作者：一汽模具 李悅 付昕亮 李宏偉
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pr})^w HOu$14g 隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，對模具生產要求短周期、精度高、成本低。對模具設計的周期、質量有了越來越苛刻的要求。自20世紀80年代以來，計算機輔助設計技術（CAD）已得到了廣泛的應用，并且得到了快速的發(fā)展，在模具設計、制造中也顯示了巨大的優(yōu)越性。目前，一些工業(yè)發(fā)達國家的模具企業(yè)應用CAD技術已經從二維設計發(fā)展到三維設計。我國大部分企業(yè)還停留在二維設計的水平。因而，我國模具行業(yè)從二維設計平臺向三維設計平臺的提升是十分迫切的。
^!exH(g \nP79F0%2 三維實體設計的優(yōu)勢在于：能夠直觀反映設計的真實狀態(tài)，通過運動模擬、干涉檢查等數字化分析手段，在設計階段就能避免以往在生產制造中才能發(fā)現的問題。標準件庫可為模具結構設計提供可以直接裝配的參數化、系列化的零件；沖壓設備庫、典型結構庫為結構設計提供了可參考的模型；而基礎結構庫使模具設計更加靈活、智能。資源庫與知識工程的有機結合，形成了模具結構設計的知識庫，成為三維實體設計的基礎。與3D-DL圖技術、實體泡沫加工技術的結合，達到真正意義上的三維實體設計。并以此為契機，帶動整個模具生命周期的技術提升。實現模具制造的CAE/CAD/CAM一體化，使模具生產越來越依賴于高科技手段，最大限度地降低人工勞動的強度，提高模具的制造精度，縮短模具生產周期。
hd9~Zw]V 3/usgw1 資源庫、知識工程與知識資源庫
6d8)] y`$q cEw 資源庫包括：標準件庫、沖壓設備庫、典型結構庫及基礎結構庫四部分內容。它為實體設計提供了豐富的資源：
{q$U\y%Rq Q)4[zSt R# ◆ 標準件庫
N Ub$PT y|B HSc3 現代模具設計的高度集成化，要求零件模型在設計制造的各個環(huán)節(jié)中具有統(tǒng)一性，對于大量具有系列的，由參數確定的標準件，希望在標準件庫中引用時只需選擇零件規(guī)格參數，就可以得到正確的標準件。而不需要一一重新建模，也就是實現參數化驅動。
%"c;kvw Uu+ibVM$ CATIA軟件，在管理標準件方面有著獨特的優(yōu)勢，Catalog Editor（目錄編輯器）是專門對標準件進行分類、管理、使用的工具。
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d 三維參數化標準件庫的總體建立過程如下：
B>'J5bZsw X&aQR[X 1) 歸納出共有的形狀模式作為建庫的基本元素，建立參數化特征。
VJ'-"8tY& 2) 將規(guī)格數表聯結到參數特征文件。使特征參數能夠依照制定的系列變化。
([a;id 3) 使用Catalog Editor模塊對成系列的特征文件進行分類、管理。
82r{V:NCK) s \3]0n9 根據模具標準件的類型，可將標準件分為：安裝連接、導向、起重、限位、成翻裝置、定位、壓退料裝置、進出料裝置、側沖裝置、沖切、彈性元件、氣動元件12類標準件。
f%_$RdU a}` M[%d7 結合標準件功能及使用特點，可以分為以下三類：
.e5@9G.jb _}j> 1. 普通標準件
WxD$k3U [7x;H 多標準，成系列是它的主要特點。應用Catalog進行標準件的管理，使查找和應用更加方便、快捷。Catalog將大量成系列的標準件，按類型，分成了多個組，每個組下面又逐步細化。使龐大的標準件庫變得清晰且有條理。使用Catalog Browser（目錄瀏覽器）選擇規(guī)格，插入到模具裝配中后，可用快速移動一次定位，非常方便。
#p;<X|Hc}8 MY\mo,# 2. User Component（帶布爾運算的標準件）
=; n>#< cEp/qzAiD% User Component（用戶組合）是區(qū)別于Catalog Browser（目錄瀏覽器）的另一種標準件插入方式。它能將用戶事先定義好的特征，在插入標準件的同時自動與指定特征做布爾運算。
;W+1 H ! 1$# r)S[* 很多標準件的安裝臺，是隨其規(guī)格的變化而變化的。把標準件做成帶有自動進行布爾運算功能，使其能在用User Component命令插入裝配的同時，與其相對應的鑄件部分也一并生成。如圖1所示。
>o p/ <?< n&]J-^Tx 圖1 User Component的插入界面
