中小型冲压件模具ＣＡＤ系统的研制南京航空航天大学孙知信，孙正兴，陈文亮，丁秋林模具ＣＡＤ 系统中两个关键技术是图形处理和数据管理。由于冲模工作部分形状复杂多样，装配图之间存在着 遮挡关系，给图形绘制带来很大困难。目前国内研制的ＣＡＤ图形系统大多采用图形的简单叠加拼 合而成，未能实现自动消隐；又因输入数据较多，图形修改也较困难。因此装配图的自动成形及消 隐是模具ＣＡＤ系统中难点之一。模具装配明细表的动态标注是模具ＣＡＤ系统中又一难点，因为 图素的不确定性，传统ＣＡＤ系统中大多采用明细表的预制式，智能生成能力较差，修改也困难。 而模具ＣＡＤ系统中涉及的数据繁杂，如何有效地组织管理及动态访问数据是模具ＣＡＤ关键技术 之一。我们针对上述问题进行了一些探索，并取得了较好的效果。我们开发的模具ＣＡＤ系统采用 成组技术对模具进行分类，使图形及参数标准化，用深度搜寻法查找覆盖件的最大外轮廓线实施消 隐，用数据库技术动态管理数据，并动态生成模具装配明细表。ｌ系统的总体结构及其功能基于上 述问题而开发的模具ＣＡＤ系统的总体结构如图１所示。２主要功能模块介绍２．ｌ图形输人橡块 冲压件形状种类繁多，千变万化，不可能给出一种通用的数学模型。因此系统提供了两种输入方法 。对一般的冲裁件，图形输入采用交互式方法，由于零件形状变化很大，无典型规律可循，系统在 绘图软件中将常用命令加以组合．可较快地完成图形输入；对规则零件及局部变化的零件采用参数 化设计及子图形拼合法。系统提供了各种弯曲、拉伸组合件的图标菜单，用户可方便地选择所需零 件，或组合成各种所需零件。图２所示为弯曲组合件的拼合，图２（ａ）、图２（ｂ）子图形分别 用参数化设计，图２（ｃ）由日２（ａ）、图２（ｂ）经图形拼合而成。２．Ｚｔ具结构选择板块 冲压件图形输入后，系统将根据冲压件形状、技术要求等性质自动选择模具结构，并给出模具结构 的示意图。用户也可进入模具结构选择设计模块的图标菜单，自行选择一种适宜的结构。系统储存 有大量模具结构图例，有各种类型的冲裁模，Ｕ型、Ｖ型弯曲模及其组合件弯曲模、圆筒件及矩形 件拉深模，翻边模、打凸模等。系统详细地规定厂每种结构由哪几种主要零件组成及其装配次序和 装配关系。这些规范化的结构以数据形式存放在数据库中，供选择和调用、另外，按照一定的数据 和形式将各种标准模架存于数据库中，建立标准模架库。２．３Ｘｉ艺分析计算模块依据输入的冲 压件图形和所选的模具结构，系统完成所需的工艺分析、
压力中心、冲裁力、拉深力等各种计算， 并将分析计算结果写入相应的数据文件，为后续的模具生成和ＣＡＭ系统提供数据。２．４参激化 图形库的建立由于模具标准件及模架有一定的规律可循，因此可采用程序参数化的方法建立其参数 化图形库。运用成组技术进行分组，建立起模具零件参数化模型。图库以程序和数据库及数据文件 的形式存在，其中模具标准件是由有限个尺寸参数和技术参数确定的，当参数变化时，零件的形状 和属性也随之改变。用户只要输入参数化程序所需的主参数，系统将用自行开发的数据库接口模块 ，从数据库中查询出其它参数，并根据这些参数算出零件的未知参数，从而完成零件的模型设计， 一个参数化程序可方便地产生一组标准件。２．５＄具结构乡数出人板块模具设计中有些结构参数 需要设计师凭经验而定。如凸模吊紧螺钉的布置，直径尺寸的确定；打杆的形状、大小和位置分布 ，顶出件的分布和大小等。系统中参数采用交互式定义的方法，以下列原则引导用户设置参数：（ 互）尽量将构件布置在与压力中心对称位置；（２）构件的合力与压力中心重合；（３）构件尺寸 采用系统推荐值。２．６Ｘ配用形生成恢块模具装配图的生成是基于零件图形的拼合法。凸模、冲 头把、打杆等零件在装配时要覆盖其它零件，系统将此类零件划分为覆盖件，模板类零件则称之为 消隐件。系统采用三维面的方式成型覆盖件，便于消隐计算时的查找和排序。系统在确定模具结构 后．读取前面模块传来的数据及其它数据库数据。确定模具的主剖切面的方向，随后进入选择模架 程序，然后搜寻相应的图形库，判断该文件是否覆盖件。如果是，选择厚度（ｈ），输入参数成型 该零件；如果不是，用二维成型该零件，并形成块，继续搜寻直到图形零件处理完毕，然后选择插 入基点，插入所有块，随后进入消隐模块，用深度搜寻法查找覆盖件的最大外轮廓线，实施消隐， 消隐完毕，调入明细表生成程序，最后生成完整的装配图。消隐算法如框图３所示。模具装配明细 表的自动标注涉及多方面知识，是在与整个图形库的搜寻中动态完成的，在装配图完成以前，不可 能确切知道成型零件的确切个数与序号的排列及一些相关的技术要求，因而装配明细表是动态确定 的。为此，采取建立标准库的方法即按模具结构的典型划分，建立相应的标准明细表数据库，在装 配图自动成型后，搜寻系统图库，再与标准库逐项比较，以决定增加或删减零件的个数及自动修改 零件的序号、数量、技术要求等，然后自动输出到装配图上，生成完整的装配图。