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筒形件拉深工艺CAD系统研究

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发表于 2011-6-18 09:25:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1 引言
- h; W# n4 \6 v7 _% H  板料冲压是机械设计中先进的加工方法之一,在很多机器中,冲压件占有相当大的比例。冲压工艺已成为汽车、拖拉机、仪器、仪表、电子及国防工业等部门的主要工艺之一。在传统的工艺中,存在以下缺点:
9 C3 D) z) w( F) }  (1)查阅数据、表格需要花费较多的时间和大量的重复劳动;) G; y  ]0 U8 S. j# C6 f
  (2)对人的设计经验有极大的依赖性;7 G7 n2 ]" _5 S) k# L8 O# h( s
  (3)即使经验丰富的设计人员,在手工设计中,也不可能进行大量方案的详细计算、分析和比较。因此设计结果往往不能达到最佳效果。/ A; a9 X* H4 R7 |/ v) l" S
  利用CAD技术可以有效地解决上述问题。但国内CAD技术的应用水平比较低,尚未在生产中广泛推广。由于拉深件的形状千变万化。开发一种各类拉深件都通用的CAD系统是非常困难和费时的。因此,本文选择极为常见的筒形拉深件作为研究对象,并采用结构化分析(Structured Analysis)、结构化设计(Structured Design)和结构化程序设计(Structured Programming),简称SA—SD—SP方法,进行研究与开发。" ]8 y3 r& Y$ U% u  Q) t, q' n
2 拉深件CAD系统的结构化分析& S6 P8 ]/ {# a2 N7 J  X8 a
  SA方法是在软件开发分析阶段所采用的控制数据流的方法。结构化分析是以现实模式为基础,建立界面清晰的物理模型。界面内的内容应明确,以便在随之进行的结构化设计中方便地建立逻辑模型。SA方法所采用的是“自顶向下、逐步细化”的方法,直到每个加工都有非常明确的含义为止。/ [' `  c1 R- O
  根据SA方法,可建立拉深件CAD系统的数据流图。该数据流图共分三层 ,有60余个加工条目。图1~图3为第0层及第一层和第二层的部分数据流图。7 O2 c1 e: y- D
  第0层又称最高层。最高层建立后再进一步分解其含义不具体的部分,如图1中的“工艺设计”可分解为图2所示的数据流图,图2中“确定拉深次数”又可分解为图3所示的数据滚图。建立第一层及以下各层数据流图时,应注意两个原则:! Y$ F+ Z3 ]$ O6 r
  (1)初始输入的数据流和最终输出的数据流应与上一层一致;
+ L& y# z4 E& u  (2)各部分之间的数据流要十分明确。
/ G( k: P$ O/ ]  随着数据流图的建立,应编制数据流词典,对网络中各数据流的定义、加工的内容以及各个文件分别给予详细的说明。
, \4 t+ X9 V5 ^2 ^ 200721392131.jpg 2 ]4 B# [' o) H  [6 p0 m
3 拉深件CAD系统的结构化设计
4 k7 b9 {6 p( H- [; N# ^  SD方法是在SA的基础上实现的。具体步骤是:: f8 w9 q; J, ]9 A) n% z0 K
  (1)找出主加工、逻辑输入和逻辑输出;! J7 i/ C6 I5 H8 ~
  (2)设计模块结构的最高层和第一层;, @2 |. t) Z+ E( o8 K1 c' P
  (3)设计中、下层模块。
7 c+ M4 g  S$ |5 v& L$ w  下面以拉深件CAD系统为例,说明模块结构图的建立。
* V( n4 Z8 w4 {6 B! T" b, `( O  在拉深CAD系统中,“工艺设计”为主加工,根据系统提出的“筒形拉深件CAD系统”这一主模块,将其画在与主加工“工艺设计”相对应的位置上。模块是最高层(第0层),它第一次分解出的子模块定义为第一层,第一层子模块再分解若干子模块。这样分解下去直至每个子模块的功能都十分明确为止。各子模块之间传递的数据流应与物理模型(即数据流图)中传递的数据流一致。2 m* E: {% z! O# _6 ^. f
200721392346.jpg ' @3 S6 s( h: g7 c
  图4为拉深件CAD系统模块结构图的0~2层。在模块结构图中,上层模块对下层模块有调用作用,下层模块从上层模块接收输入并将处理结果反馈到上层模块。同一层模块之间自左向右依次执行。如图4中的“工艺计算”模块可以调用“计算毛坯直径”模块,同时将“毛坯计算参数”传递给“计算毛坯直径”模块,经“计算毛坯直径”模块处理后,再将“拉深设计参数”送回到“工艺计算”模块。然后“工艺计算”模块再调用“确定拉深次数”模块,依次进行下去。" i1 b; J  }/ [4 X% ^; {1 |  O
4 词典与说明3 J( P" S- V( r
