 提出了一種根據(jù)俯視圖自動(dòng)生成主視圖的方法 。關(guān) 鍵 詞 ： 模 具 ； cad；

2、 圓 弧 ； 多 邊 形中 圖 分 類 號(hào) ： tp391.7文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 ： adoi:10.3969 / j .issn.1002-6673.2010.03.049die in die cad and non-circular punch automatic generationsu hai-chang（school of mechanical and electronic ， tianjin polytechnic university, tianjin 300160 ， china）abstract: this paper describes the die cad system

3、, the author changed the design of non-circular punch and die of non-circular shape of the cavity for the use of computer automated design provides a convenient, so that to achieve such a punch in the computer and die with the process of automatic generation of cam, not only would the designers of t

4、he labor intensity, but also can greatly improve the mold design and processing efficiency and quality. overall use of arc polygon-oriented method, the non-circular shape of the punch and die processing, presents a vertical view automatically generated according to the main view approach.key words:

5、mold； cad； arc； polygon俯 視圖輪廓完全由線段 組 成 ； 非 圓 凸 模 的 俯 視 圖 輪 廓由線段和圓弧或 者 完全由圓弧組成 。 對(duì) 于 的 情 況 ， 在 生成凸模主視 圖 之前 ， 必須對(duì)俯視圖中 的 圓弧 進(jìn) 行 適 當(dāng)處 理 ， 也就 是根據(jù)圓弧的情況 ， 考 慮 圓 弧在主視圖中的 投 影 效 果 ， 用一段或幾段線段 取 代俯視圖 中 的 圓 弧 ， 這 種 方 法 稱 為 “圓 弧 多 邊 形 化 ”。（1） 圓 弧的多邊形化處理 。 分析 各種類型的圓弧 ， 根 據(jù) 投 影 原 理 ， 圓弧的替代可 分 為三種情 況 ： 若 有 圓 弧 段 ab，

6、 只 要 圓 弧與圓的水平 直 徑無(wú)交點(diǎn) ， 就 可 用 線 段 ab 替 代 圓 弧 ab， 如 圖 1 （a） 所 示 ； 若 有 圓 弧 段 ab， 只要圓弧與圓的 水 平直徑存在兩個(gè) 交 點(diǎn) c 和 d， 可 用 三 條 線 段 ac、 cd、 db 替 代 圓 弧 ab， 如 圖 1 （b） 所 示 ； 若 有 圓 弧 段 ab， 只要圓弧 與圓的水平直徑存在 一個(gè)交點(diǎn) c， 則可用兩條線段 ac、 cb 來(lái)替代圓弧 ab， 如圖 1 （c） 所示。（2） 多 邊 形 點(diǎn) 集 的 處 理 。 若 兩 個(gè) 圓 弧 或 圓 弧 與 線 段 連 接 點(diǎn) 為 切 點(diǎn) ， 在 主 視 圖 中

7、可 能 沒(méi) 有 與 此0 引言在 設(shè) 計(jì) 沖 壓 模 具 時(shí) ， 若模具 的凸模和凹模刃口形狀 為圓形或矩形等簡(jiǎn)單 形 狀 ， 凸模和凹模都比較容易設(shè) 計(jì) ， 而 且 刃 口 尺 寸 的 計(jì) 算 也 非 常 簡(jiǎn) 單 。 但 是 ， 并 不 是 所 有沖壓模具的凸 模 和 凹 模刃口形狀都是規(guī) 則 的 ， 也 有 許 多 沖 壓 模 具 凸 模 和 凹 模 的 刃 口 形 狀 是 不 規(guī) 則 的 ， 它 們 是 由 多 段 線 段 組 成 ， 或者由多段線 段 和多段圓弧組成 ， 或 者完 全由多段圓弧組成 ， 此類 凸模和凹模的刃口計(jì)算和 設(shè) 計(jì) 都 很 麻 煩 。由 于非圓凸模和非 圓 凹

8、模形 狀 復(fù) 雜 ， 為 了 便 于 加 工 ， 在設(shè)計(jì)時(shí)均把非 圓凸模 和非圓凹模的內(nèi)腔設(shè)計(jì) 成 直 柱 狀 ， 這 為 使 用 計(jì) 算機(jī) 進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)提供了 方 便 。 如 果 使用計(jì)算機(jī)實(shí) 現(xiàn) 此 類 凸 模和凹模的自動(dòng) 生 成 ， 并 且 結(jié) 合 cam， 不 僅 可 減 輕 設(shè) 計(jì) 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 ， 而 且 可 以 大 幅 度提高模具的 設(shè)計(jì)和加工效率及質(zhì)量 。1 非圓凸模的自動(dòng)生成各 種 非 圓 凸 模 大 致 可 分 為 兩 種 情 況 ： 非 圓 凸 模 的收 稿 日 期 ： 20100404作 者 簡(jiǎn) 介 ： 蘇 海 常 ， 男 ， 福 建 泉 州 人 。p2o2h2 k2

