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                        變位板齒輪精沖模具CAD系統開發

                        添加時間:2019/03/01 來源:太原理工大學 作者:徐鵬
                        精沖材料的開發在我國尚屬空白,這在一定程度上影響了精沖技術在我國的推廣和普及。目前,國內尚未生產出專用于精沖的鋼種,我國的精沖用材料部分來源于進口,部分則由低碳鋼采用熱處理的方法得到。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          板齒輪作為一種常見的零件在航空、電子、汽車以及精密儀器等領域中的應用越來越廣泛。板齒輪生產的傳統工藝是落料圓坯、去毛刺、校平、疊齊成串后進行滾齒或銑齒或插齒,工藝繁瑣、效率很低;如果采用精沖新工藝生產,則只需要精沖、去毛刺兩道工序,生產效率可大大提高。

                          板齒輪的復雜齒廓給精沖模具設計帶來難度,而且模具的凹模和齒圈壓板需設計沿著齒形分布的雙面壓料齒圈,諸如此類的問題導致了板齒輪精沖模具的設計和制造周期長。為此,本論文為開發一套開放式板齒輪精沖模CAD系統開展研究。本文在分析和比較目前主流三維設計軟件及其自帶的二次開發工具的基礎上,提出以UG6.0為開發平臺,輔以VisualC++6.0,開發專用的面向對象的板齒輪精沖模的CAD系統。

                          論文依據精沖模工作原理和沖壓模具設計標準,選定出板齒輪精沖模具的結構類型,并按照功能的不同將板齒輪精沖模劃分為五個模塊。本系統采用Menuscript腳本語言來編寫系統的主菜單和工具條,以UG自帶的Ulstyler工具開發人機交互界面,通過UG所特有的Grip語言編寫相應的程序來實現各個模塊的參數化建模。系統的數據庫則以Microsoft Access為數據庫的管理系統來建立各模塊的參數庫,通過使用UG/Open API函數以及MFC數據庫訪問技術對應用程序進行編程,調用參數化建模程序來完成實體建模。系統實現了參數在應用程序、交互界面、數據庫、參數化建模程序之間的傳遞,體現了參數化設計的優越性。

                          系統中板齒輪齒廓的參數化建模程序,使用UG/OPENG Grip語言以及漸開線方程繪制出漸開線,然后以此漸幵線及其鏡像為邊界截取齒頂圓和齒根圓合并得到齒形。此方法簡單明了,大大提高了建模的效率。系統中凹模和齒圈壓板上壓料齒圈的參數化建模程序,參照沖模設計手冊,以Grip語言編寫齒輪繪制程序,通過偏置和擬合齒廓曲線得到軌跡線,然后在得到的軌跡線上以壓料齒圈的截面進行掃描得到圧料齒圈。用此方法對圧料齒圈建?焖、準確,效率大大提高。

                          本論文中構建了 CAD系統主體框架,具有直觀的UG風格交互界面,實現了設計系統與數據庫系統的可靠連接,并且編寫了參數化建模的程序,本系統開放性強,操作簡單明了,運行可靠、快速,適合大部分設計人員使用。

                          關鍵詞:UG,VC++6. 0, 二次開發,變位板齒輪,精沖模CAD系統

                        ABSTRACT

                          Gear slice as a common part is used more and more in the field of airline, electronics, automobiles and precision instruments. The traditional production process of gear slice is divided into cutting blank circle, deburring, leveling, roll gear, milling gear or pinion gear after all fixation, the process trival and efficiency is very low. But the fine-blanking process only need fine-blanking and deburring, the production efficiency is greatly increased.

                          The design of the gear slice fine-blanking mold is difficult because of the complex tooth profile of the gear slice and the structure of the fine-blanking die.

                          We also need to design a double pressure material tooth circle along the tooth shape when it is rushing. Because of all these problems the development and production cycle is long. This paper has done a lot of research on development of a piece of open gear dies CAD system. After analyzing and comparing current main 3D design software and its own second development tools, this paper decided to use UG6.0 for development platform, and with the Visual C++6.0, to develop a special and object oriented CAD system for gear slice fine-blanking dies.

