1引言冲裁件的尺寸精度,主要取决于凸、凹模刃口尺寸及公差。为了获得合格的制件,在设计模具 时,应根据冲裁件的名义尺寸及公差等级、冲裁间隙、刃口磨损规律、模具制造特点等来确定凸凹 模的刃口尺寸和公差。但是,对于具有多个凸、凹模的冲模来说,如果各个凸、凹模的形状比较复 杂,其尺寸和公差的计算量是很大的。而且,还必须判断磨损后尺寸的变化情况是增大、减小还是 不变,对于复杂形状的凸、凹模来说有时候这种判断也不是轻而易举的。另外,计算完毕之后,要 按精确尺寸绘图和标注尺寸,该工作也很繁琐,因此,如果能开发一种专用模块,能够自动判断尺 寸的变化情况并计算出凸、凹模的尺寸和公差,然后自动绘制图形并标注尺寸和公差,必将大大减 少计算和绘图的工作量,从而大大提高模具设计的效率。本文以ObjectARX2000和V C++6.0为工具,对MDT6.0进行二次开发,从而能够方便地解决凸、凹模工作部分尺寸 和公差的自动计算、绘图和标注。2凸、凹模工作部分尺寸、公差计算的原理和方法冲裁时,冲孔 直径和落料件外形尺寸均取决于光亮带的尺寸,该尺寸通常由通用量具实测得到,也是确定冲件尺 寸精度的唯一依据。实践证明,落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸,冲孔的尺寸接近于凸模刃口尺 寸。所以,落料时取凹模作为设计基准件,冲孔时取凸模作为设计基准件。在确定冲模凸模和凹模 工作部分尺寸时,必须遵循以下几项原则:(1)由于落料件的尺寸取决于凹模尺寸,因此,落料 模应先决定凹模尺寸,然后减小凸模尺寸来保证合理间隙;同理冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸,故 冲孔模应先决定凸模尺寸,通过增加凹模尺寸来保证合理间隙。(2)根据刃口的磨损规律,如果 刃口磨损后尺寸变大,应使刃口的基本尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸;如果刃口磨损后尺寸 减小,应取接近或等于工件的最大极限尺寸,以保证刃口磨损至一定尺寸范围内,也能冲出合格制 件。(3)考虑工件精度与模具精度间的关系,在选择模具刃口制造公差时,既要保证工件的精度 要求,又能保证有合理间隙数值,一般冲模精度较工件精度高2～3级。凸、凹模的加工方法不同 ,其尺寸和公差的计算也是不同的。凸、凹模的加工方法分为两种:分开加工和配合加工。圆形或 矩形等简单几何形状的冲裁件所用的凸、
凹模,因制造简单,公差容易保证,通常采用分别加工的 方法制造。当制件形状复杂或凸、凹模配合间隙较小时,为了保证凸、凹模的间隙值,采用分开加 工法比较困难,此时,必须采用配合加工法,即按制件的尺寸和公差要求,首先加工凸模(或凹模 ),然后以此为基准配做凹模(或凸模)。基准件在工件图上通常都标明尺寸和公差,制造公差一 般取制件公差值的1/4;而与基准件配合加工的制件,在工件图上只标明基本尺寸,在技术要求 中注明按件调配成双面间隙的字样。这种方法不仅容易保证间隙,而且还可以放大模具的制造公差 ,尤其对间隙小的模具最为有利,故目前工厂一般都采用这种方法。采用配合加工法,其凸、凹模 的尺寸公差也按落料和冲孔分别计算。落料一般应以凹模为准,然后配做凸模。落料凹模磨损后, 因其刃口复杂程度的不同,刃口尺寸的变化不一定都是增大,因此,必须按凹模磨损后的增大、减 小或不变三种情况计算(图1):①凹模磨损后尺寸增大,如图中的X1、X2、X3,计算这类 尺寸时,可先把制件图尺寸变化成D-Δ的形式,再按公式计算;②凹模磨损后此尺寸减小,如图 中的Y,计算这类尺寸时,可先把制件图尺寸变化成d+Δ的形式,再按公式计算;③凹模磨损后 尺寸不变,如图中的Z1、Z2,计算这类尺寸时,可先把制件图尺寸变化成L±Δ/2的形式, 再按公式计算。同理,冲孔一般应以凸模为准,然后配做凹模。冲孔凸模磨损后,刃口尺寸的变化 也不一定都是减小,因此,也应按凸模磨损后尺寸的减小、增大或不变三种情况计算(图2):① 凸模磨损后尺寸减小,如图中A1、A2、A3,计算这类尺寸时,可先把制件图尺寸变化成d+ Δ的形式,再按公式计算;②凸模磨损后尺寸增大,如图中B,计算这类尺寸时,可先把制件图尺 寸变化成D-Δ的形式,再按公式计算;③凸模磨损后尺寸不变,如图中C1、C2,计算这类尺 寸时,可先把制件图尺寸变化成L±Δ/2的形式,再按公式计算。各类尺寸的计算公式见表1和 表2。3程序实现3.1开发平台:MDT6.03.2编程工具:
