模具之家讯：冲压模具CAD/CAE/CAM一体化系统的研究对制造业的发展起至关重要作用.由于工程设计中的重复劳动的大量出现，繁复的工程计算，成为各个工程设计中的常见间题。为更好的利用CAD软件，有必要对其进行零件的标准化，部件的通用化，典型零部件的参数化.实践证明，三维设计是CAD应用发展的必然趋势，且为了更有效发挥CAD系统的作用，必须对系统进行二次开发，实现CAD/CAE/CAM系统的专业化和用户化. CAA是CATIA软件包中的一个模块，是IBM公司提供的用于CATIA二次开发的软件工具，CAA语言用来创建类似FORTRAN一样的程序，与CATIA系统集成由于CAA与CATIA紧密集成，所以利用CAA程序，可以完成与CATIA的各种交互操作。

1 冲切模三维标准件库的建立

程序参数化建模的优势在于方便灵活，对系统要求较低，适用于结构简单，编程容易实现的零件，如销钉
直接系统建模，建立模型较为容易，但需要大量的建模工作，适用于结构复杂，但稳定，变化可能少的零件，如侧冲器等，是利用直接系统建模方法建立的.参数化系统建模可以利用系统的参数化功能，对建立的模型的表达式进行修改，实现参数化，适用于变化较随意的零件，如凸模、模夹等。
因此，结合具体要求，达到将尽可能多的标准件纳入标准件库中，本系统的建模思想是对不同的标准件进行分析，决定采用哪一种建模方法，对不同的方法采用不同的实现步骤简单多变零件采用程序参数化建模，复杂少变零件采用直接系统建模，复杂多变零件采用参数化系统建模.不同建模途径统一管理于CAA程序之下，集成在CATIA环境内.
1. 1 冲切模具三维标准件库的实现方法
根据前面对开发三维标准件库方法的分析，结合具体要求，本系统中参数化标准件库的构造过程是对不同的标准件进行分析，决定采用哪一种建模方法，对不同的方法采用不同的实现步骤.这里主要介绍参数化系统建模方法.
程序参数化建模工作流程如图1所示.直接系统建模的工作流程如图2所示.


本系统参数化系统建模法的参数化标准件库构造过程分为如下几步:
1)建立标准件参数化实体模型建立参数化模型的过程主要利用CATIA的功能来实现.模型驱动技术是模型参数化的关键技术，在零件驱动的前后只发生尺寸大小的变化，拓扑关系不变在零件模型中，包含零件实体及其尺寸，驱动变量和参考变量等，分别对应于CATIA的3种尺寸标注方式①数值形式:以数值的形式表示尺寸;②变量名形式:给每个尺寸一个代号，按先后标注用d0，d1，…dn。表示;③方程形式:如d3 =d1,
模型实体决定了零件的拓扑关系，常量尺寸为模型中不变的约束，驱动变量为取一定数值的可变约束，参考变量是驱动变量的运算组合.模型驱动只直接改变驱动变量的取值，参考变量根据驱动变量的变化自动更改.造型软件根据模型实体造型过程和新的变量取值重新计算，从而得到新的零件.
2)读人相关参数值参数数据组织即根据标准件参数的特点，研究出合理的数据结构来描述标准零件的参数数据，可将参数数据分成两大类:①主参数类(单参数类)，其标准零件的参数数据中产生决定性参数只有一个，当其主参数确定下来之后，相应的其他参数便全部确定下来了.②主参数、次主参数类(双参数类):这类零件除具有一个主参数之外，还存在一个与主参数系列相对应的次主参数组，在确定了主参数之后，次主参数只能确定一个取值的范围，只有确定了次主参数的值之后，零件的所有组成参数才能全部确定下来.
3)调人模型进行装配所有的模型都存放在一个路径下，构成一个库文件，程序应提供一个功能，自动搜索所需的零件，并把它调人，安装在相应位置，
4)输出表达式文件由于CATIA系统有如下约定:调人的零件，表达式在原表达式基础上加"单引号"和一个数字序号以区别，所以更改表达式要自动提取这个数字序号
5)按相关参数修改表达式按新表达式修改模型.参数化系统建模的工作流程如图3所示.




