从模具装配开始进行冲模结构设计时,可选择合适的标准模架作为初始装配模型。首先应收集资料,建立典型模具结构图库,利用面向对象的方法分析模具结构模型。对于一副完整的冲裁模来说,其各个结构零件之间存在着相互联系,可以建立概念模型。建立概念模型关心的问题是:模型中有哪些对象类,各对象类之间的关联关系如何。
由冲模的“概念设计”可生成“概念模具”,即由设计者根据模具功能需求信息(材料信息、毛坯信息)以及具体的设计环境(工厂条件、成本因素等),利用系统提供的装配关系工具建立一套模具结构。
“概念模具”可以以数据文件存储,用户可利用数据文件自己建立符合设计习惯及工厂条件的概念模具库;也可以用数据库进行存储,建立冲模概念模具库,在建立装配模型时直接存取这些数据。
在装配建模阶段各零件被抽象化为一具有相对位置(表达式描述)、类型、约束(设计变量表达式)的“对象”,可称为“基零件”。在“概念模具”设计阶段的“基零件”中记载如下内容:①与父零件的相对位置表达式;②设计变量表达式,决定零件基本形状的关键尺寸;③配合关系约束链。
对于一副冲模来说,其结构零件有许多是相似的,可应用面向对象的方法对其进行属性及操作抽象,以定义不同的对象类。
基类零件可分类定义为:①板类,如上模座、下模座、垫板、凹模、固定板、凹模板、卸料板、导板等;②柱类,如导柱、导套、衬套、螺钉、凸模、销钉、推杆、模柄等;③其他类,没有划入以上基本类中的自由形状的零件。
根据需要,可以把每类基类零件再派生出子类,以更完整地表达结构零件的形状与功能。子类的一个实例继承父类的所有结构特性和功能特性,其中包括父类从它自己的祖先继承下来的所有特性。子类型的实例除了从父类继承下来的特性外,还必须具有自己的特性。
装配关系是指各零件之间在装配聚合时发生的关联,在装配模型中必须明确零件间的装配关系,并根据这些装配关系来确定所有零件唯一而完整的空间位置。因此,它是建立装配模型时必需的基本要素,装配关系可简单分为:
1)平面贴合关系及等距偏离关系。例如,上模座和凸模固定板是平面贴合关系,上模座和下模座是等距偏离关系。平面贴合要求装配体构件的两个表面接触;等距偏离要求两个表面平行且相距一定距离,如果将相离表面向另一表面延伸所偏离的距离,则等距偏离关系也可转化为平面贴合关系。
2)联接和固定关系。例如,螺纹联接中螺钉与它所联接的零件之间的关系。联接关系主要是联接零件通过联接力或联接介质把联接体联接起来;固定关系主要是通过配合等把一个零件固定在另一个零件上,如将凸模固定在凸模固定板上。
3)导向功能关系。例如,导柱、导套与板类零件之间的关系。描述两个对象(面与面或边与边)的约束关系。
此外,在CAD系统中进行装配约束时,常用的装配几何关系有:
1)直线与直线:重合、平行、(同一平面或异面)垂直;直线与曲线:同轴心;曲线与曲线:同轴心。
2)点与点:重合;点与线:重合,即点在线上。(www.xing528.com)
3)点与面:重合、同轴心。点与平面可以定义的装配关系为重合,点与曲面可以定义的装配关系为同轴心和重合。
4)直线与平面:重合、平行、垂直;直线与曲面:重合、平行、垂直、相切、同轴心。
5)曲线与平面:重合;曲线与曲面:同轴心。
6)平面与平面:垂直、平行、重合;平面与曲面:相切;曲面与曲面:平行、垂直、相切、同轴心。
值得注意的是,在装配关系中还有一类特殊、复杂的装配关系——依附关系。在模具结构中,依附关系主要为对板件上孔、槽等的描述,可用特征的隐式表达方法,通过约束类型以及用变量表达式表示的约束参数来描述依附关系。当建立两个零件之间的约束关系时,包括约束关系链的一方称为拥有者,另一方称为连接者,当任意方被删除后,它们的约束关系也被解除。在模具结构中,孔的类型主要有通孔、带螺纹阶梯孔、螺纹孔、不通孔、阶梯孔、凸模和凹模的型孔等。可建立一个装配约束关系库,系统可根据装配关系库自动建立零件间的依附关系。
进行冲模结构装配时,首先生成冲模总体结构,实际建模时可在冲模典型组合库中调用典型冲模。冲模典型结构是指由标准模架、固定零件、导向零件和卸料零件等装配而成的一个有机装配体。随后用户可利用变量化装配技术根据自己的需要更新模具尺寸。
随后将定义好形状和功能的工作零件正确地装配到模具总体结构中。用户可在冲模CAD系统中定义工作零件与其他模板、模座之间的装配关系。
以凸模装配设计为例,首先应识别出凸模所有面与卸料板、固定板所有面的关系;然后选择若干合适的面特征;最后定义配合关系。
在凸模已经生成,卸料板、固定板已经打孔的情况下,可用面与面配合的方式定义装配关系:
①如果凸模侧面的曲面数不小于1,那么只要定义固定板上表面和凸模上表面重合,卸料板孔洞侧面的一个曲面和相应的一个凸模侧面同轴心,就可以完成凸模装配关系的定义。
②如果凸模侧面全部由平面组成,那么只要定义固定板上表面和凸模上表面重合,卸料板孔洞侧面不平行的两个平面和相应的两个凸模侧面重合,就可以完成凸模装配关系的定义。
其他工作零件和辅助零件的装配方法可参考凸模的装配方法。
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