华中科技大学硕士学位论文基于UG复杂箱体泡塑模具开发姓名：肖小峰申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：叶升平20060315华中科技大学硕士学位论文 I摘 要 消失模铸造工艺生产汽车变速箱体已在全国十多家企业获得应用，但复杂变速箱发泡模具的设计与制造问题是困扰很多消失模生产厂家的技术难题之一如何高效、快捷、准确地实现该类模具的开发，是普及消失模铸造技术的瓶颈本文研究的重点是：基于 Unigraphics 软件平台，面向模具开发的全过程，探索出具备复制性、操作性、可靠性的实用解决方案 基于 UG/Modeling 模块，针对箱体这类复杂产品造型和分模设计总结出一套行之有效的操作方法；以 Windows 操作系统和 UG 软件为平台，综合运用 UG/Open MenuScript、UG/OpenUIStyler、UG/Open API 和 Visual C++6.0 等 UG 二次开发工具实现了发泡模具标准汽室的二次开发，提高了同类型模具的设计效率；阐述了模型质量的定义以及与下游应用的关系，通过列举和分析在实际工作过程中遇到的大量模型质量问题，将模型质量问题划分为真实性、结构性、精度三大类，根据三年 UG 操作经验，针对性地总结出解决方法；基于 UG/Manufacturing模块，实现复杂深腔模具的高效加工，解决薄壁锻铝材变形的问题。
针对这类复杂箱体 LFC 泡塑模，从毛坯制备到最终的模具总装试模，形成了一套成熟的工艺路线 笔者为主要设计人员，参与山西华恩集团 18686 型变速箱泡塑模项目，成功开发出两套不同材质（锻、铸）复杂变速箱泡塑模具，并已投入大批量生产，实现了减轻铸件重量和提高铸件尺寸精度两个重要指标，受到客户好评 关键词： Unigraphics 计算机辅助设计 变速箱发泡模具 消失模 UG 二次开发 模型质量 数控加工 华中科技大学硕士学位论文 IIAbstract Lost Foam Casting(LFC) has been applied successfully to production of automotive gear- box by a dozen of foundry in China.But foam- mold’ s design and manufacture of complex gear- box is still a technical problem for many LFC foundries. How to develop foam- mold efficiently and effectively,which is bottle- neck to promote LFC’ s application.Emphasis in this paper is that:base on UG platform, we explore feasible、repeatable、dependable resolution focused on whole foam mold development. Base on UG/Modeling, we summarize a set of operational method specialized in three dimensional modeling and mold design of complex gear- box; 3D parameterized standard part of steam- base is built on UG CAD platform by utilizing UG re- development tools: UG/Open API, MenuScript, UIStyler, and Visual C++ 6.0,which improve the quality, efficiency, and standardization level of the aotumotive gear- box mold design and shorten its design period;Base on our rich manipulated experience on UG, we summarize the category、origin and resolution of model quality,which we always meet in subsequent processe;Base on UG/Manufacturing,we achieve effective and efficient manufacture of deep、 narrow mold cavity and assemble foam- mold successfully. Specialized for complex gear- box foam mold, we form a mature technical routine. Two set of foam- mold we developed have been applied successfully in mass production of 18686- C automotive case, which improve precision and lighten weight of casting, achieve more markets and customers for Shanxi Huaen Corporation. Key Words: Unigraphics CAD Gear- Box Foam Mold LFC UG re- devlopment Model Quality CNC 华中科技大学硕士学位论文 11 绪 论 1.1 课题提出与目标 复杂变速箱的发泡模具的设计与制造问题是困扰很多消失模生产厂家的技术难 题之一[1]，2004 年山西华恩机械制造有限责任公司与我校签约，我校负责载重车 18686- C 型变速箱体发泡模具的设计和制造工作。