  经结构化分析建立数据流图以后,要形成数据流词典、加工说明和文件说明;经结构化设计建立模块结构图以后,要形成模块功能说明,共设计者使用。
0 m) _% ]3 a% o& i5 S; Z. }  同日常所用的词典一样,SA—SD—SP方法所用的词典是一种工具。借助它可查出某个名称的具体含义。词典中可有三种类型的条目:数据流;文件;加工。
) B7 A! `; i& M- U: z5 w: S2 D+ W  下面以筒形拉深件为例,说明词典中应包括的内容。
6 _! ?) t& U% ^. |5 p8 S. P, l   (1)数据流条目
* X, A) t$ ~" l. g0 S, l  数据流条目给出某个数据的定义,它通常是列出该数据流的各组成数据项。如图1中的“零件图信息”为:! n8 [( [' E/ Q% S- E- t$ u0 z
  零件图信息=直径+高度+圆角半径+材料厚度+材料牌号+ J, ?% b2 O/ L2 W$ A
  (2)文件条目& J( U' A+ }) e0 r
  文件条目给出某个文件的定义。同数据流一样,文件的定义也是列出其数据项。当文件是出自某手册资料中的图表时,可直接写出其出处。如图2中的“文件01”的条目是:1 G* Y: v% [( x: }2 [
文件号:01
2 F( c' d1 e7 v' J: r- U  U文件名:无凸缘零件修边余量
+ o* I' N+ ^, y% |出处:《冲压设计资料》,王孝培主编,P156,表4-4! L( ^5 g9 _+ A$ S& O
  (3)加工说明
6 [7 D( K. U/ t  加工说明的任务是精确地描述一个加工要“做什么”,它包括加工的开始条件、激发条件、加工逻辑、优先等级、执行频率、出错处理等内容,其中最基本的是加工逻辑。应特别指出的是,加工逻辑只是表达加工要“做什么”,而不是用程序语言来描述“怎样做”。加工说明的表达应该既精确又严格,能被非专业人员看懂和理解。图4中的“确定修边余量”这一加工的说明如下:. n! n2 z& S: h
加工名:确定修边余量& o6 e( W3 C  T1 b( W. j
加工编号:2.1+ W) }  U( m2 _- H' ^1 X
开始条件:零件直径d、高度h
. X1 I9 M5 a# J& F4 a6 {激发条件:得到需要切边的命令3 m/ G1 A5 t% a6 f/ L# R3 L
加工逻辑:1计算工作相对高度h/d
8 }( ], _3 k5 t5 b; }% r2.从文件01中查出修边余量δ
  C' u8 r4 `# D% Y# O  z3.将δ值加于原工件高度,成为工件高度计算尺寸
; c  X: u( e8 n9 C2 c& M2 D5 拉深件CAD系统的结构化程序设计5 l. S  y; E( p( E
  SP方法的任务是,在逻辑模型的基础上,针对每个模块用选定的程序设计语言编写一段可独立调用的子程序。结构化程序设计的结果是:模块流程图;语法正确的源程序;源程序说明书。一般说来,经过结构化分析与结构化设计之后,编写程度不会有太大的困难,因为每一模块的功能和执行过程已经十分具体化了。. K! I9 x8 _: f' f( J
  在结构化程序设计中,使用了结构化流程图(又称N—S图),这是一种容易看懂的流程图,它是实现结构化编程的一种重要手段,这种流程图不同于普通的流程图,它没有指向线和箭头,所以看流程图时不需沿着流程线方向上下左右来回跟踪寻找。看结构流程图就如同看一页书一样,由上而下看下来即可,这种方法能够使程序设计者思路清楚,有条不紊地一步一步深入进行工作,用较短的时间设计出正确的程序,并容易验证程序的正确性,便于维护。图5是对应于图3中2.3.1的结构化流程图,根据它就可以写出相应的程序。
# o, I2 R! Q$ h! |置初值1%=0, BD=1,MC=1+ {# s1 `) n# r
K=T/D(0)X100
  b) L& ^/ N4 I; l( w* U' H打开文件034 f2 W2 l) @( ]
当MC>0.005时
# }# V$ Q/ G( E7 V$ ~/ n8 DI%+1=>1%9 Q# u  }' z, h9 j
BD+1=>BD: m6 F/ U9 q3 a5 N
根据BD的值决定A%的值
  j# T- L' z' ^5 E$ y# q2.8
  M3 y3 |0 _5 W3 h! G" s A%=19 c' }; Q6 G1 z$ c
A%=2
  I9 H  l( [6 y. LA%=3
4 Z; v  X1 r: I9 f5 [9 q* dA%=4
7 D- c  K( s" t  tA%=50 }3 C. Y1 l7 {$ b
A%=6
+ ]9 f) _4 q1 L% P: S2 aA%=7
# [& ~& p8 h1 [4 w) E* _1 R8 GA%=8
8 ^2 V( [1 Y7 ?2 h' f8 SA%=9
# p8 P9 @7 h7 Q: n9 I根据K的值决定P%值
0 ]% ?, T- b* ~. G
4 S! T/ ~4 p9 n0 T, |3 b2 P& pK
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