鈑金零件的特征設(shè)計(jì)
鈑金零件是一種被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、輕工、汽車(chē)等行業(yè)的零件，過(guò)去傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，由于周期長(zhǎng)、效率低、質(zhì)量差等缺點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)要求。因此，在微機(jī)上開(kāi)發(fā)鈑金件ＣＡＤ系統(tǒng)是非常有意義的。
鈑金零件是一種被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、輕工、汽車(chē)等行業(yè)的零件，過(guò)去傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，由于周期長(zhǎng)、效率低、質(zhì)量差等缺點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)要求，為了克服這些弊端，人們開(kāi)發(fā)出一些先進(jìn)的ＣＡＤ系統(tǒng)，這些專(zhuān)門(mén)的鈑金零件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，雖然功能十分強(qiáng)大，但是由于大多運(yùn)行在工作站上，無(wú)論軟件還是硬件都顯得很昂貴，因此，在微機(jī)上開(kāi)發(fā)鈑金件ＣＡＤ系統(tǒng)是非常有意義的。
1、鈑金件特點(diǎn)和造型要求
1.1鈑金零件的特點(diǎn)鈑金零件一般可分為三類(lèi)：
?。?）平板類(lèi) 指一般的平面沖裁件。
?。?）彎曲類(lèi) 由彎曲或彎曲加簡(jiǎn)單成形構(gòu)成的零件。
?。?）成形類(lèi) 由拉伸等成形方法加工而成的規(guī)則曲面類(lèi)或自由曲面類(lèi)零件。這些零件都是由平板毛坯經(jīng)沖切及變形等沖壓方式而加工出來(lái)的，它們與一般機(jī)加工方式加工出來(lái)的零件存在著很大差別。在沖壓加工方式中，彎曲變形是使鈑金零件產(chǎn)生復(fù)雜空間位置關(guān)系的主要加工方式。而其它加工方法一般只是在平板上產(chǎn)生凸起或凹陷以及缺口、孔和邊緣等形狀。這一特點(diǎn)是在建立鈑金零件造型系統(tǒng)時(shí)所必須注意的。
1.2鈑金零件產(chǎn)品造型要求在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，鈑金零件的形狀是模具設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，它決定了模具的總體結(jié)構(gòu)和形狀。而鈑金零件的尺寸公差則影響著模具工作部分（如凸凹模等）形狀的尺寸及公差。另外，鈑金零件的材料、形位公差及技術(shù)要求等對(duì)模具的工作部件有較大的影響。因此，鈑金零件模型除應(yīng)包含形狀信息外，還必須包含零件的尺寸公差、精度、材料以及技術(shù)要求等信息，這樣才能保證模具設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。鈑金零件模型是后續(xù)模具設(shè)計(jì)應(yīng)用程序所需各種信息的載體，這就要求零件模型能夠反映出鈑金零件的特點(diǎn)，具體地說(shuō)就是要反映出鈑金零件的工程語(yǔ)義，使模具設(shè)計(jì)應(yīng)用程序可以理解方便地提取出所需要的信息。另一方面，３維鈑金零件一般具有復(fù)雜的空間位置關(guān)系，只有根據(jù)鈑金零件的形狀特點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)造，才可能簡(jiǎn)化用戶操作。
2、鈑金件特征設(shè)計(jì)
2.1現(xiàn)有鈑金造型方法
目前，已有針對(duì)鈑金零件特點(diǎn)而提出來(lái)的幾何造型方法，主要有2D鈑金零件的幾何造型和3D鈑金零件的幾何造型。前者包括編碼法、面素拼合法和交互尺寸輸入法等；后者有彎曲變換拼合法、體素拼合法等方法。上述所有造型方法存在的共同缺點(diǎn)是當(dāng)定義出錯(cuò)時(shí)，修改非常麻煩，甚至可能需要重新輸入。所建立的零件模型，包含的信息也不完備，特別是缺少有關(guān)工程語(yǔ)義信息。當(dāng)零件復(fù)雜時(shí)，造型過(guò)程也非常繁瑣。