                          According to the fine-blanking die work principle and design international standard, select the piece gear fine-blanking die structure types, and divide into five modules according to the different function. The system uses Menuscript scripting language to write the main menu system and article tools, and use its own Ulstyler tool to develop a man-machine interface. Through the UG peculiar Grip language writes the corresponding program to achieve each module of parameterized modeling. The system's database criterion with Microsoft Access establish each module of the parameters of the library, through the use of UG/Open API functions and MFC database Access technology use application programming, call of parameterized modeling procedures to complete entity modeling. The system to achieve the parameters in application, interface, and database, parameterized modeling of transfer between programs, reflect the parametric design superiority.

                          In the system of gear tooth profile of parameterized modeling process, using UG/OPENG Grip language, and draw the involutes equation, and then mirror this involutes equation, and get tooth shape after intercept the boundary of involutes tooth top round and dedendum circle. This method is simple and clear, greatly improving the modeling efficiency. System concave die and tooth  circle on a material tooth circle linking piece of parameterized modeling procedures, refer to die design manual to Grip language program, through the bias, fitting tooth profile get track line, and then to pressure the section along the tooth material circle get track line scan to get the material tooth circle. Using this method to get the material tooth circle modeling is fast and accurate and highly efficient.

                          This thesis constructed the CAD system of main frame, with intuitive UG style interface, realize the reliable connection of design system and database system, and compile the program of parameterized modeling, the system is strong open, and the operation is simple, reliable operation, fast, and suitable for most designers.

                          KEY WORDS: ug, vc++6.0, the secondary development, modified gear slice,fine-blanking die CAD system

                          在現代化的工業生產中,生產廠家一般采用模具加工的技術來生產零部件,通過模具來生產零部件想對于機械加工有很多的優點,例如生產成本低、產品質量好、生產效率高等,因此模具生產的方式越來越廣泛的被應用在各個領域中。

                          一般情況下,要想提高工業產品的水平,就必須要提高通過模具生產的零部件等的水平,也就是說必須要提高模具的水平,在航空航天等高、精、尖領域中尤其需要高水平的模具技術,只有具備了高水平的模具技術,才能生產出質量較高的零部件,從而提髙這些行業整體的發展水平。模具作為一種重要的生產裝備在現代化工業生產中發揮著不可替代的作用,而模具技術也就成為了每個國家進行現代化建設的重要推進力,由此可見今后各國必須要重點發展這一基礎工業?偟膩碚f,一個國家模具制造水平的高低在當今已成為衡量其制造業水平甚至工業水平的重要標志⑴。我國作為一個發展中的工業大國,在制造業水平、工業水平上還需要不斷提高,這就需要我們不斷提高模具制造的水平。

                          模具的分類形式有許多種,有按照結構分類的,也有按照功能分類的。目前,工業生產中使用到的模具按照使用的功能不同大致可以分為沖壓模具、壓鑄模具、注塑模具等幾大類。沖壓模具是沖壓工藝中用到的一種模具,沖壓工藝是一種先進的加工技術,相比較于傳統的機械加工工藝,這種技術具有效率高、操作簡便、少屑或無屑生產等特點,非常適合于零部件的機械化和自動化生產。一般情況下,通過沖壓工藝來生產的零部件都能夠達到很高的尺寸公差和尺寸精度并且具備良好的互換性,這些沖壓得到的零部件不需要再進行進一步的機械加工,可以直接應用到各個行業中去。以汽車制造業為例,汽車中約有60%?75%的零部件是采用沖壓工藝進行加工的[2]?紤]到沖壓技術在工業生產中的重要性,為了加快我國的工業化水平提高,我們必須加快沖壓技術的進步和推廣。