ObjectARX2000 、VisualC++6.03.3实现原理首先是选择对象,构造选择集,并获得所选对象的数 据,如直线的起点、终点,圆的圆心、半径等。利用这些数据再通过一定的计算就可以获得制件的 基本尺寸,为后面的计算提供条件。然后,要把所选凸、凹模图形的边按逆时针方向有序排列。用 交互方式选取对象时,各个对象的顺序是随机的,因而必须把所有线段的顶点按逆时针方向排序, 以便自动判断尺寸的变化情况,是增大、减小、还是不变。排序的方法是(图3)先找出图形的最 低点A0,然后找出与该点相邻的另两个端点B和C。如果向量A0B·A0C的方向指向Z轴正 方向,则选定B点作为A1点,否则,选定C点作为A1点。然后找出与A1点相邻且与A0相异 的另一个点A2,用同样的方法依次找出A3、A4…An,直至找出图形中线段的所有顶点,这 样就可以保证点列A0、A1、A2…An按逆时针方向有序排列。为下一步自动判断尺寸的变化 情况做好了准备。之后对尺寸变化情况进行自动判断。由于前面已把所有线段的端点按顺序排列, 这样后面一条直线的起点就是前面一条直线的终点,形成一个首尾相连的有序的封闭图形。设需判 断的直线的起点和终点分别为An、An+1,第一个向量为AnAn+1·AnAn+2,第表 1以凹模为基准,凹模尺寸的计算尺寸分类磨损后制件尺寸凹模尺寸凸模尺寸落料①增大D-ΔD 凹=(D-XΔ)+δ凹按凹模尺寸配做,保证双面间隙C②减小d+Δd凹=(d+XΔ)-δ 凹③不变L±Δ/2L凹=L±δ凹/2表2以凸模为基准,凸模尺寸的计算尺寸分类磨损后制件 尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料①增大D-ΔD凸=(D-XΔ)+δ凸按凸模尺寸配做,保证双面间 隙C②减小d+Δd凸=(d+XΔ)-δ凸③不变L±Δ/2L凸=L±δ凸/2注:表中,D 、d、L为制件的基本尺寸;X为系数;Δ为制件公差;δ凹、δ凸为凸、凹模制造公差,一般按 IT6～IT7级精度,也可以取δ凸=Δ/4、δ凹=Δ/4。X2YX172X3Z1凹模磨 损后的边刃实际边刃图1落料凹模刃口A3A1A2C2凸模磨损后的边刃实际边刃BC1图2冲 孔凸模刃口A5A4A3A2A1A6A8A7A9A10A11A0图3磨损后尺寸变化情况的 判断>>>二个向量为An+1An-1·An+1An。①如果两个向量的方向都指向Z轴的正 方向,则冲孔时,这条边的变化情况是减小,落料时这条边增大。②如果两个向量的方向都指向Z 轴的负方向,则冲孔时这条边的变化情况是增大,落料时这条边减小。③如果一个向量的方向指向 Z轴的正方向,而另一个指向Z轴的负方向,则不管是冲孔还是落料,线段的长度保持不变。利用 这种方法,就可以自动判断出尺寸的变化情况,并选用相应的计算公式计算出凸、凹模的尺寸和公 差。例如:要判断图中的线段A0A1的变化情况,则第一个向量为A0A1·A0A2,第二个 向量为A1A-1·A1A0,(程序中必须把A-1设为An),这里第一个向量指向Z轴正方 向,第二个向量也指向Z轴正方向,因此,如果是冲孔,磨损后尺寸变小,反之,则变大。又如, 要判断图中的线段A9A10的变化情况,则第一个向量为A9A10·A9A11,第二个向量 为A10A8·A10A9,这里第一个向量指向Z轴负方向,第二个向量也指向Z轴负方向,因 此,如果是冲孔,磨损后尺寸变大,反之,则变小。同理,要判断A1A2的变化情况,可以知道 第一个向量A1A2·A1A3指向Z轴负方向,第二个向量A2A0·A2A1指向Z轴正方向 ,因此,不管是冲孔还是落料,磨损后尺寸不变。最后,画出图形、标注尺寸和公差。根据计算出 的线段的尺寸,而且线段的方向与原图保持不变,就可以确定出新图的各个顶点,从而在保证新图 与原图的压力中心不变的条件下(利用前面的数据和压力中心的计算方法可以方便地确定压力中心 ),很方便地画出图形。因为图形已经精确画出,所以尺寸数字可以直接得到,而公差也已由前面 计算得到,因而设置不同的尺寸样式就可正确标注出尺寸和公差。3.4实现方法首先用Visu alC++6.0提供的应用程序设计向导建立MFCAppWizard(dll)类型的项目 文件,并进行必要的项目设置,然后创建对话框,最后编写处理程序。选取对象时,首先构造选择 集并获得选择集中的实体数,从而可获得选择集中的实体名。然后用函数acdbGetObje ctId和acdbOpenObject得到实体的对象标识符并且得到指向对象的指针pEn t,并用pEnt→isA()→name()函数返回pEnt指针指向的对象类型名。若为l ine实体则返回“AcDbLine”,若为circle实体则返回“AcDbCircle ”。最后获取对象的数据,如直线的顶点坐标,圆的圆心坐标、半径等。在绘图和标注尺寸时,还 要涉及到层表的操作和使用。建立新层的实质是向层表中写入一条层表记录,在ARX应用程序中 建立新层需要做以下工作:①以写方式调用getLayerTable()函数打开当前图形数 据库的层表,获得指向该表的指针。②调用构造函数AcDbLayerTableRecord ()创建层表记录对象。③调用setName()函数设置层名。④设置层的有关属性,如果要设置层的线型,则首先需要获得该线型的ID号,然后再调用setLinetypeObjectId()设置线型。如果指定的线型在当前图形数据库中存在,则可用getAt()函数获得该线型的ID号。否则,需要用loadLineTypeFile()函数装入。层的颜色设置