孔特征：它作為一般子特征而依附于其它特征，如在平面或彎曲特征上沖孔?？椎臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與平面特征基本相同。
局部成形特征：由局部成形工序在沖壓件上產(chǎn)生的形狀。通常它的形狀固定，尺寸不同，因此可以用參數(shù)來(lái)表達(dá)。
2.2特征信息描述
現(xiàn)狀特征不僅是低層次設(shè)計(jì)信息的抽象，而且是其它非幾何特征信息的載體，因此是產(chǎn)品信息模型中最重要的部分。目前，還沒(méi)有一種關(guān)于特征的廣為人們接受的定義及其描述方法。人工輔助特征識(shí)別是將特征的識(shí)別和映射任務(wù)交給人來(lái)完成，自動(dòng)化程度低；特征自動(dòng)識(shí)別算法復(fù)雜，至今只對(duì)簡(jiǎn)單形狀的識(shí)別比較有效。更合理的方法是使設(shè)計(jì)人能夠按形狀來(lái)建立模型并儲(chǔ)存其信息，而不是事后識(shí)別形狀特征。因此，本文進(jìn)行基于特征設(shè)計(jì)方法的研究，提出特征描述方法，該方法根據(jù)集成化制造系統(tǒng)的要求，統(tǒng)一規(guī)劃產(chǎn)品描述的多級(jí)抽象結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的時(shí)間效率和空間效率。
形狀特征的描述分為三層。頂層是特征關(guān)系樹(shù)，它描述產(chǎn)品的總體形狀如何由各特征元素組成，特征間的關(guān)系用連接來(lái)表達(dá)，如鄰接關(guān)系反應(yīng)了特征間的連接關(guān)系，父子關(guān)系反應(yīng)了特征的從屬關(guān)系。特征關(guān)系樹(shù)將物體分解成低級(jí)元素，并顯示表達(dá)特征間的相互關(guān)系和相互作用，這種分解給產(chǎn)品模型增加一定程度的智能，給用戶提供了符合人們思維形式的高級(jí)環(huán)境。第二層是每個(gè)形狀特征的定義，包括工程關(guān)鍵詞和有關(guān)參數(shù)，各基本特征的參數(shù)表描述了各特征元素的屬性參數(shù)，如彎曲角的特征參數(shù)是彎曲角度和半徑，這是一種隱式表達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)體的方法，它將形狀信息參數(shù)化地而不是幾何地組織進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，相對(duì)來(lái)說(shuō)，隱式表達(dá)更易為應(yīng)用操作所控制和利用。第三層是簡(jiǎn)化對(duì)稱邊界圖，它描述組成物體的面、邊、點(diǎn)及其相互關(guān)系，面的存在為精度特征的描述提供了依據(jù)，而且在計(jì)算機(jī)繪圖等應(yīng)用中，也需要產(chǎn)品的拓?fù)浜蛶缀螖?shù)據(jù)。
由于形狀特征的建模既具備高層次的形狀特征信息，又具備對(duì)形狀特征進(jìn)行分解產(chǎn)生的低層次幾何要素信息。因此，精度特征和材料特征表達(dá)所依據(jù)的形狀信息是完備的，可以分別精度特征和材料特征的描述框架，然后通過(guò)指針與形狀特征聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。
利用這種思想建立的特征零件模型具有以下特點(diǎn)：
?。?）集成性，特征造型系統(tǒng)為下游應(yīng)用的各環(huán)節(jié)提供了一個(gè)具有幾何、屬性和知識(shí)的信息完備的產(chǎn)品模型，從而為ＣＡＤ、ＣＡＰＰ和ＣＡＭ各應(yīng)用模塊的集成提供了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。
?。?）表達(dá)信息的豐富性，相對(duì)于幾何造型軟件，基于特征建模提供了一種更自然方便表達(dá)設(shè)計(jì)者意圖的方法，允許設(shè)計(jì)者直接用工程術(shù)語(yǔ)描述零件。
?。?）信息描述的多層次性 產(chǎn)品模型既有高層次的特征參數(shù)和特征關(guān)系，又有低層次的幾何拓?fù)湓?，一方面為后續(xù)的特征評(píng)價(jià)提供了高層次的語(yǔ)義信息，另一方面為尺寸和精度特征的表示提供了依據(jù)實(shí)體。
