基于数字化参数化设计的工装设计关联技术分析

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　　摘 要 本文主要基于数字化参数化设计，对工装设计关联技术进行分析，以此减少重复性修改工作，提高工装质量与效率。
　　关键词 数字化;参数化;工装设计
　　前言
　　经济一体化、全球化程度的加深，制造业得到了快速的发展，表现为客户需求愈发个性化，产品生命周期逐渐缩短，更新速度加快。为适应当下设计需求，标准件与标准模块的使用次数增多，但是有些产品无法进行标准化设计，并且需要经过大量重复性设计，所以通过在工装设计中应用参数关联技术极为重要。
　　1 数字化参数化设计下的工装关联技术
　　在研制产品时，运用关联设计可以在修改产品时予以积极、准确的响应，从而快速的更新产品设计。而数字化、参数化设计是实现工装关联设计的有效手段，通过参数化关联设计能够提升产品设计效率，加之CATIA与二次开发技术的运用，能够在CATIA平台中进行程序化参数设计，可实现产品的精准性、自动化参数设计，二次开发技术的使用使参数化设计实现了批量化生产。
　　在飞机研制中，飞机的功能由最初设计到生产环节需要经过多次修改，并且每次修改时都要变更其对应工装，由于此原因生产效率受到了限制[1]。若是在工装最初设计阶段给予其参数化关联设计，那么可以有效改善此种限制状况，提高响应速度，提升生产效率。但是飞机的工装设计属于批量性作业，若是对每套工装进行参数化设计，整个工作就会变得更加烦琐、复杂[1]。换个角度进行思考，飞机工装大多数都属于钣金零件，并且此些零件结构较为相似，所以可以使用CATIA平台进行二次开发，对结构相似的零件进行批量化参数设计，以此实现数字化参数化设计的工装设计关联技术。另外，由于在飞机钣金零件中，压型零件占据70%，所以本文所列举案例为压型零件的关联设计。
　　2 工装关联设计工具的主要功能
　　在本次工装关联设计中，所使用到的软件工具功能有：针对下陷型材模具予以参数化设计的前台功能、快速创建设计环境功能、模具的工具条建立功能与参数化设计功能。当具备以上设计功能后，关联设计还要满足以下要求：
　　首先，在对话框中要拾取到必要的设计元素，在输入设计参数后，通过点击预览即可快速设计出所需模具。其次，当生成预览模具时，可以通过修改设计参数的方式对模具设计进行快速更新。最后，要利用关联技术完成对各个本模块、定位件、连接件等部件的一体化设计，并且在修改设计参数后，各个模块能够同步更新。
　　3 工装关联设计技术的使用流程
　　第一，依照零件的形状与特征明确模具设计命令，并且压型模具在此阶段要确定模具类型。第二，打开待处理的数据模型，压型模具需在此阶段选择出连接件类型与参数。第三，抽取零件内部型面、压型模具抽取R线，并进行延长处理。第四，要在零件的数据模型中建立出局部坐标系，之后设计模体。第五，对于压型模具而言，要设计出生成盖板，同时确保工具销、零件定位销可同步生成。
　　在使用关联设计软件时，对话框中要存有预览、确定与取消三个选项，当选择好零件几何特征数据后，点击预览查看数据生成的实体预览，若是参数无须修改，则可点击确定生成所需装配件;若是需要改动参数，则需重新选择数据，再进行预览查看，符合零件设计要求后点击确定即可。在每次确定后都会生成一种装配体，并保存在所选文件夹之中。
　　4 工装关联设计案例——下陷模具
　　下陷类零件在设计上包括上下模设计及其有关定位连接件的设计。为了在数字化参数化设计下实现工装关联设计，需要依照零件数据模型的厚度及参考型面的位置与形状，使用主辅链接法进行关联设计，从而获取到数模信息，将其作为主链接设计的重要依据。然后利用计算或手工输入的方式数据模具参数值，将其作为辅连接设计的重要依据，以此生成可以编辑的模具模型，具体操作如下：
　　利用自顶向下参数设计办法，通过对零件左右端面、弯边底面等位置进行测量，获取到模具下模尺寸，而且下模属于可编辑的一种实体视图，其尺寸可以随意修改。通过输入零件设计数据，以零件内部特征关联设计方式制成销与销孔。之后通过输入上下模数据作为参考，利用部件关联建模方式制成上模实体。
　　在使用关联性设计工具制作下陷类零件时，操作流程为：首先，点击文件进行预处理;打开数模后，在零件结构树中可生成快速设计元素[2]。對于L型材模具而言，要选取单个元素，分别为下模参考型面、上模参考型面以及垫板参考型面。其次，建立轴系统。点击三维模型建立图标，然后点击控件，在零件数模中选择所需信息，同时要将控件设置为数据过滤。比如：控件会选择三个点，而用户只可选择点，无法识别线和面。因为原点、XY轴已直接生成，所以只需选择零件外部板面上存在的点。若是制作的零件腹板面是圆角，就选择不到原点，依照实际情况手动建立各个参考点。在完成以上步骤后点击确定即可生成所需轴系统。最后，进行模体设计，点击快速设计标识，选择参考点。因为参数是默认值，所以要依照具体参数信息进行更改，参数包括：型材厚度、下模宽度、上模高度、导板槽宽度与深度、左（右）销孔X轴到左（右）边缘距离、左（右）销孔Z轴到下边缘距离、模体底平面到弯边的距离以及下模两端的非工作区长度。在更改好数据后即可点击预览查看，符合设计标准点击确定生成模体，至此完成整体工装关联设计。若是更新模体，只需点击产品结构节点，更改设计参数即可。
　　5 结束语
　　综上所述，通过数字化参数化设计下的工装设计关联技术，可以有效提升零件设计速度，并且可实现快速更改，有助于加快产品生产速度。
　　参考文献
　　[1] 边超，郑杜辉，宋献进，等.当前汽车车身焊装的工艺设计及工装设计探析[J].内燃机与配件，2019，（10）：95-96.
　　[2] 牛一村.液压支架无线控制装置动态关联技术[J].工矿自动化，2018，44（03）：26-30.
　　作者简介
　　徐意（1987-），女，浙江台州人;学历：本科，工程师，研究方向：飞机工装。
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