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沖壓模具CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)的研究對制造業(yè)的發(fā)展起至關重要作用.由于工程設計中的重復勞動的大量出現(xiàn)，繁復的工程計算，成為各個工程設計中的常見間題。為更好的利用CAD軟件，有必要對其進行零件的標準化，部件的通用化，典型零部件的參數(shù)化.實踐證明，三維設計是CAD應用發(fā)展的必然趨勢，且為了更有效發(fā)揮CAD系統(tǒng)的作用，必須對系統(tǒng)進行二次開發(fā)，實現(xiàn)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的專業(yè)化和用戶化. CAA是CATIA軟件包中的一個模塊，是IBM公司提供的用于CATIA二次開發(fā)的軟件工具，CAA語言用來創(chuàng)建類似FORTRAN一樣的程序，與CATIA系統(tǒng)集成由于CAA與CATIA緊密集成，所以利用CAA程序，可以完成與CATIA的各種交互操作。
1 沖切模三維標準件庫的建立
程序參數(shù)化建模的優(yōu)勢在于方便靈活，對系統(tǒng)要求較低，適用于結構簡單，編程容易實現(xiàn)的零件，如銷釘
直接系統(tǒng)建模，建立模型較為容易，但需要大量的建模工作，適用于結構復雜，但穩(wěn)定，變化可能少的零件，如側沖器等，是利用直接系統(tǒng)建模方法建立的.參數(shù)化系統(tǒng)建模可以利用系統(tǒng)的參數(shù)化功能，對建立的模型的表達式進行修改，實現(xiàn)參數(shù)化，適用于變化較隨意的零件，如凸模、模夾等。
因此，結合具體要求，達到將盡可能多的標準件納入標準件庫中，本系統(tǒng)的建模思想是對不同的標準件進行分析，決定采用哪一種建模方法，對不同的方法采用不同的實現(xiàn)步驟簡單多變零件采用程序參數(shù)化建模，復雜少變零件采用直接系統(tǒng)建模，復雜多變零件采用參數(shù)化系統(tǒng)建模.不同建模途徑統(tǒng)一管理于CAA程序之下，集成在CATIA環(huán)境內(nèi).
1. 1 沖切模具三維標準件庫的實現(xiàn)方法
根據(jù)前面對開發(fā)三維標準件庫方法的分析，結合具體要求，本系統(tǒng)中參數(shù)化標準件庫的構造過程是對不同的標準件進行分析，決定采用哪一種建模方法，對不同的方法采用不同的實現(xiàn)步驟.這里主要介紹參數(shù)化系統(tǒng)建模方法.
程序參數(shù)化建模工作流程如圖1所示.直接系統(tǒng)建模的工作流程如圖2所示.
本系統(tǒng)參數(shù)化系統(tǒng)建模法的參數(shù)化標準件庫構造過程分為如下幾步:
1)建立標準件參數(shù)化實體模型建立參數(shù)化模型的過程主要利用CATIA的功能來實現(xiàn).模型驅動技術是模型參數(shù)化的關鍵技術，在零件驅動的前后只發(fā)生尺寸大小的變化，拓撲關系不變在零件模型中，包含零件實體及其尺寸，驅動變量和參考變量等，分別對應于CATIA的3種尺寸標注方式①數(shù)值形式:以數(shù)值的形式表示尺寸;②變量名形式:給每個尺寸一個代號，按先后標注用d0，d1，…dn。表示;③方程形式:如d3 =d1,
模型實體決定了零件的拓撲關系，常量尺寸為模型中不變的約束，驅動變量為取一定數(shù)值的可變約束，參考變量是驅動變量的運算組合.模型驅動只直接改變驅動變量的取值，參考變量根據(jù)驅動變量的變化自動更改.造型軟件根據(jù)模型實體造型過程和新的變量取值重新計算，從而得到新的零件.
2)讀人相關參數(shù)值參數(shù)數(shù)據(jù)組織即根據(jù)標準件參數(shù)的特點，研究出合理的數(shù)據(jù)結構來描述標準零件的參數(shù)數(shù)據(jù)，可將參數(shù)數(shù)據(jù)分成兩大類:①主參數(shù)類(單參數(shù)類)，其標準零件的參數(shù)數(shù)據(jù)中產(chǎn)生決定性參數(shù)只有一個，當其主參數(shù)確定下來之后，相應的其他參數(shù)便全部確定下來了.②主參數(shù)、次主參數(shù)類(雙參數(shù)類):這類零件除具有一個主參數(shù)之外，還存在一個與主參數(shù)系列相對應的次主參數(shù)組，在確定了主參數(shù)之后，次主參數(shù)只能確定一個取值的范圍，只有確定了次主參數(shù)的值之后，零件的所有組成參數(shù)才能全部確定下來.
3)調人模型進行裝配所有的模型都存放在一個路徑下，構成一個庫文件，程序應提供一個功能，自動搜索所需的零件，并把它調人，安裝在相應位置，
4)輸出表達式文件由于CATIA系統(tǒng)有如下約定:調人的零件，表達式在原表達式基礎上加"單引號"和一個數(shù)字序號以區(qū)別，所以更改表達式要自動提取這個數(shù)字序號
5)按相關參數(shù)修改表達式按新表達式修改模型.參數(shù)化系統(tǒng)建模的工作流程如圖3所示.