9、 f2yp1o1h1 （a） k1 f1l1a b cpl2o n mj2 dl e i jkfhg j1（b）ox圖 3 生 成 凸 模 的 示 意 圖切 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 棱 線 ， 為 了 正 確 地 生 成 主 視 圖 ， 在 對(duì) 俯 視 圖進(jìn) 行 “ 多 邊 形 化 ” 處 理 后 ， 必須對(duì)所有的切點(diǎn)進(jìn)行判 斷 ， 確定哪些切點(diǎn)要?jiǎng)h 除 以及哪些切點(diǎn)應(yīng)保留 。 具 體 的 判 斷 方 法 如 下 ： 若 兩 圓 弧 相 切 ， 設(shè) 圓 心 分 別 為 o1、 o2， 半 徑 分 別 為 r1、 r2， 切 點(diǎn) 為 p， o1x、 o2x、 px 分 別 為兩圓心和切點(diǎn)的 x 坐 標(biāo)

10、值 ， 當(dāng)o1x-o2xr1-r2時(shí) ， 切 點(diǎn) 需 要 保 留 ， 否 則 切 點(diǎn) 要 刪 除 ； 若 豎 直 線 段 與 圓 弧 相 切 ， 則 切 點(diǎn) 要 保 留 ， 其余的線段與圓弧 相 切時(shí) ， 切 點(diǎn) 要 刪 除 。 包含圓 弧段的非圓凸模 俯 視 圖在 進(jìn) 行 “ 多 邊 形 化 ” 處 理 后 ， 便轉(zhuǎn)化為非圓凸模 俯視圖 完全由線段組成 的情況， 因而以后處理和的方法是相同的。圖 2 是某沖壓件的零件圖 ， 若 要自動(dòng)生成此零 件 的 沖 裁 凸 模 ， 首先要根據(jù)零 件 的要求及板料的厚度對(duì) 零 件 圖 進(jìn) 行 適 當(dāng) 的 偏 移 ，然 后再對(duì)偏移后的圖形 進(jìn) 行 “多 邊

11、 形 化 ”處 理 ，并且計(jì)算 各個(gè)圓弧的圓心 ，算 出 圓 弧 與 水 平 直 徑 的 各 個(gè) 交 點(diǎn) 。 根據(jù)上述的三種情況 ，將 圖 中 的 各 段 圓 弧 用 適當(dāng)?shù)木€段替代 ，替 代 后 的 多 邊 形 如 圖 3（b）所 示 。圖 3（b）是由多段線段組成的 多 邊形輪廓 ， 其 頂 點(diǎn) 集 為 v： a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，v 中 的 許 多頂點(diǎn)屬于原來(lái) 的 切 點(diǎn)集 u： b，c，d，e，f，g，j，見(jiàn) 性 。 例 如 ， 對(duì) 于 點(diǎn) 集 v1 中 的 p 點(diǎn) ， 過(guò) p 點(diǎn) 且 平 行 于y 軸 的 直 線 l1 與 圖 3（b）中 各

12、線段的交點(diǎn) 只 有 p 點(diǎn) ， 在 投 影 生 成 圖 3 （a） 時(shí) ， 沒(méi)有 投影面會(huì)阻擋此棱線 ， 因 而 ， 此 棱 線 在 圖 3（a）中 是 實(shí) 線 ； 對(duì) 于 點(diǎn) 集 v1 中 的 l 點(diǎn) ， 過(guò) l 點(diǎn) 且 平 行 于 y 軸 的 直 線 l2 與 圖 3（b）中 各 線 段 的 交 點(diǎn) 有 j1、 k、 l、 j2 點(diǎn) ， 在 此 情 況 下 ， 若要確定棱線是可 見(jiàn) 還 是 隱 藏 ， 必 須 比 較 j2、 k、 j2 三 個(gè) 交 點(diǎn) 與 l 點(diǎn) 的 關(guān) 系 ， 即 比 較 這 四 點(diǎn) 的 y 坐 標(biāo) 值 的 大 小 ， 若 l 點(diǎn) 的 y 坐 標(biāo) 值 不 小 于 其 它

13、 三 個(gè) 交 點(diǎn) 的 y 坐 標(biāo) 值 （ 即 yl yj1） and （ylyk） and （ylyj2） ， 則這條棱線在圖 3 （a）中 應(yīng) 為 實(shí) 線 （可 見(jiàn) 的 ）； 只要其 它三個(gè)交點(diǎn)中有 一 個(gè) 點(diǎn)的 y 值坐標(biāo)值不小于 l 點(diǎn) 的 y 坐 標(biāo) 值 ， 如 圖 3 中 ：ylyj1， ylyk， yj2yl， 則 此 棱 線 在 圖 3 （a）中 應(yīng)為 虛 線( 不 可 見(jiàn) 的 ) 。采 用 相 同 的 方 法 ，依 次 對(duì) 點(diǎn) 集 v1中 的 各 點(diǎn) 進(jìn) 行 計(jì) 算 和 比 較 ， 并 給 定 凸 模 的 高 度 尺 寸 ， 即可 得 到 圖 2 中 零 件 的 沖 裁 凸 模