1. 2 系统集成
标准件的管理界面的功能是用于实现用户对需要的标准件的种类的选择，因此，需要在界面中能够根据用户的选择显示出相应的标准件的系列、规格、参数及各参数的意义，以供用户确认.把所有函数都集成起来这样，就形成了一个功能强大的专业方向的函数库.
主应用程序界面列出了所有的标准件的名称的按钮，点击按钮后进人下一级对话框.这时显示相应标准件的相关信息及各参数的相关信息.然后再根据具体情况，提示用户输人相关的参数或选择相应的按钮.
在CAA语言中，提供了功能强大的人机交互语句，用户可以利用CAA程序提供与系统对话的功能，完成交互操作所以这些管理的界面可以用标准件库操作界面可以用CAA程序实现.VC对于编制应用程序界面方面有其优势，标准件的相关信息用VC程序实现.
对于图形编辑、实体造型方面，CAA程序则显得力不从心了因此，本系统采用CAA程序来进行数据的组织、界面的制作、数据处理等工作，而对于实体造型，则在CATIA系统中进行，这样就可以发挥各自的优势，把3个系统集成，形成一个界面友好、功能强大的冲切模具计算机辅助设计系统.
2 冲切模三维标准件库的应用实例
以轿车控制台左右侧上横梁加强板的产品数模为例，材料厚度为1mm.#p#分页标题#e#
整套工序为左右件同模制造，本实例为4/4冲孔工序，由于孔位及对孔径的精确度要求，将冲压方向进行调整，使得5个安装孔正冲外，斜面上的2个安装孔需要吊冲来实现因此，模具的结构为a大部分组成:①吊冲装置，选用日本三协公司的标准件UCSMC50一30;②下模组件，下模座采用铸造形式，在其上直接铸出定位型面，在冲孔位置安装凹模镶套、废料盒，导向位置安装导柱、导滑板(由标准件库提供);③压料板组件，采用基体铸造、压料面镶
块形式，压料板与上模座之间由导滑板导滑，并用侧销连接，弹性卸料元件采用弹簧预压组件(由标准件库提供);④模座组件，采用铸造形式，在其导滑腿上安装导向装置导套及导板，在凸台上安装垫板、凸模、模夹及螺钉、销钉(由标准件库提供).
首先，定位型面及定位体的设计.将产品数模另存为下模零件设计的Part文件，利用CATIA的自由曲面建模功能，将产品数模型面按定位需要进行顺延和剪切，然后进行缝合.用实体造型功能在需要位置给出定位体需要尺寸的方体，用缝合后的曲面将方体上部剪切掉，所需要的定位体实体设计完成.然后CATIA的实体建模功能和特征建模功能设计出下模实体模型的基本形状，如图4 ,5所示.
下模组件是由下模体和一些标准件组成、可以利用冲切模CAD系统中的标准件库直接生成实体模型，进行装配.若在导向位置上安装导滑板，首先将当前工作坐标变换到安装位置上，然后就可以在标准件库中调用所需安装的标准件了.
打开File--.Execute CATIA/Open-CAA选择标准件种类的系统界面，如图5所示.单击导滑板图标后，进人标准件的参数选择系统界面，如图6所示


单击确定后，出现输入参数的对话框，如图7所示，输人长150、宽l00，单击确定后，完成标准件导滑板的安装.


其他标准件的安装过程与导滑的安装过程一致.装人标准件后的下模组件实体模型如图8所示.


3 结论
从产品数字化定义到应用数字化装配技术，模具产品设计正由2D辅助设计逐步走向3D主流设计的数字化时代.现在各种专业化的3D设计软件越来越成熟和多样化，单位使用国家标准与企业标准，并采用部分单位的特有标准件.通用零部件/标准件的广泛使用，使标准件库的开发己成为我们所研究实现数字化设计与制造技术应用的重点目标.该库升级后将更加智能化，并可与国家标准、国家军用标准、行业标准等全文数据库集成，使二维信息与三维信息互通，查询标准件的非参数化属性等.本文所开发的冲切模三维标准件库只是模具CAD的一个重要的组成部分.模具CAD应向智能化方向发展，建立模具知识库、典型结构库，逐步完善模具计算机辅助设计系统.
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