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1、模具结构与设计过程分析模具结构主要由两个部分组成：模具基体和标准零部件。模具基体的特点比较规则，主要由体组成，可以利用 NX 软件的特征建模命令来完成。本文将主要以车顶天窗加强梁拉深模具为例介绍其设计过程。1利用特征建模进行实体设计（1）检查数模，缝补片体。数模的优劣直接关系到设计时的使用效果，以及能否快速进行实体的裁剪，生成凸模和凹模等。图 1所示为缝补片体完成时的检查结果。图 1 天窗加强梁（2）根据工艺提供的分模线和坯料线，利用 FormFeature 功能做出凸模、凹模和压边圈的工作部分，利用片体对其预先拉好的实体进行裁剪，形成凸模、凹模和压边圈。（3）布置顶杆，也主要是利用成形特征进
2、行相关操作，结合工艺所提供的顶杆孔进行顶杆的布置。（4）结合顶杆孔的位置来布置调整垫、墩死垫及限位螺钉的位置。（5）绘制模具底座，装配标准件，生成实体，如图 2 所示。（6）对模具进行细化，如加工颜色的设置和模具的挖孔减轻等。图 2 下模座上面介绍的是现阶段三维实体设计普遍采用的设计理念，但是我们的工作要讲求效率，所以就不可能只用一种方法设计，我们要尽可能地去改善，这就促使我们去开发更快、更高效的设计方法，采用 DieDesign 这个模块，在有些条件下会帮助我们省去很多时间。如拉深凸模设计，点击 DieDesignDrawDiePunch，依据菜单显示依次选择进行设置，按确认生成凸模，如图
3、3 所示。图 3 拉深凸模2标准零部件零部件种类繁多，在模具中占有相当大的比重，为了使用方便，如果适时地把各种零部件做成一个库，不失为一个好的办法，随用随取，方便、快捷。但存在一个问题，就是标准件的种类和制作厂家很多，而且同一标准件规格也大不相同，如果把所有不同规格、不同种类的标准件都做出来，确实是一个非常浩大的工程。于是我们在制作标准件库的时候，将同一零件参数化，通过修改同一标准件的不同参数来达到使用目的，下面以导板为例来介绍其使用方法。图 4 部件工作表（1）选择 ToolsPartFamilies。（2）点击 Edit 进入工作表中，根据需要选择某一规格导板，点击应用，如图 4 所示。（
4、3）导板安装到模具有两种方法，一种是复制粘贴，一种是装配，这里我们用装配的形式，点击AssembilesAddExistingComponent。（4）依据命令显示合理设置参数，点击 ok。（5）选择恰当的约束关系装配到模具中，如图 5 所示。图 5 装配形式3绘制二维图二维图的生成，原来我们全部是手工投影，进行诸如主剖图、上模视图、下模视图、压边圈视图以及一些零件图的操作，这样效率很低，通过改进制作出二维出图模板，只要把设计完成的三维实体装配到模板中，进行更新就可以完成二维图纸的自动生成，提高了效率、缩短了设计周期。参数化设计目前我们只是基本实现了模板的参数化，主要是采用草图和装配来互相关联
5、和约束的，利用它们之间的尺寸关系和位置关系进行参数的设置，当修改某一个参数时，相应的关联参数也会跟着改变。结语本文基于 NX3.0 软件介绍了拉深模的设计过程。模具三维实体设计不仅提高了设计效率，缩短了设计周期，而且设计出的模具一目了然，同时也为后序的加工制造提供了方便。参数化模具设计目前来说还不成熟，要实现真正意义上的参数化设计，还需要一个过程，需要大家的共同努力。CATIA 软件是汽车行业的主流软件，世界前 20 名汽车企业有 18 家采用 CATIA 作为核心设计软件，在缩短新车型开发周期方面起着至关重要的作用。如果采用 CATIA 软件自身提供的全交互式功能虽然可以完成吊顶如何不裂缝天
6、花板的处理http:/ http:/ http:/ 开发设计任务, 但有些常规的工作是重复性的,需要大量的重复性操作才能完成，这样会耗费很多的时间。此前，有人提出了一种基于 UG 软件下的修边线二次开发技术，而 CATIA 软件作为主流软件还没有这方面的开发先例。如果在 CATIA 软件环境下实现修边线的自动生成，无疑会大大提高设计工程师的工作效率。CATIA 二次开发技术二次开发是使软件用户化和专业化的有效手段，它可以使软件更好地为用户服务，在提高工作效率和产品质量方面有着不可低估的作用。图 1 为 CATIA 软件为用户提供的多种二次开发接口。图 1CATIA 软件二次接口1.Automa
7、tionAPIAutomationAPI 是使用自动化应用接口（AutomationAPI ）的宏，用于自动化组件、日志（Journaling ）、VisualBasic 和JavaScript/Html 的开发，是一种交互方式的定制。该定制方式允许用户获取 CATIA 的数据模型。通过提供交互的方式，让用户记录操作过程，通过 VBScriptorJavaScript 来录制宏，从而自动生成代码。AutomationAPI 具备了与任何 OLE 所兼容的平台进行通信的能力。Automation 技术是建立在 COM 基础之上，其核心技术是允许一个应用程序操作另一个应用程序。Automation