1. 2 系統(tǒng)集成
標準件的管理界面的功能是用于實現(xiàn)用戶對需要的標準件的種類的選擇，因此，需要在界面中能夠根據(jù)用戶的選擇顯示出相應的標準件的系列、規(guī)格、參數(shù)及各參數(shù)的意義，以供用戶確認.把所有函數(shù)都集成起來這樣，就形成了一個功能強大的專業(yè)方向的函數(shù)庫.
主應用程序界面列出了所有的標準件的名稱的按鈕，點擊按鈕后進人下一級對話框.這時顯示相應標準件的相關信息及各參數(shù)的相關信息.然后再根據(jù)具體情況，提示用戶輸人相關的參數(shù)或選擇相應的按鈕.
在CAA語言中，提供了功能強大的人機交互語句，用戶可以利用CAA程序提供與系統(tǒng)對話的功能，完成交互操作所以這些管理的界面可以用標準件庫操作界面可以用CAA程序實現(xiàn).VC對于編制應用程序界面方面有其優(yōu)勢，標準件的相關信息用VC程序實現(xiàn).
對于圖形編輯、實體造型方面，CAA程序則顯得力不從心了因此，本系統(tǒng)采用CAA程序來進行數(shù)據(jù)的組織、界面的制作、數(shù)據(jù)處理等工作，而對于實體造型，則在CATIA系統(tǒng)中進行，這樣就可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢，把3個系統(tǒng)集成，形成一個界面友好、功能強大的沖切模具計算機輔助設計系統(tǒng).
2 沖切模三維標準件庫的應用實例
以轎車控制臺左右側上橫梁加強板的產(chǎn)品數(shù)模為例，材料厚度為1mm.#p#分頁標題#e#
整套工序為左右件同模制造，本實例為4/4沖孔工序，由于孔位及對孔徑的精確度要求，將沖壓方向進行調整，使得5個安裝孔正沖外，斜面上的2個安裝孔需要吊沖來實現(xiàn)因此，模具的結構為a大部分組成:①吊沖裝置，選用日本三協(xié)公司的標準件UCSMC50一30;②下模組件，下模座采用鑄造形式，在其上直接鑄出定位型面，在沖孔位置安裝凹模鑲套、廢料盒，導向位置安裝導柱、導滑板(由標準件庫提供);③壓料板組件，采用基體鑄造、壓料面鑲
塊形式，壓料板與上模座之間由導滑板導滑，并用側銷連接，彈性卸料元件采用彈簧預壓組件(由標準件庫提供);④模座組件，采用鑄造形式，在其導滑腿上安裝導向裝置導套及導板，在凸臺上安裝墊板、凸模、模夾及螺釘、銷釘(由標準件庫提供).
首先，定位型面及定位體的設計.將產(chǎn)品數(shù)模另存為下模零件設計的Part文件，利用CATIA的自由曲面建模功能，將產(chǎn)品數(shù)模型面按定位需要進行順延和剪切，然后進行縫合.用實體造型功能在需要位置給出定位體需要尺寸的方體，用縫合后的曲面將方體上部剪切掉，所需要的定位體實體設計完成.然后CATIA的實體建模功能和特征建模功能設計出下模實體模型的基本形狀，如圖4 ,5所示.
下模組件是由下模體和一些標準件組成、可以利用沖切模CAD系統(tǒng)中的標準件庫直接生成實體模型，進行裝配.若在導向位置上安裝導滑板，首先將當前工作坐標變換到安裝位置上，然后就可以在標準件庫中調用所需安裝的標準件了.
打開File--.Execute CATIA/Open-CAA選擇標準件種類的系統(tǒng)界面，如圖5所示.單擊導滑板圖標后，進人標準件的參數(shù)選擇系統(tǒng)界面，如圖6所示
單擊確定后，出現(xiàn)輸入?yún)?shù)的對話框，如圖7所示，輸人長150、寬l00，單擊確定后，完成標準件導滑板的安裝.
其他標準件的安裝過程與導滑的安裝過程一致.裝人標準件后的下模組件實體模型如圖8所示.
3 結論
從產(chǎn)品數(shù)字化定義到應用數(shù)字化裝配技術，模具產(chǎn)品設計正由2D輔助設計逐步走向3D主流設計的數(shù)字化時代.現(xiàn)在各種專業(yè)化的3D設計軟件越來越成熟和多樣化，單位使用國家標準與企業(yè)標準，并采用部分單位的特有標準件.通用零部件/標準件的廣泛使用，使標準件庫的開發(fā)己成為我們所研究實現(xiàn)數(shù)字化設計與制造技術應用的重點目標.該庫升級后將更加智能化，并可與國家標準、國家軍用標準、行業(yè)標準等全文數(shù)據(jù)庫集成，使二維信息與三維信息互通，查詢標準件的非參數(shù)化屬性等.本文所開發(fā)的沖切模三維標準件庫只是模具CAD的一個重要的組成部分.模具CAD應向智能化方向發(fā)展，建立模具知識庫、典型結構庫，逐步完善模具計算機輔助設計系統(tǒng).
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