是本文研究的重点是：基于 Unigraphics 软件平台，面向模具开发的全过程，探索出具备复制性、操作性、可靠性 的实用解决方案 1.2 模具 CAD/CAM 技术 1.2.1 CAD/CAM 技术的发展 CAD/CAM指的是计算机辅助设计和计算机辅助制造，它是计算机在设计和制造 中的应用它的发展可以追溯到上世纪 40 年代——计算机问世的年代60 多年来计 算机技术发展可以是天翻地覆的，同样的 CAD/CAM 技术的发展也是日新月异的下 面我们来看计算机辅助设计和制造技术的发展 50 年代可认为是技术上的准备时期，该期间的重要进展包括：计算机与图形显示 器的联接、数控机床的诞生、APT 编程语言的开发、绘图机的问世等50 年代的成 就为 CAD/CAM 技术的发展奠定了物质基础 在 60 年代，逐步形成了 CAD/CAM 技术的产业，主要成就包括:贝齐埃和孔斯在 自由型曲线曲面造型领域所取得的辉煌成果、交互式计算机图形学方面的突破、IBM 公司 2250 显示器的问世值得一提的是，美国在 60 年代研制的自动编程语言 APT， 推动了数控加工技术的发展与普及风靡一时的 EXAPT （德国)与 EAPT(日本)皆源出 于 APT语言。
为 CAD/CAM 的集成打下较好的基础，或者说是伏笔 在 70 年代的 10 年间， CAD/CAM 产业日趋成熟， CAD/CAM 作为一个产业， 1970 年产值几乎为零，但到 1980 年已达 6 亿美元，在美国经营生产CAD/CAM软件的厂 商约 20 家70 年代的主要成就包括：泰克公司研制了存贮管式终端、B 样条方法在 工程上的应用、实体造型的研究与开发、注塑分析系统的研制 80 年代可说是 CAD/CAM 技术的蓬勃发展时期 据统计， 1980 至 1983 的三年间， 美国的 CAD/CAM 厂商由 20 家增至 100 家以上，年收入由 6 亿美元增至 17 亿美元 其主要原因是机械、电子和建筑行业全球竞争的需要及计算机技术本身的飞速发展 80 年代 的 主要成就包括二光栅显示器的推广、以阿波罗公司和太阳公司为代表的华中科技大学硕士学位论文 2工程工作站的问世以及微型计算机的飞速进步、 E在 Point Subfunction内指定欲加入零件的位置，比如(0, 0,0)，这样标准零件 即在指定点处生成 ②优点 创建容易，修改比较方便 ③缺点 装配调入的只是一个模板，完成装配后需要修改其变量；需查标准件手册来修改 变量值。
(3)用户自定义特征法(User Defined Feature) ①创建步骤 a)建立一个具体零件及相应表达式 b)File→Export 生成、定义、存储一个.udf文件 c)Insert→Form Features→User Defined 实现调用 ②优点 创建比较容易；可以建立特征参数之间关系，定义特征变量，设置缺省值，提示 输入关键值；易于恢复和编辑 ③缺点 须建立一个新的 Part 零件才能输入用户自定义特征，不适宜创建比较复杂的标准 件 华中科技大学硕士学位论文 21(4)知识熔接法(Knowledge Fusion) ①创建步骤 a)建立标准件库的数据库， 数据库管理系统 DBMS 可以是大型数据库 Sybase, Oracle, Informix, Microsoft SQL Server，或小型的数据库 FoxPro，Microsoft Access在 上述平台上建立包含标准件信息的数据库文件 b)建立标准件模板文件 File→New,输入一个标准件文件名，Application→ Modeling，选取适当参数和方法步骤建立标准件中的一个具体零件(Template Part). c)添加属性，View→KnowledgeFusion Navigator(知识熔接导航器)，从根节点用鼠 标右键，选择添加属性(Add Attribute)命令。
d)添加数据库子规则(选择类 of ODBC database)和添加表子规则(选择类 ug_o dbc_recorderset)访问数据库文件，获得与标准件有关的参数信息添加其它子规则， 将所有 a)中的造型特征应用到知识熔接中，即利用几何采用的方法添加子规则，View →KnowledgeFusion Navigator Tools→Knowledge Fusion→Adopt Existing object， 选取 所加入的特征(必要时，从模型导航器中选择)修改规则，View- - Knowledge Fusion Navigator，在知识熔接导航器中选择需要修改的子规则用鼠标右键，选择编辑(Edit) 命令，修改规则参数，规则中的输入参数参照(Reference)与表子规则相关的属性 e)保存文件作为新的类定义，在知识熔接导航器中的根节点上，鼠标右键选择列 出规则（List Rules)，在信息窗口中，在 DefClass 语句中将 New_Class_Name 改为标 准件同名的类名选择，File→Save 保存到标准件库目录(以 .DFA 文本文件保存) f)零件调用(类的调用)。
选择菜单 Preferences→Knowledge Fusion,输入标准件库目 录路径，选择 Add 图标，点击 OK，调入该类，在知识熔接导航器总选择需要修改的 子规则，输入规则名，选择 User 组，选择用户定义类，点击 OK 创建类的实例，即标 准件，必要时可修。