汽车覆盖件模具结构并行设计(1).docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：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行设计、修改通过产生几何实体而使之变成“实零件”可对任何零件进行设计、修改、装配和删除。2.2.3设计任务处理设计任务的分解和相关子任务关系的处理是并行设计的关键问题。这种分解和处理应以使设计任