基于UG的汽车覆盖件模具标准件智能设计系统

华中科技大学硕士学位论文基于UG的汽车覆盖件模具标准件智能设计系统姓名：冯君申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王耕耘2011-01-13华中科技大学硕士学位论文I摘要汽车覆盖件是由汽车的发动机、底盘，构成驾驶室和车身的表面零件等组成。它包括外部覆盖件和内部覆盖件。在汽车覆盖件模具的设计过程中，标准零件的设计在整个模具设计中占有很重要的地位。由于汽车覆盖件往往具有空间曲面结构，形状复杂，而且对尺寸精度，表面质量和工艺性要求很高，这就决定了汽车覆盖件模具往往具有复杂的结构，涉及到的零件繁多，导致模具设计效率很低。标准零件在汽车覆盖件模具零件中占有很大的比例，在设计过程中，将它们进行提取和分类，建立面向汽车覆盖件模具的标准件智能设计系统，实现标准件的精确定位，标准件数据信息的自动管理，批量自动生成，自动装配和灵活的编辑修改，从而提高模具设计效率。作者在分析汽车覆盖件模具的结构和具体设计流程的基础上，提取和整理出符合汽车制造企业要求的各种标准件，创建这些标准件的三维实体模型和模板文件，并将标准件的各种信息储存在数据库中。对标准件的智能化选取、智能化定位和智能化生成，及生成后的标准件的编辑和修改方法进行了研究。论文以UG作为开发平台，利用UG二次开发技术，开发出了具有UG风格的，交互性好，操作方便的用户界面，并结合相应的特征造型技术，数据库技术和几何关联技术，开发出一套符合汽车制造企业要求的标准件智能化设计系统，进行了相关的测试工作并完成了企业的验收。关键词：覆盖件模具；智能化；标准件；特征造型；UG；CAD华中科技大学硕士学位论文IIAbstractAutomobilepanelismadeupofthecarengine,thechassis,cabandthesurfacecomponentsofcarbody.Itincludesexternalpanelandinternalpanel.Intheprocessoftheautomotivepanelmould’sdesign,thedesignofthestandardpartplaysanimportantroleinthewholemoulddesign.Becauseautomobilepanelisoftenspacesurfacestructurewithcomplexshape,anditalsorequireshighprecision,highsurfacequalityandhighprocessrequirements.Thisdeterminestheautomobilepanelmouldoftenhavecomplexstructures,involvingmanyparts,whichmakesthemoulddesignveryinefficient.Standardpartsaccountforalargeproportioninthepanelmouldparts,intheprocessofdesign,extractingandclassifyingthemtoestablishintelligentdesignsystemofstandardpartforpanelmouldtoachieveprecisepositionforstandardparts,automaticmanagementofstandardparts’data,createstandardpartslargelyandautomatically,automaticassembly,flexibleeditionandmodification,improvingtheefficiencyofmoulddesign.Onthebasicsofthetheanalysisofthestructureandthespecificmoulddesignprocessofthepanelmould,theauthorextractandsortthevariousstandardpartswhichmeetstherequirementsoftheautomobilemanufactureenterprise,andcreatethethree-dimensionalsolidmodelandthetemplatefileofthestandardparts,andstorethevariousinformationofthestandardpartsinthedatabase.Doresearchonintelligentselectionofstandardparts,intelligentlocationofstandardpartsandintelligentcreationofstandardpartsandthemethodofeditionandchangeforstandardparts.ThissubjectusetheUGasthedevelopmentplatformwiththesecondarydevelopmenttechnologyoftoestablishaUGstyleandgoodinteractiveuserinterfacesystem,withthefeaturemodelingtechnology,databasetechnologyandgeometricrelatedtechnologytodevelopaintelligentsystemofstandardpartwhichmeetstherequirementsoftheautomobilemanufactureenterprises,alsodosomecorrelativetestsandfinishtheacceptanceofenterprises.Keywords:panelmould；intelligent；standardpart；featuremodeling；UG；CAD独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年_月_____日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文11绪论1.1引言模具技术在计算机，新兴材料，和电子信息技术的高速发展带动下，面临着机遇与挑战并存的局面[1]。新的模具设计和制造技术如雨后春笋般涌现出来，特别是在计算机和电子信息技术交叉融合后，使得模具的设计方法与加工工艺能够很好的集成，这样模具技术就能够突破传统设计方法和制造技术的瓶颈，获得更大的发展空间和更广阔的应用前景，也越来越适应现代工业生产的需要[2]。计算机技术在一个行业中的应用程度，往往标志着这个行业的发展程度和自动化程度的高低。与计算机技术进行高度结合，是未来模具技术的发展方向[3]。由于计算机技术的应用，出现了模具CAD、模具CAM、模具CAE和模具数据的管理系统PDM等新的模具设计和制造技术，即利用计算机的高度自动化，智能化和数字化，来进行模具的设计和加工[4]。模具CAD就是利用计算机来进行模具的自动化设计，在设计的过程中，还能对设计进行评估和分析，以及输出设计结果等，大大提高了设计的效率和精确度，避免了人工设计的繁琐和出错率高的毛病。1.2国内外CAD/CAM软件的发展概况CAD技术发展到现在，经历了几个阶段，主要包括图形设计，三维线框模型设计，实体造型设计，曲面造型设计，参数化和特征造型设计这几个阶段[5]。近些年越来越多的先进技术融合到了CAD技术中，如支持产品建模的虚拟技术，变量化技术等。而网络技术的发展和普及，使CAD技术又具有智能化程度高，与其它技术能很好的协同和集成的特点。CAD技术也因此获得了更为广阔的发展空间，而能够进行协同和异地设计，并能进行信息共享的网络CAD也得到越来越多制造企业的青睐。(1)变量化技术变量化技术，即VGX技术，是一种新兴的CAD技术，它是由SDRC公司推出的。VGX华中科技大学硕士学位论文2技术具有以下一些优点：1)在模具设计的草图设计，造型设计，装配体设计的全过程中，VGX所特有的三维变量化控制技术贯穿其中。2)能够对草绘进行变量化设计，并能够建立相应的变量方程[6]，还具有设计变量特征的能力。3)能够将基于产品的直接修改和基于设计流程的修改很好的合并，并能够灵活的对约束进行编辑，如对原约束进行修改，新约束的建立以及旧约束的删除。4)可随时对尺寸进行标注，而不受造型顺序的限制，因此不必担心设计顺序不同所带来的问题。利用VGX技术，用户将会获得一个三维环境，这种三维环境是建立在交互操作模型的基础上的，在定义零件的过程中，用户不用关心零件的二维设计信息如何转化为三维实体模型，因此大大降低了设计建模的复杂程度[7]。另外，设计人员还能够对零件产品上的任何一个特征进行可视化的编辑和修改，这样，在三维产品的设计过程中，用户就能够获得一个更为直观和实时的印象。用户在产品零件的主模型中，能够对其进行动态捕捉设计，从而达到分析和制造的目的。VGX技术使得交互操作更加直观，可靠性程度也更高，从而提高了CAD软件的操作更加简便，设计效率也大大加强。(2)虚拟产品建模技术在产品的设计中，建立产品的虚拟原型或虚拟样机，这个过程就是虚拟产品建模[8]。在虚拟样机的基础上，进行试验仿真分析，这样就能够在实际制造之前，发现设计过程中所存在的问题，并将这些问题很好的解决。虚拟样机包含产品的几何和工艺信息，以及加工工艺信息，即是将这三者融为一体，用于完整表达产品的信息主模型。(3)智能CAD技术任何设计都是由人参与的，具有高度智能化的创造性活动，将知识工程与CAD技术结合，便能得到智能化的CAD系统[9]。智能化的CAD是未来CAD的发展方向。将智能设计与基于知识库系统的工程进行结合，将会越来越多的出现在产品设计和华中科技大学硕士学位论文3处理的过程中，也是该领域发展的一个新趋势。用智能CAD软件对产品进行设计，采用的是动态导航技术，这种技术在设计过程中能够对用户进行指点和提示，从而完成产品的设计工作[10]。(4)协同技术在现代CAD设计中，引进计算机支持协同工作(ComputerSupportedCooperativeWork，CSCW)的技术，该技术能够支持并行工程，从而实现协同机制。该机制能够使开发人员以一个共同任务为中心，进行协同的工作，这就要求CAD软件能够对协同设计过程中存在的各种冲突进行很好的解决。(5)CAD/CAM/CAE/PDM/ERP集成技术为提高设计和加工生产的效率，越来越多的企业建立了以CAD/CAM/CAE为基础的软件平台，并应用到产品开发的实际流程中[11]。在产品开发的整个过程中，这些平台分工合作，如CAD系统负责产品的设计，CAE系统则对产品设计结果进行分析，CAM系统则负责管理产品的加工和生产，而产品的数据和过程信息则用PDM系统进行管理，ERP系统则对企业资源进行管理，如人，财，物等[12]。将这些系统进行很好的集成和整合，可以昀大程度上提高企业的整体效益。在现代企业生产和发展的过程中，需要将产品和企业经营管理流程这两个核心进行集成，而对此CAD/PDM/ERP集成系统能够提供很好的支持。目前，越来越多的CAD软