汽车覆盖件模具结构并行设计(1).docx

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时间：2021年x月x日
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES12页
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汽车覆盖件模具结构并行设计

摘要：分析了并行设计的全过程，介绍了新型CAD软件如何在技术上对并行设计进行支持，并建立覆盖件拉深模结构并行设计过程模型。1前言汽车覆盖件模具具有精度高、形状复杂、结构尺寸大、配合协调性要求高等特点。在实际设计过程中，一个复杂覆盖件的设计任务往往由一个设计组合作完成。传统的模具设计采用“串行”顺序设计方法，导致各个设计环节相互孤立，再加上二维图纸表达的局限性和手工设计的低效率，造成设计组中设计人员之间难以准确、及时地交流信息，也不能及时发现模具设计中的缺陷，有时还会造成返工，延长了模具设计的周期，影响了设计质量。而包括模具在内的一般通用机械CAD软件，大多采用自底向上的设计过程，即先对组成概念设计模型的零件进行详细几何结构设计，然后确定零件之间的装配关系，对与结构直接相关的装配协调和功能保证等总体性问题却难以或无法解决，因此，同样影响了结构设计的质量和效率。在这种情况下，人们开始研究自顶向下并行设计过程的新型CAD软件，从而为设计者提供了产品装配级的设计支持，并充分保证设计人员之间的并行协同工作能力。所谓并行设计就是多学科设计人员协调交换信息、并行地设计产品，以大大缩短传统的串行设计所需要的时间，提高产品质量和企业竞争力。并行设计作为并行工程的一个重要环节，已成为当今设计领域的研究热点。2并行设计过程实现2.1并行设计过程分析汽车覆盖件模具结构并行设计过程分为概念设计、布局设计和详细设计等阶段。2.1.1概念设计阶段通过对设计要求的分析，建立覆盖件模具的功能模型，生成对模具布局及结构的设计约束。概念设计的结果以覆盖件模具功能模型图表示，见图1

模具功能模型图的意义是:通过模具功能的分解得到模具功能结构树，树根的功能单元表示模具的总功能；每个功能单元可以进一步分解为下一级子功能单元结构，直至每个功能单元的结构最终被分解为特征或零件为止。同一层次上的属于同一功能单元的兄弟单元结点间，通过功能特征结点构成局部功能单元网络图；功能结构树中的全部结点及相关的功能特征结点构成产品最终的全局功能结构网络。通过网络图，相关的功能单元彼此发生联系。2.1.2布局设计阶所建立了汽车覆盖件模具的功能模型之后，通过“功能一作用原理一结构”的对照关系，建立模具的总体布局，确定关键作用型面及各主要零/部件间的关系。布局设计的结果是覆盖件模具总体装配图。覆盖件模具的装配次序是先由零件组装成子装配(即部件)，再参与整体模具的装配。模具的装配模型，从拓扑意义上也可用树结构表示，见图2。

2.1.3详细设计阶段根据覆盖件模具的总体装配图，将设计任务分解给设计组的每个成员，各自同时完成若干个模具零/部件的详细设计，得到完整的模具零件图。大型汽车覆盖件模具结构复杂，零件多达上百个，详细设计的工作量极大，所以并行设计的工作主要体现在详细设计阶段。在这种分阶段的设计过程中，设计活动自顶向下进行。就覆盖件模具结构整个设计过程中的每一阶段而言，功能模型、总装配体、零/部件又都有一个从粗到精、从简单到复杂、从笼统到精确的逐步细化过程。每一阶段的工作都不是一次完成，而需要作循环往复的修改。由于可以准确、及时地交换设计信息，加上有良好的工作协调机制，应用并行设计方法所需要的修改工作量显著减少，设计质量明显提高。覆盖件模具并行设计的全过程如图3所示。

2.2软件技术支持模具设计人员在设计过程中分工协作，通过交换设计信息来达到模具设计的高质量和高效率。Pro/Enginee软件为汽车覆盖件模具结构并行设计提供了技术上的支持。2.2.1三维参数化设计三维设计形象直设计全过程观，设计的模具结构是否合理一目了然；通过三维模型，设计人员之间可准确理解别人的设计意图；三维设计可以确定模具零/部件的空间位置以及进行干涉检查，满足覆盖件高协调配合的要求；有了三维模型可讲行零件的各种应为分析和成形樟拟。2.2.2装配设计环境装配设计环境是新型CAD软件区别于一般CAD软件的核心部分。在装配环境下进行覆盖件模具设计，可以让总体设计人员充分考虑模具的整体性能，提高整体设计质量和效率；下层设计人员在上层形成粗略设计要求后可同时展开工作，缩短设计时间；零/部件之间通过装配关系约束成为一个有机的整体，易于保证设计的一致性和完整性，支持设计组并行协同工作。装配设计环境提供了“虚零件”的设计功能。所谓虚零件指的是零/部件仅以一个名字或一个坐标系来表示，与几何形状无关。通过虚零件的装配，可以确定覆盖件模具的功能结构和装配结构。在装配环境中可以对虚零件进