摘要：本文介绍了基于关联设计的弯曲级进模结构设计方法，描述了级进模装配约束关系的模型、弯曲工序对象和弯曲模组件对象，提出距离约束、几何约束、尺寸约束、依附约束四种约束方法。详细阐述了级进模弯曲设计中的装配树组织结构、关联设计、约束求解、参数化关键技术，及在此基础上实现的弯曲级进模块的设计流程和实现方法。
关键词：级进模 弯曲 关联设计
1、引言
随着工业技术的发展，模具的开发时间要求愈来愈短。传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品的及时更新换代和高效率的要求。因此采用CAD/CAM技术是提高模具设计效率、缩短设计和制造周期的必然趋势。我国的模具CAD/CAM系统的开发始于80年代初，发展很迅速，在级进模方面不少高校和科研单位曾经推出了自己的级进模CAD/CAM系统，但实用的不多，主要是由于级进模设计的多样性和复杂性加大了程序设计难度大。特别是弯曲级进模设计难度大，从设计到投入正常稳定生产所需周期长，且和其它级进模具一样，要求高效率、 高精度、高寿命。因此它的设计一直是一个难点，多数级进模CAD/CAM系统没有很好的解决复杂弯曲模具结构的设计。为此本文引入了关联设计，应用关联设计的方法进行弯曲级进模的CAD设计。
关联设计是指事物之间所具有的彼此约束的关系。在冲模设计过程中，冲压件与其后继的工艺设计、结构设计之间所存在的关系，即是一种关联。对冲压件模型的修改，对工艺的修订，或对模具结构的更改等，必然会导致模具上与之相关联的零件或部件的变更。关联设计的目的就是要实现自动响应这些变更，以保证设计结果的一致性。实现关联设计的关键就是要解决相关约束在零件间、部件间以及零件与部件间的传播与求解，为此本文以变量的约束求解及参数化技术来实现弯曲级进模中的关联设计。并基于关联设计在HMJ级进模系统上建立了面向再设计的弯曲级进模CAD模块。
2、关联设计中的关键技术
2.1 HMJ级进模系统的装配模型
HMJ级进模系统是基于Autocad2000开发的级进模CAD/CAM系统。该系统采用了面向对象的软件思想，引入零件参数化、变量约束求解、再设计等先进技术。整个系统采用“自上而下”的设计，符合工程人员的思维习惯。HMJ系统的装配约束模型是对装配体中所有零件及其子部件的空间位置、装配关系、总体功能、设计意图的表达和描述。它采用“约束关系树”模型描述具有多层装配结构的级进模。该“约束关系树”是在层次模型的多叉树结构基础上，通过在叶结点增加约束虚链来表示的，如图1。“约束关系树”模型中，零件是不可拆分的、最基本的单元，一组有功能关系的零件组合在一起形成子装配体，所有的零件和子装配体组合在一起便得到完整的装配体。装配体与其组成零件之间的关系体现在该树的层次结构中。树结点之间的虚链表示零件的位置、依附等各种关系。 
fig.1 the tree for depicting theprogressive die assembly
有了“约束关系树”的基础，可以合理的组织级进模的装配关系。如图2，是在“约束关系树”的基础上组织的级进模装配关系，其中的“关联设计”就是装配关系中的虚链，条料部分因与工作单元有关联设计，作为一个组件放入了级进模里。同时将条料中的工序与弯曲的凸、凹模及附件全部封装成类的对象来处理，便于进行关联设计，也方便实现再设计。
fig.2progressive dies’ assembly tree(omit the auxiliary unit)
实际的设计中，条料中的弯曲工序将与模具中的弯曲组件(或零件)存在位置关联、尺寸关联、依附关联等，这些关联将条料和工作单元紧密联系起来，而工作单元又与模架有关联设计。这就是说当条料发生变化，通过关联设计很快能够修改工作单元，再通过工作单元与模架的关联设计可修改模架的尺寸及模架上孔个数和形状，从而实现快速再设计和自动修改的目的，不用重新设计工作单元。
2.2 关联设计中的约束关系的描述
在级进模CAD系统中，关联设计可分为两大类。一类是纵向的从属关联，包括冲压件产品模型与工艺设计间的关联、结构设计和详细设计各阶段间的关联。另一类是横向的关联，即相互间存在约束，如模具零件间的关联，即对相关联零件的任何一个进行更改，都会引起其它零件的连锁反应。两种关联通过距离约束、几何约束、依附约束、尺寸约束四大约束类别来实现。
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