14、 ， 如 圖 3（a）所 示 。 在 生 成 凸 模 后 ， 將 用 于 生 成 凸 模 的 多 邊 形 圖 3 （b） 刪 除 ， 把 根 據(jù) 零 件 圖 偏 移 后 的 圖 形 調(diào) 入 ， 再用 尺寸標(biāo)注命令即可 得 到 各圖素的精確尺寸 。 用 計(jì) 算 機(jī)自動(dòng)處理此過(guò)程的 流 程圖 如 圖 4 所 示 。在 生 成 主 視 圖k，m，n。時(shí) ， u 中 的 切 點(diǎn) 有 的 要 產(chǎn)生 棱 線 ， 如 ： e、 f、 k等 ， 有 的 不 產(chǎn) 生 棱 線 ，2 凹模的自動(dòng)生成對(duì) 于 非 圓 凹 模 ， 首 先 需 要確 定凹模的外圍尺寸 ， 在確 定 了 凹 模 的 大 小 后 ， 其內(nèi) 腔

15、的生成方法與非圓 凸 ?；?本 相 同 ， 只是在生成 前需選定一剖切線 ， 求 出 剖 切 線 與 各 實(shí) 體 的 交 點(diǎn) ， 重 新 生 成 封 閉 線 ， 然 后 再 用 與 生 成 非 圓 凸 模 相 同 的 方 法 ， 即 可 生 成 非 圓 凹 模 。如 ：b、 c、 d 等 ，因 而 要從 u 中 去 除 產(chǎn) 生 棱 線 的 切點(diǎn) ， 處理后的點(diǎn)集為 u1：b，c，d，g，j，m，n， 再 將 v 與 u1 求 差 (即 v1v-u1) 得 到 新 的 點(diǎn) 集 v1：a、e、f、 h、i、k、l、o、p。 在 生 成 圖3b 所 對(duì) 應(yīng) 的 主 視 圖 時(shí) ， 多 邊 形 頂 點(diǎn)

16、 集 v1 中 的 每 個(gè) 頂點(diǎn) 在 主 視 圖 中 都 對(duì) 應(yīng) 著 一條 棱 線 （ 可 見(jiàn) 或 被 隱 藏 ） ，棱線的位置由 對(duì) 應(yīng)頂點(diǎn) 的3 結(jié)論針 對(duì)設(shè)計(jì)非圓凸模和非 圓 凹模的復(fù)雜性 ， 利 用 “圓 弧 多 邊 形 化 ” 方 法 ， 對(duì) 圓 弧 進(jìn) 行 離 散 ， 并找到了一種利 用 計(jì)算機(jī)生成非圓凸模 和 非圓凹模 的 方 法 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 非 圓 凸 模 和 非圓凹模的自 動(dòng) 設(shè)計(jì) ， 提高了設(shè)計(jì)效率 和 設(shè)計(jì) 質(zhì) 量 。x 坐 標(biāo) 確 定 ，棱 線 的 可 見(jiàn)與 隱 藏 由 對(duì) 應(yīng) 頂 點(diǎn) 的 y 坐標(biāo) 及此頂點(diǎn)與投影面的 關(guān) 系決定 。（3） 凸 模 的 生 成 。

17、要 想 生 成 非 圓 凸 模 的 主 視 圖 ， 只參 考 文 獻(xiàn) ：1 孫 勝.計(jì)算機(jī)在金屬塑性成形中 的 應(yīng) 用 技 術(shù) m.廣 州 ：廣 東 科 技 出 版 社.2 李 志 剛.模 具 cad/camm.北 京 ：機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 ，1994.3 于滬平.沖裁模 cad 中凹模形的自動(dòng)生成j.金屬成形工藝，1997，2.需 對(duì) 頂 點(diǎn) 集 v1 進(jìn) 行 處 理 。 在 v1 中 任 取 一 點(diǎn) ，根 據(jù) 此 點(diǎn)的 x 坐標(biāo)確定 一條過(guò)此點(diǎn)且平行于 y 軸 的 直 線 ， 求 此直 線 與 圖 3 （b）中 所有線段的交點(diǎn) ， 并 根 據(jù) 交 點(diǎn) 的 數(shù) 目 及 交 點(diǎn) 與 點(diǎn) 集 中 相 應(yīng) 點(diǎn) 的 關(guān) 系 ， 確定棱 線的可見(jiàn)與不可 123file:/d|/我的資料/d