1 引言

汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)最初是以手工繪制二維圖為主，由于計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，模具制造廠家逐漸將手工繪圖轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)繪圖，但仍以二維圖為主，近兩年一些大的廠家利用NX軟件對(duì)汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)已經(jīng)開始進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)。

2 基本建模方法

2.1 特征建模

從模具結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，主要由模具本體和標(biāo)準(zhǔn)零件組合而成。模具本體的特點(diǎn)就是外形結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，主要由塊和圓柱體構(gòu)成。

圖1所示下模座中的標(biāo)準(zhǔn)件的安裝臺(tái)、加工基準(zhǔn)臺(tái)都可用NX命令直接建立成空間的三維實(shí)體從而形成NX系統(tǒng)的基本體素和成形特征。這些特征還可進(jìn)行編輯，如對(duì)實(shí)體進(jìn)行各種精細(xì)加工，包括倒角、倒圓、修剪、分割、布爾運(yùn)算等操作。

圖1 下模座

2.2 草圖建模

草圖是位于指定平面上的曲線和點(diǎn)的集合，當(dāng)要對(duì)構(gòu)成的特征進(jìn)行參數(shù)化控制日寸，采用草圖比較方便。現(xiàn)用一個(gè)拉深模來(lái)介紹草圖的建模過程。

(1)檢查數(shù)模是否完好。數(shù)模的完整性直接關(guān)系到后面設(shè)計(jì)時(shí)是否能用來(lái)進(jìn)行裁剪實(shí)體，形成凸模和凹模型面，對(duì)圖2所示的左（右）前門內(nèi)板上外加強(qiáng)板數(shù)模片體進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果等于1，合格。

圖2 左（右）前門內(nèi)板上外加強(qiáng)板

(2)提取相關(guān)線。圖3中工藝設(shè)計(jì)時(shí)給出的在拉深模設(shè)計(jì)時(shí)所用到的分模線和坯料線，利用此相關(guān)線作出凸模、凹模和壓邊圈的工作部位。

圖3 工藝線

(3)利用片體對(duì)其預(yù)先拉好的實(shí)體進(jìn)行分割形成凸、凹模及壓邊圈，如圖4所示。

圖4 凸、凹模及壓邊圈

(4)布置推桿及調(diào)整墊塊、限位螺釘位置，如圖5所示。這些位置用線畫好位置后，由拉伸命令生成實(shí)體。

圖5 頂桿布置及相關(guān)線

(5)繪制模具大概的長(zhǎng)、寬、布置各拉深筋。

(6)繪制端頭部位及壓板槽，生成實(shí)體，完成下模座的設(shè)計(jì)，如圖6所示。

圖6 下模座

(7)裝配標(biāo)準(zhǔn)件。

(8)繪出二維圖，如圖7所示。

圖7 二維圖

三維實(shí)體建模中，單單只采用一種建模方法有時(shí)在工作中是不行的。設(shè)計(jì)者只有在用NX進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，體驗(yàn)各種命令的各種功能，并有效地結(jié)合特征和草圖這2種建模方法，才能把三維實(shí)體建做得比較完善。

3 零部件的形成

標(biāo)準(zhǔn)件在模具中占相當(dāng)大部分，但標(biāo)準(zhǔn)件的種類繁多，而每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件廠家所生產(chǎn)的同一種標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格不一定相同，即使是一個(gè)廠家，標(biāo)準(zhǔn)件也有多種。眾多的標(biāo)準(zhǔn)件，給模具設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的麻煩，工作量大，將每種型號(hào)和規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件都單獨(dú)做成實(shí)體是不現(xiàn)實(shí)的。

NX部件家族提供一種生成類似部件家族的快速方法。每一個(gè)家族成員都是基于單一模板部件，可以是一個(gè)零件或是一個(gè)裝配體。下面介紹NX零部件家族在模具設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用。

3.1 直接修改部件

(1)選擇TooLs→Part Families，如圖8所示的沖孔合件。

圖8 沖孔合件

(2)點(diǎn)擊Edt進(jìn)入工作表中，如圖9所示。

圖9 部件工作表

(3)修改工作表中的數(shù)據(jù)，得到想要的沖孔標(biāo)準(zhǔn)件，點(diǎn)擊應(yīng)用即可。

(4)導(dǎo)入或粘貼到所設(shè)計(jì)的模具中。

3.2 利用裝配選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)件

(1)點(diǎn)擊Add Existing Corrponent，如圖10所示的導(dǎo)板裝配。

圖10 翻邊斜楔裝配導(dǎo)板示意圖

(2)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)件點(diǎn)擊確定。圖11中顯示出許多型號(hào)的導(dǎo)板，選擇需要的導(dǎo)板。

