基于重用庫(kù)技術(shù)的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)

何 軍

（湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，湖北 十堰 442000）

1 冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)建立的意義

據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)中80%為變型設(shè)計(jì)和自適應(yīng)設(shè)計(jì),而完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)只占 20%[1]。可以看到機(jī)械設(shè)計(jì)中需大量采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，而模具生產(chǎn)做為典型的單件、小批量生產(chǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)件可以提高沖模零件的設(shè)計(jì)、加工、裝配和調(diào)試帶來(lái)便利，也便于生產(chǎn)的組織管理縮短制造周期。標(biāo)準(zhǔn)化水平是衡量一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志，標(biāo)準(zhǔn)件使用的程度是企業(yè)提高創(chuàng)新能力和提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的一重要手段[2]。

在冷沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)一般為紙質(zhì)文檔，按照模具企業(yè)的制圖標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求、工藝制造信息等來(lái)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，可以看到初學(xué)者受制于空間想象力差、總結(jié)歸納能力差等方面原因，有50%～60%精力耗費(fèi)在標(biāo)準(zhǔn)件的識(shí)圖和三維建模上，而對(duì)于材料利用率、模具導(dǎo)向、廢料排出、彈簧行程計(jì)算等機(jī)構(gòu)方面的問(wèn)題缺乏優(yōu)化思考，造成設(shè)計(jì)效率低下、結(jié)構(gòu)不合理，進(jìn)而影響到設(shè)計(jì)的質(zhì)量。而作為設(shè)計(jì)工具的三維軟件如UGNX為通用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，缺乏專(zhuān)業(yè)沖模的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，為此建立基于企業(yè)應(yīng)用級(jí)的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，便于設(shè)計(jì)者操作，直觀(guān)認(rèn)識(shí)、使用標(biāo)準(zhǔn)件是非常必要的。

2 冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)方法綜述

模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)一直是大學(xué)、企業(yè)研究的重要課題，投入了大量的開(kāi)發(fā)精力。利用UG/OPEN API二次開(kāi)發(fā)工具，使用VC++、VB等編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)[3]?？呻S著編程技術(shù)升級(jí)、Windows版本升級(jí)、NX版本升級(jí)，可以發(fā)現(xiàn)由于程序兼容性的問(wèn)題，沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)在升級(jí)時(shí)面臨某些代碼需重寫(xiě)、編譯的困境，有些企業(yè)為了不舍棄前期的開(kāi)發(fā)成果，不惜放棄功能增強(qiáng)的UG高版本，甚至仍在使用已經(jīng)有代差的低版本NX。教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)花費(fèi)大量時(shí)間，使用VB、VC程序創(chuàng)建的庫(kù)文件推廣性不強(qiáng)，維護(hù)庫(kù)成本大，學(xué)生使用不便。

3 使用重用庫(kù)建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)方法過(guò)程

利用參數(shù)化建模思想，將創(chuàng)建的標(biāo)準(zhǔn)件部件族與重用庫(kù)管理結(jié)合，可方便、快捷的創(chuàng)建冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)件信息收集

根據(jù)模具的使用性能，可以把沖壓模具把標(biāo)準(zhǔn)件分為：模座類(lèi)、導(dǎo)向類(lèi)、限位類(lèi)、沖切類(lèi)、彈性元件、緊固件等14個(gè)類(lèi)別。

在各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件中，對(duì)如下圖1QM模具標(biāo)準(zhǔn)中上模座QM1101，可以看到在標(biāo)準(zhǔn)中不僅反映了幾何特征（尺寸、公差和表面質(zhì)量）的參數(shù)，還有反映零件技術(shù)要求（熱處理、材料）等信息。

圖1 QM1101標(biāo)準(zhǔn)

圖2 QM1101幾何特征樹(shù)

3.2 創(chuàng)立各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)部件族

從圖2的QM1101下模座標(biāo)準(zhǔn)，可建立如圖2所示的幾何特征樹(shù)狀結(jié)構(gòu)?？梢钥吹竭@類(lèi)（下模座）零件雖然尺寸上有所不同，但其結(jié)構(gòu)上的幾何特征是有相似性的。即該標(biāo)準(zhǔn)每一型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)件是由各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)不同所確定的通，過(guò)主參數(shù)S、H的輸入來(lái)給其它結(jié)構(gòu)參數(shù)賦值的。

基于部件族建立的標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用形式簡(jiǎn)單，對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件，如墊圈類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件，由于結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)徑、外徑和厚度）清晰明了，就可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中直接引用調(diào)用了。

但對(duì)于冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)參數(shù)多、幾何特征復(fù)雜，基于部件族建立的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)需要使用者有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不僅需要熟練掌握各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件主參數(shù)，還要牢記各個(gè)機(jī)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)調(diào)整符合條件的參數(shù)值來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)件，使用時(shí)甚至還要了解標(biāo)準(zhǔn)件模型的建模順序，借助標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)，修改過(guò)程較為繁瑣，對(duì)于條件多且復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)件，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，經(jīng)實(shí)踐證明，部件族文件還需進(jìn)一步升級(jí)開(kāi)發(fā)。

3.3 冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件重用庫(kù)

在NX中利用知識(shí)重用技術(shù)開(kāi)發(fā)工具，可以快捷有效的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，遵循工程規(guī)則，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自動(dòng)化[4]。特別是它能把已構(gòu)建的參數(shù)化模型、部件族和表格相結(jié)合，可以做到設(shè)計(jì)者與系統(tǒng)交互控制標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)，通過(guò)主參數(shù)選定，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則，自動(dòng)為設(shè)計(jì)者匹配合適的標(biāo)準(zhǔn)件。

如上面圖1的QM1101上模座標(biāo)準(zhǔn)，可以按照QM標(biāo)準(zhǔn)建立表格來(lái)定義各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)定義主參數(shù)S、H的調(diào)用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的邏輯語(yǔ)句判定，避免建庫(kù)時(shí)編程易出錯(cuò)的麻煩。

在庫(kù)文件中創(chuàng)建如下代碼，將部件族零件與工作表結(jié)合：

進(jìn)一步使用UI界面制作（NXUIStyler）可以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)用界面，設(shè)計(jì)者只需通過(guò)S、H的選定就可方便的得到如圖1所示的三維模型。通過(guò)這樣的方式，完成沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)14類(lèi)，221個(gè)QM標(biāo)準(zhǔn)的零件建立。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用UG重用庫(kù)建立的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，通過(guò)實(shí)際使用，運(yùn)行可靠，并能方便的對(duì)庫(kù)文件擴(kuò)充和修改，對(duì)各冷沖模具標(biāo)準(zhǔn)件適應(yīng)性強(qiáng)，提高了設(shè)計(jì)效率，改善了設(shè)計(jì)質(zhì)量和繪圖質(zhì)量。今后的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)研究中的方向，使用NX/KF（知識(shí)融合）二次開(kāi)發(fā)工具，利用前期的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，開(kāi)發(fā)冷沖模標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和組件的調(diào)用，進(jìn)一步提高模具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化。