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基于UG的汽車覆蓋件拉延模結構參數化設計‘ 摘要」闡述了汽車覆蓋件拉延模結構參數化設 計的意義，介紹了UG軟件在汽車覆蓋件拉延模結構 參數化設計中的應用，說明UG三維建模功能可以滿 足現代汽車工業(yè)的發(fā)展對汽車及蓋件拉延模的快速響 應的要求。 關鍵詞:汽車祖蓋件參數化設計拉延模 Unigraphics(簡稱UG)是當前世界上最先進和緊 密集成的、面向制造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高 端軟件。其功能覆蓋了整個產品的開發(fā)過程，即覆蓋 了從概念設計、功能工程分析到制造的過程，在航空、 航天、汽車、機械、模具和家用電器等工業(yè)領域的應用 非常廣泛。它實現了設計優(yōu)化技術與基于產品和過程 的組合，顯著地改進了如汽車、航空、機械等工業(yè)的生 產率[‘】。 在汽車覆蓋件中，特別是中高檔轎車覆蓋件中，小 批量、個性化、表面精度高的產品較多，且更新換代周 期越來越短，因而對汽車覆蓋件模具的設計和制造的 要求也越來越高。本課題利用UG的三維建模功能對 汽車覆蓋件的拉延模進行結構參數化設計，以滿足汽 車覆蓋件模具的設計效率。 1筱蓋件拉延模結構參數化設計的意義 汽車搜蓋件是指覆蓋件發(fā)動機、底盤、構成駕駛室 和車身的薄鋼板的異形體的表面零件和內部零件(分 別稱為外覆蓋件和內覆蓋件)，如載重汽車的車前板和 駕駛室，小客車的車前板和車身等。覆蓋件的可見表 面一般都帶有裝飾性，除考慮好用、好修、好造型外，還 要力求美觀大方。因而，汽車覆蓋件與一般沖壓件相 比，具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大、表面質量高等 特點[2〕。所以，汽車覆蓋件沖壓成形是一個幾何非線 性和復雜工藝條件的大變形力學問題[’]。 在汽車覆蓋件中不同程度地存在系列化的問題， 雖然汽車型號各不相同，但對各種型號汽車的車身、車 門等覆蓋件而言，均具有幾何拓撲結構相同或相似的 特征。只是由于曲面形狀不同，覆蓋件模具設計人員 常因不同的曲面形狀而重復進行設計。在uGH設計 領域，可以在這方面完成參數化的設計。首先用成組 技術對汽車覆蓋件進行分類，例如可分成車門類、發(fā)動 機蓋類等，然后分別創(chuàng)建各類覆蓋件典型結構拉延模 的參數化數模。需要說明的是，不能用車門類覆蓋件 模具來生成發(fā)動機蓋類的拉延模，因為它們之間的幾 何拓撲結構相差太大。通過參數化設計，可建立筱蓋 件與拉延模之間的關聯改變關系，縮短產品的設計周 期。一般而言，模具零件的標準化、參數化，拉延模設 計的規(guī)范化、智能化和模具結構的典型化、通用化是模 具cAD/CAE/CAM一體化的關鍵〔4〕。拉延模結構設 計的基本流程如圖1所示。 2創(chuàng)建參數化的覆蓋件拉延模 2.1拉延模的結構分析 創(chuàng)建參數化的拉延模之前，應對該模具進行深入 的分析，搞清該拉延模由哪幾個零部件組成，它們之間 的相互關系如何。必須建立清晰的設計意圖川，這將 決定如何使用建模和裝配策略。在覆蓋件拉延模參數 化設計中，主要考慮的是凸模和凹模曲面形狀如何與 覆蓋件建立對應關系，即當覆蓋件曲面形狀發(fā)生變化 時，與之對應的凸模和凹模的型面也將隨之改變。此 時還應考慮壓邊圈的型面也將隨著覆蓋件的工藝補充 面的形狀而改變。這種變化與模具的總體尺寸關系不 大，模具的總體尺寸可通過修改特征表達式的值來改 變，使之達到設計的要求。