8、 技术并不是直接获取及处理数据，而是间接地通过暴露的对象和属性，利用对象的方法和属性来获取、设置及处理数据。这种方法功能限制比较大，但入门比较容易，受 CATIA 版本限制较小。2.KnowledgeWareKnowledgeWare 智能构件是一种反应式的，基于规则的，面向目标的客户化方式。它是一种高效的规范重用，像应用公式一样简单地实现团体的知识库准则集，并且和 V5 紧密集成以提升处理能力。它能通过相关的稳定不变的规范定义来实现交互的知识捕捉。智能构件是一套预定义的易用服务，它驱动的管理和重用是从函数、规范到组件和系统一步一步实现的。它允许定制和外部代码的集成。它用于三个方面：知识顾问、
9、知识专家和产品工程优化。知识顾问是用于参与设计定义的嵌入知识，包含规则集、检查、审查和预定义行为（Behavior）。知识专家则是基于规则的过程，可以实现规则集、检查和报告。产品工程优化是面向设计目标的，它包含优化目标、准则和求解方案。3.InteractiveUserDefinedFeatureInteractiveUserDefinedFeature 的交互式的用户定义特征，是一种编制式的定制开发。通过聚合现存的特征来交互定义新的数据类型，收集现存规范，指定输入，从而创建一个“IUDF”（用户定义特征）。“IUDF”可以通过引用一个目录文件（Catalog）保存在.CATPart 文档中，
10、它可以交互地被客户使用。4.CAAV5C+&JavaAPICAAV5 的 C+和 Java 应用接口，这是基于组件的定制开发。也就是我们所说的 CAA（ComponentApplicationArchitecture ）。其具有强大的交互、集成和用户特征定义的功能，并有一套自己的体系架构。CAA 是 CATIA 的一套 C+函数库，该函数库在 CATIA 运行时加载，用户可通过 RADE 模块在 VC+编程环境下编写程序，与 CATIA 进行通信。这种方法可进行最有效率的程序开发，但入门困难，受 CATIA 版本限制，在国内这方面的技术资料比较少见。冲压件模具修边线设计原理在 CAD 软件中求
11、取修边线虽然准确度高，但是手工绘制工作量很大，有的零件需要手工绘制几百个修边点，再依次连接才能得到一条准确的修边线，常常要花费好几天的时间。以图 2 所示的发动机罩外板为例说明冲压模具修边线设计原理。图 2 修边线三维原理1.修边点如图 2 所示，在“工艺补充面与翻边面交线”（也是产品面与工艺补充面交界）上某点求取法向面，然后求取法向面分别与“工艺补充面”和 “翻边面 ”的交线得到如图 2 所示的“工艺补充面截面线 ”和“翻边面截面线” ；修边点在 “工艺补充面截面线” 上的位置如图 3 所示，“修边点”到“ 工艺补充面与翻边面交线” 的线长度等于“ 翻边面截面线”的线长，线长在 CATIA
12、软件中可以通过测量或公式计算得到。通过这种方式可以根据需要求取若干修边点，修边点的数量越多、密度越大，得到的修边线精确度越高。图 3 修边线二维原理2.修边线如图 2 所示“ 修边线”就是在“工艺补充面”上将前面求取的修边点顺序连接起来得到的样条曲线。修边线的精确度直接影响到冲压件拉延模和修边模的设计制造周期。程序开发过程根据上述原理，我们运用 CATIA 软件的自动化应用接口（AutomationAPI）二次开发方法，运用 VisualBasic 语言进行编程来实现自动绘制修边线。本程序将绘制修边线分成三个功能界面来实现：（1）选择曲线、法面份数的方式创建修边点的功能界面。在此界面中系统要求
13、用户交互选取参考曲线（如图 1 中“工艺补充面与翻边面交线”）、选取外面（如图 2 中“工艺补充面”）、选取内面（如图 2中“翻边面 ”）、设置法向面数量（即需要生成的修边点数量），设置完毕后点击创建即可生产相应数量的修边点；（2）选择两点的方式创建修边点的功能界面。此界面是在第一步已经产生的任意两个修边点之间再生成若干修边点，起到局部增加修边点密度的作用，此界面增加了交互选取起始点和终点的操作，其他操作与第一种操作相同。（3）创建修边曲线的操作界面。此界面只需交互选择修边线所处的曲面（选取“工艺补充面”），就可得到我们所需要的修边线。通过上述 3 个功能就可以将几个小时甚至几天的工作在几分钟
14、之内完成，通常只需要上面所述的（1）和（3 ）这两个功能就可以得到一条满意的修边线，（2）在必要时使用。图 4 发动机罩外板应用实例本程序适用于白车身所有需要设计修边线的冲压件，在大型复杂冲压件上所体现的效率尤为明显。以图 4 所示的某车型发动机罩外板为例，一半的翻边线长度为 2500mm，如果要得到一条精确的修边线就需要 300500 个点，手工绘制的繁琐程度可想而知。以作300 个修边点为例（见表），对手工绘制和使用本程序自动化设计的效率做了一个对比。操作效率对比表中所统计的手工操作时间是在不间断操作的情况下完成所需的时间，一般一名操作熟练的工程师需要两天左右的时间才能手工绘制完成，而使用二次开发的程序操作只需 CAD 中三维实体的编辑和布尔运算 http:/ http:/ http:/ 要 1min，几百个修边点是计算机自动计算的，计算时间与电脑配置有关，一般也只需要 10min 左右的时间，设计效率的提高程度可见一斑。结束语CATIA 软件提供了很好的二次开发接口。自动化对象编程（V5Automation）的二次开发方式比较容易入门，而且能够根据自身需要进行相应开发，从而大大提高工作效率，因此更适合企业用来作为进行二次开发。本文所述的冲压模具修边线自动绘制将设计工程师从繁琐的手工操作中解脱出来，不但提高了效率，而且保证了精度。