圖11 選擇導(dǎo)板示意圖

(3)利用Add Existing Part選擇合適的裝配形式。裝配形式有3種，圖12所示僅采用其中1種完成零部件的裝配。

圖12 選擇裝配形式圖

(4)利用約束關(guān)系進(jìn)行裝配。圖13所示利用面與面及距離關(guān)系對(duì)選好的導(dǎo)板進(jìn)行裝配。

圖13 約束關(guān)系

(5)裝配完畢。

3.3 零部件優(yōu)點(diǎn)

(1)利用零部件建立模具標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體庫(kù)，可以快速高效完成標(biāo)準(zhǔn)件的選用工作。

(2)建立非購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)體庫(kù)，如吊耳等，能夠形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為后期模具制造節(jié)省時(shí)間。

(3)采用標(biāo)準(zhǔn)件的裝配組合體如沖孔合件、導(dǎo)柱導(dǎo)套合件等，可以大大減少工作旦，縮短模具設(shè)計(jì)周期。

4 模具參數(shù)化設(shè)計(jì)

模具參數(shù)化設(shè)計(jì)并非預(yù)想的那樣達(dá)到了很高的程度，從模具整體設(shè)計(jì)水平來(lái)說(shuō)真正采用參數(shù)化設(shè)計(jì)還是有一定難度的。正如實(shí)體設(shè)計(jì)是二維設(shè)計(jì)的發(fā)展必然一樣．參數(shù)化設(shè)計(jì)也是每個(gè)模具廠家力爭(zhēng)達(dá)到的。下面簡(jiǎn)單介紹參數(shù)化設(shè)計(jì)思路和方法。

4.1 模板參數(shù)化

模板的參數(shù)化是基于模具之間的裝配關(guān)系以及它們之間的互相約束和關(guān)聯(lián)的一種思想。在這里草圖的應(yīng)用很好地完成模具上、下模之間的約束，利用它們之間的尺寸關(guān)系和位置關(guān)系進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。當(dāng)修改某一參數(shù)時(shí)，上模的寬度、下模的寬度以及端頭的形式、導(dǎo)柱導(dǎo)套的規(guī)格和型號(hào)等參數(shù)也會(huì)跟著改變，如圖14、15所示。

圖14 拉深模標(biāo)準(zhǔn)模板（修改之前）

圖15 拉深模標(biāo)準(zhǔn)模板（修改之后）

4.2 標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化

標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，直接采用NX本身的功能將所有的標(biāo)準(zhǔn)件以實(shí)體的形式建立起來(lái)，就是前面提到的零部件，把所有的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.3 非標(biāo)斜楔參數(shù)化

非標(biāo)斜楔具有極強(qiáng)的不規(guī)則性，對(duì)大多數(shù)模具廠家是個(gè)難題。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的汽車覆蓋件，能夠用到的非標(biāo)斜楔并不多。但是，像側(cè)圍外板、機(jī)蓋外板、翼子板、頂蓋大型的覆蓋件，都要用到非標(biāo)斜楔，并且每個(gè)件的每個(gè)工序用到的非標(biāo)斜楔都有很大的區(qū)別。

5 結(jié)束語(yǔ)

三維實(shí)體設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)在于：

(1)建模直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題。

(2)建立零件標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體庫(kù)，縮短了模具設(shè)計(jì)周期。

(3)利用實(shí)體直接進(jìn)行FMC加工，大大縮短制造周期，提高工作效率。

(4)逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)圖化生產(chǎn)，在后期的加工中采用結(jié)構(gòu)面編程加工，提高了模具的制造精度。

(5)實(shí)體設(shè)計(jì)中所建立的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，能夠共享，做到了統(tǒng)一思想、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為模具制造的標(biāo)準(zhǔn)化提供了很好的基礎(chǔ)。

(6)利用NX軟件的本身功能以及其他輔助軟件，可以對(duì)前期的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬和分析，進(jìn)行干涉檢查，使問題暴露于模具制造前和加工鑄件之前，大大減少后期的加工異常。

(7)實(shí)現(xiàn)明細(xì)表自動(dòng)生成，使采購(gòu)和加工同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)。

汽車覆蓋件模具三維實(shí)體設(shè)計(jì)的應(yīng)用，大大優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu)，充分利用現(xiàn)有資源，縮短了模具設(shè)計(jì)和加工制造周期，提高了模具設(shè)計(jì)和制造水平。