通常在建立裝配圖時，采用 混合裝配的方式，即先創(chuàng)建幾個主要部件的模型，然后 再將其裝配在一起，最后在裝配中設計其他部件。這 樣可充分地將UG的表達式和UGWAVE技術接合 起來，更方便地實現參數化。 2.2創(chuàng)建參數化的主要部件實體 這里講的參數化實體創(chuàng)建過程是指利用UG系 統(tǒng)，建立某類覆蓋件典型的拉延模部件的參數化。在 此，主要考慮凸模、凹模以及壓邊圈的型面隨覆蓋件 (包含增加的工藝補充面)的變化而改變的參數化，即 當修改或更換覆蓋件時，其模具的型面能相應地變化。 現以汽車面罩骨架上橫梁拉延模的凸模為例來說 明該參數化設計的方法和步驟。 (l)調入該面罩覆蓋件1的工藝數模(圖2)，從 TOOL中選擇ASSEMBLYNAVIGATOR項，打開 wAVEMODE。只有在打開該項后，在修改覆蓋件數 模時，由該覆蓋件產生的凸模、凹模以及壓邊圈才會產 生相應的變化。 (2)在基準面中草繪出凸模外輪廓的圖形，注意此 時草繪的圖形應與覆蓋件上輪廓對應。 (3)以此基準面上的輪廓線作為拉伸對象，拉伸出 穿超該覆蓋件的一個實體，此時若拉伸出的不是實體 而是曲面，說明第2步操作中的曲線是一條不封閉的 曲線，應修改曲線使之封閉。 (4)進行剪切實體操作。選擇剪切實體命令，以第 3步中的實體作為剪切對象，按中鍵確定，選擇覆蓋件 作為剪切面，單擊OK，然后確定正確的剪切方向，將 該覆蓋件隱藏或將其移到別的圖層中使之不可見，現 在就可清楚地看到凸模的實體曲面形狀了。 (5)按設計的需要進一步完善凸模，一個參數化的 凸模就產生了，如圖3所示。 以相同的方法，可以完成拉延模中其他一些重 部件(如凹模、壓邊圈)的參數化設計。 到目前為止，已將與覆蓋件有關的部件建立完成， 下面就可以在此基礎上進行換面或編輯曲面，使之變 成另一個零件。具體操作步驟如下: (1)打開該凸模文件，調人另一個覆蓋件2的數 模，如圖4所示，將這個覆蓋件定位于該凸模的對應上 方，并在PARTNAVIGATOR中將覆蓋件2的所有特 征調到剪切實體特征之前。 (2)在PARTNAVIGATOR中雙擊剪切實體的菜 單，出現換面對話框，選擇換面操作，單擊OK，選擇粗 蓋件2并確定正確的剪切方向就可實現覆蓋件型面的 更換，使其凸模的刑面隨覆蓋件的變化而改變 (3)對該l，，l模加以適‘，i的修改和調整.就;，J得少IJ符 合覆蓋件2所需的凸模，如圖5所示 當覆蓋件1的變化較少，只需在原有覆蓋件上作 一定修改時，該凸模也會隨之變化。汽車覆蓋件數模 是由許多小曲面組合而成的，因而在修改前首先在 MODELNAVIGATOR中找出需要修改的那塊曲面， 然后單擊右鍵彈出一個對話框，從中選擇修改命令，根 據需要對其進行修改。曲面修改完畢后將毛坯隱藏就 可看出凸模也隨之發(fā)生了變化。如果發(fā)現凸模沒有變 化，這可能是由于在修改覆蓋件數模時沒有打開 WAVEMODE，只需將其打開重新修改就可以了。 享、繼承和變更，因而這種設計方法適用于有經驗的技 術人員從事基于參數化技術設計，特別適用于團隊間 的并行設計和相關設計。 這里所介紹的汽車覆蓋件拉延模的裝配采用混合 方式，其一般步驟是先調人覆蓋件數模，然后再依次調 人凸模、凹模、壓邊圈，在調人這些零部件時，應注意將 POSITIONING項設為ABSOLUTE，這樣UG在裝配 時會自動地將凸模、凹模、壓邊圈與覆蓋件裝配到一 起。該模具中的其他零部件的裝配可以用MATE來 定位，也可用UGWAVE技術來完成。