装配明细表生成 算法如框图４所示。装配图成型部框图如图５所示。２．７系统的数据管理系统建有大量的数据库 ，应用程序如何直接访问数据库内容是必须解决的问题。系统采用Ｆｏ－ｃｈａｓｅＰｌｕｓ进行 数据管理。所定义的数据库文件由三部分组成：文件信息部分，文件结构记录和文件数据记录部分 。其中前３２个记录为文件信息部分，最后部分为回车符和空格。下表所示为文件信息部分的字段 分配表即文件说明部分：文件结构记录部分是从第３３个字节开始的，详细描述各字段，每个字段 用３２个字节描述。具体分配为：１～１０表示字段名，第１２字节表示类型，第１７字节表示宽 度，第１８字节表示小数位数。文件的结构记录和文件的数据记录还有２个字节来描述回车、记录 的实际长度。每一个记录的首位放一个空格，用来置删除标志，当本记录被删除时，为＊号。根据 数据库主文件结构，我们首先用Ｃ语言定义一个与数据库系统相兼容的数据结构：Ｓｔｒｕｃｔｄ ｂｆｓｌｃｈａｒｍａｎｅ〔１１〕；ｃｈａｒｔｙｐｅ：ｃｈａｒｌｅｎｇｔｈ；。ｂａｒｂｉ ｔｓ【；然后用外部静态变量定义函数库所需的全局变量。随后可读记录数据．最后进行记录的修 改、添加。本模块提供了打开和关闭数据库、空位、增加、删除、查询记录等２９个对数据库进行 操作的功能函数。３系统的特点系统是为某汽车专用车厂而研制的，交付使用后效果很好，具有推 广价值，其特点归纳如下：（１）采用数据库管理系统动态管理系统数据，很好地解决了模具ＣＡ Ｄ系统繁杂的数据管理，自行开发的Ｃ语言库解决了应用程序直接操作数据库的难题。系统具有较 广的适用性，程序独立于数据，只要修改数据的内容，就可用于不同企业。（２）图纸自动生成模 块解决了模具装配图自动绘制这一难题，实现了真正的消隐，动态生成装配明细表。（３）系统具 有智能化设计功能，系统规则库中容纳了优秀模具设计师的智慧，可供给设计人员参考（４）系统 具有良好的用户界面，设计人员操作方便灵活。系统设计的冲压模覆盖面宽，完全符合汽车冲压件 标准。（机电工程）是以报道机电一体化技术为特色，综合报道机械、电子、仪表技术的专业刊物 。浙江省机械工业厅和浙江大学主办，属全国机械仪表核心期刊。主要栏目：ＣＡＪ３／ＣＡＭ专 栏、微机应用、ＰＬＣ应用、数控数显技术、电力电子技术、设计与研究、新产品·新技术、技术 动态、专题综述、工厂经验等。读者对象：从事机电技术产品设计的企业科技人员、高校师生、科 研院所技术人员。地址：浙江杭州大学路高官弄９号（３１０００９）邮发代号：３２－６８全年 订价：２１．００元刊号：ＩＳＳＮ１００１－４５５１ＣＮ３３－１０８８／ＴＭ中小型冲压件 模具CAD系统的研制@孙知信，孙正兴，陈文亮，丁秋林$南京航空航天大学到装配图上，生成 完整的装配图。装配明细表生成算法如框图４所示。装配图成型部框图如图５所示。２．７系统的 数据管理系统建有大量的数据库，应用程序如何直接访问数据库内容是必须解决的问题。系统采用 Ｆｏ－ｃｈａｓｅＰｌｕｓ进行数据管理。所定义的数据库文件由三部分组成：文件信息部分，文 件结构记录和文件数据记录部分。其中前３２个记录为文件信息部分，最后部分为回车符和空格。 下表所示为文件信息部分的字段分配表即文件说明部分：文件结构记录部分是从第３３个字节开始 的，详细描述各字段，每个字段用３２个字节描述。具体分配为：１～１０表示字段名，第１２字 节表示类型，第１７字节表示宽度，第１８字节表示小数位数。文件的结构记录和文件的数据记录 还有２个字节来描述回车、记录的实际长度。每一个记录的首位放一个空格，用来置删除标志，当 本记录被删除时，为＊号。根据数据库主文件结构，我们首先用Ｃ语言定义一个与数据库系统相兼 容的数据结构：Ｓｔｒｕｃｔｄｂｆｓｌｃｈａｒｍａｎｅ〔１１〕；ｃｈａｒｔｙｐｅ：ｃｈａ ｒｌｅｎｇｔｈ；。ｂａｒｂｉｔｓ【；然后用外部静态变量定义函数库所需的全局变量。随后可 读记录数据．最后进行记录的修改、添加。本模块提供了打开和关闭数据库、空位、增加、删除、 查询记录等２９个对数据库进行操作的功能函数。３系统的特点系统是为某汽车专用车厂而研制的 ，交付使用后效果很好，具有推广价值，其特点归纳如下：（１）采用数据库管理系统动态管理系 统数据，很好地解决了模具ＣＡＤ系统繁杂的数据管理，自行开发的Ｃ语言库解决了应用程序直接 操作数据库的难题。系统具有较广的适用性，程序独立于数据，只要修改数据的内容，就可用于不 同企业。（２）图纸自动生成模块解决了模具装配图自动绘制这一难题，实现了真正的消隐，动态生成装配明细表。（３）系统具有智能化设计功能，系统规则库中容纳了优秀模具设计师的智慧，可供给设计人员参考（４）系统具有良好的用户界面，设计人员操作方便灵活。系统设计的冲压模覆盖面宽，完全符合汽车冲压件标准。（机电工程）是以报道机电一体化技术为特色，综合报道机