0 )PZS> S9[Up}` 3. Power Copy及UDF（局部標準結構）
E{-pkqx 8KP Power Copy和User Defined Features(UDF) 是CATIA V5的一種特征定義工具。通過它，設計者可以把一些在結構設計中經常使用的特征用戶化。通過調用對應的特征文件，并設置相應的條件和調節(jié)參數就可以生成三維實體模型。
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k7-(; ~ cu+QR) 利用Powercopy制作的標準結構主要應用于鑄件部分，如起重臂、壓板臺等。同普通標準件一樣，他們也是成系列變化的。不同的是它們是“長”在模具主體結構上的。插入時需要指定一些定位元素及參數，并以布爾運算的形式直接加入到實體中。這樣特征的修改和刪除都是十分方便的。
p}GTOJT} b; ;y|H 用UDF定義的用戶特征，是被封裝成一個特征顯示在結構樹中的，減小了特征占用空間。而且UFD特征，可以被作為加工特征識別，這一特點，為之后的數控編程過程，提供了很大的方便。
N0D5N(kH% Z$Ps_Ik Power Copy和User Defined Features(UDF)可以使結構建模簡單化、標準化。提高了建模效率及準確程度，減少重復勞動。
w U]8hkl? nf _ (_O= ◆ 沖壓設備庫
<.lN'i;( 4K;0.W;~| 沖壓設備庫的建立改變了模具設計中反復核對沖壓設備的狀況。設計者直接在沖壓設備的模型上進行結構設計，對模具的大小、平衡性等都有了直觀的反映。在設計壓板槽、托桿時，可直接利用壓床模型進行空間布置。另外，這些沖壓設備還可以加入到模具的運動模擬分析中，使運動分析更加真實。
biV |W@JM "lA$;\& ◆ 基礎結構庫
c}=[r1M* NJ}x qg 基礎結構庫是在CATIAV5環(huán)境下基于知識的智能化設計資源庫，是知識工程與模具通用結構的有機結合。首先要依據原始信息建立模具的實體模型；然后結合設計經驗和規(guī)則建立模具結構的設計知識集；最后，通過各種知識推理方法實現模具結構自動化設計。以單動拉延模基礎結構的建立為例，首先可根據模具結構特點建立拉延模基礎構架模型、定義驅動參數。這個模型越具有通用性、代表性越好。在建立的時候也要充分考慮與知識規(guī)則的關聯。然后將拉延模結構設計規(guī)范在CATIA中形成規(guī)則，并建立驅動參數與規(guī)則的連接關系。最后再加入IF-THEN形式的推理結構就可以了。在拉延模的設計過程中，設計者只需要控制幾個基本的特征參數，系統(tǒng)將會根據事先輸入到計算機中的結構規(guī)則，自動提供出合理的結構方案；基于知識的基礎結構庫的建立，形成了模具結構的基礎模板。確保了知識的積累和重用。
Tnf&32 IA WpI5C,3Z!l ◆ 知識資源庫小結
c&RiUU7 n#GHa>p.- 標準件庫為設計提供了大量可以直接裝配的參數化，系列化的零件；沖壓設備庫、典型結構庫為結構設計提供了切實的可參考的模型；而基礎結構庫使模具設計更加智能。資源庫與知識工程的有機結合，形成了模具結構設計的知識資源庫，成為三維實體設計的堅實基礎。
o'P [uB/ 3e;K5qSeo/ 圖2 知識資源庫結構圖
LWM& k#i rY6bc\?`x 基于設計思路的三維實體設計
bw#\"uJ ^CDh! ) 模具的實體設計過程是設計思維的過程。與普通的實體造型在思維方式上是截然不同的。單純的實體造型，往往是在有參考實物或參考圖紙的情況下進行的。制圖員可以根據實物或圖紙直接量取特征尺寸，一次將特征畫對。而不存在設計中更改的問題，也談不上構建流程。而真正的模具結構實體設計，重點在設計而非實體造型。設計是一個創(chuàng)造的過程，模具的每一個尺寸、每一個結構都需要設計員自己確定，而且設計是一個反復的過程，每一個設計都需要反復論證、反復更改，才能取得較合理的結果。
u4=ulgi -Vg 0J6x 模具的設計過程包括模具設計構想、模具設計、模具結構評審、校對及出圖四個過程。在整個實體設計過程中，始終圍繞著兩個問題：
0j#$Swa _#P5j# 1） 如何將現有的知識資源在設計中有效利用，與設計員的設計思維相統(tǒng)一。
C}XB%:5H5 2） 產品數模的修改信息是否能及時傳遞，模具結構修改是否方便。
u*Y!=IT |@>Zc5MY$ 以上兩點，將直接影響到模具設計的質量和效率。為此，我們提出：基于設計思路的關聯建模理念，以下面四部分內容為基礎。
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