在這里所敘述 的裝配過程中，應優(yōu)先選擇UGWAVE，因為該產品設 計技術可提升參數化建模技術到更高級的系統(tǒng)與產品 設計。它的產品結構的獨特概念代表一個系統(tǒng)級的設 計方法。圖7和圖8是兩個相似的汽車覆蓋件數模用 參數化的方法設計而獲得的拉延模形狀。 3UG裝配的創(chuàng)建 UG中的裝配模塊能夠快速組合零部件成為裝配 體，還可以參照其他部件進行部件關聯設計。在UG 的裝配方式中提供了3種方式(自頂向下、自底向上、 混合裝配)。通常采用混合裝配，也就是將自頂向下和 自底向上的裝配方式結合在一起的裝配方法。所謂自 頂向下的裝配是指在裝配級中創(chuàng)建其他部件模型時， 采用在裝配部件的頂級向下產生子裝配和部件的裝配 方法，見圖6[5];而自底向上裝配是先創(chuàng)建部件幾何模 型，再組成子裝配，最后生成裝配部件的裝配方 UG中自頂向下的裝配方式與真正的設計概念一 致，其最末端是零件。它們可以建立在它們所屬的最 低級的部件內，在這種裝配中，子裝配及零件都裝配在 同一基準即頂層基本骨架上。頂層基本骨架的引人能 夠實現從產品到模具整個設計過程中信息的傳遞、 享、繼承和變更，因而這種設計方法適用于有經驗的技 術人員從事基于參數化技術設計，特別適用于團隊間 的并行設計和相關設計。 這里所介紹的汽車覆蓋件拉延模的裝配采用混合 方式，其一般步驟是先調人覆蓋件數模，然后再依次調 人凸模、凹模、壓邊圈，在調人這些零部件時，應注意將 POSITIONING項設為ABSOLUTE，這樣UG在裝配 時會自動地將凸模、凹模、壓邊圈與覆蓋件裝配到一 起。該模具中的其他零部件的裝配可以用MATE來 定位，也可用UGWAVE技術來完成。在這里所敘述 的裝配過程中，應優(yōu)先選擇UGWAVE，因為該產品設 計技術可提升參數化建模技術到更高級的系統(tǒng)與產品 設計。它的產品結構的獨特概念代表一個系統(tǒng)級的設 計方法。圖7和圖8是兩個相似的汽車覆蓋件數模用 參數化的方法設計而獲得的拉延模形狀。 4結束語 隨著現代工業(yè)技術的飛速發(fā)展，CAD/CAM技術 的采用不僅代表著企業(yè)的技術形象，也越來越能為企 業(yè)降低成本、提高生產率提供重要手段[“}。利用uG 的三維造型及裝配功能來建立汽車覆蓋件拉延模的參 數化結構，最終構造出的三維裝配體可以真實反映零 件之間的裝配關系，并可得到有關的質量、重量等物理 參數，使得汽車覆蓋件拉延模的設計與制造變得非常 方便和快捷。即當某類汽車覆蓋件的外形發(fā)生變化 時，其參數化的結構能迅速地改變?yōu)榕c之相對應的拉 延模，并且UG也能夠實現與大多數CAD軟件之間圖 形格式的相互轉換，因此，在工業(yè)應用中，實現UG汽 車覆蓋件拉延模結構參數化是極具意義和實用價值 的。 參考文獻 1張廣禮，張鵬，洪雪 . UG18基礎教程式 . 北京:清華 大學出版社，2002 2郭春生，湯寶駿，孫繼明.汽車大型覆蓋件模具 . 北京: 國防工業(yè)出版社，1993 3陳煒，林忠欽，徐偉力，等 . 覆蓋件拉延模型面的特征 組裝配建模技術研究.上海交通大學學報，2001，35(1):123一 127 4李建華，鄭英良.模具標準化和基于UG的模具標準件 庫的建立.汽車科技，2000(6):47一50 5袁國定，陳煒，岳陸游，等.基于裝配模型的車輛覆蓋 件拉延模結構變形設計.農業(yè)機械學報，2003，34(6):134一137 6陳向東 . 基于UG的冷沖模CAD系統(tǒng)開發(fā)與應用 . 航 空制造技術，2001(5):50，s一(

回答者：pvxq8702016-03-08 00:00