                          精密沖裁簡稱精沖,這種方法在進行沖壓工藝時必須要用到帶有V型齒圈的齒圈壓板,所以又被稱為齒圈壓板沖裁。精沖技術是以普通沖裁為基礎,通過一些特殊水平的提高而發展起來的一種先進的精密加工工藝[3]。精沖技術作為沖壓新技術正在蓬勃發展采用精沖技術在一次沖壓行程中得到的沖裁件,其沖切面在整個料厚上沒有裂紋和撕裂,能夠獲得變形小、精度高、斷面光潔度高的高質量沖壓零件。此外,還能夠達到最嚴格的尺寸精度和平直度公差[5]。精沖工藝生產具有生產效率高,材料利用率高,自動化程度高,工人勞動強度低等優點?偟膩碚f,精沖技術不但能夠節約能源和降低消耗,而且還能減少在工業生產的過程中,惡劣的工作環境對工人健康產生的種種不利,不但對企業的發展有很好的推動作用,更對國家和人民有利,我們應該大力的推廣和普及精沖技術在現代化的工業生產中的應用,使其能夠推進我國的國民經濟發展和工業化。

                          從精沖技術的發展史來看,瑞士是最早使用到該技術的國家。精沖技術最初是為了用來制造高端精密儀表的零部件。德國人F. Schiess在1923年首次對精沖技術的專利進行了申請,但是在這之后的很多年中精沖技術并沒有取得很大的突破,其主要用途仍然是鐘表零部件的制造。自從1952年之后,精沖技術被公諸于世,瑞士的Schmid公司第一個設計和制造了世界上的第一臺精沖機,為了能夠滿足特殊的精沖需求,在1956年該公司又生產制造出了專門用于精沖的壓力機。此后,精沖技術在西方進入推廣發展時期⑹。在精沖理論的研究方面,A.Guidi在1962年曾提出并發表了第一篇關于精沖理論的文章。從二十世紀六十年代開始,辦公機械和家電等行業逐步開始使用精沖工藝。從二十世紀七八十年代開始,摩托車、汽車、航空、軍工器械等復雜加工行業也幵始引入精沖工藝來進行生產,并且一些行業開始對厚板料和立體成型件進行精沖加工[7]。由于汽車中的大部分零件都適合進行精沖生產,所以汽車工業領域是精沖工藝發展最快的一個領域,在汽車企業中,使用精沖工藝進行汽車零部件的生產能夠大大提高效率、降低成本,同時增加企業的效益,這使得企業能夠迅速的占領市場[8]。

                          1965年,我國也開始逐步對精沖工藝進行研究。二十世紀六十年代,國內的一些企業和研究所就開始了對精沖工藝的試驗,并于1965年10月成功的實現了對齒輪還、凸輪、撥桿等用于儀器儀表的零部件的精沖生產,取得了重大的成果。二十世紀七十年代,精沖行業中作為全球頂尖級的Feintool公司不斷開發國際市場,該公司在進入中國市場后,與我國在精沖行業的各個方面都有了深入的交流,從精沖的理論研究到先進的精沖技術等方面都有很多的合作,國內工作人員還的翻譯了 Feintool公司的《實用精沖手冊》。二十世紀七十年代,我國成功研制出了噸位在25T、100T的精沖機。從此之后,我國的精沖設備得到了飛速的發展,國內不少的精沖設備都已經達到了較高的水平。

                          在精沖設備飛速發展的同時,我國對于精沖技術理論的研究也有了很大的發展。國內不少企業和研究所對精沖技術的理論研究都有較高的學術價值,也得到了國際上同行們的認可。在精沖技術的理論研究飛速發展的同時,用于精沖的輔助設計軟件也得到了很大的提高,其中上海交通大學就與Feintool公司合作開發了用于精沖的軟件?]。上海交通大學和華中科技大學在研究精沖的零部件、設備、材料以及潤滑劑等方面也取得了可喜的成果,科研成果被廣泛應用于實際生產中?。華南理工大學則針對銅等有色金屬的精沖工藝進行了研究,他們不僅就壓邊圈形狀和尺寸對精沖零部件質量的影響方面進行了研究,而且就壓邊力及反頂力對精沖件質量的影響等這幾個方面也做了深入的研究,同時還深入的研究了精沖的機理,對精沖機理有了全新的認識,最后他們提出了將整個精沖區域劃分成幾個部分的新見解。與此同時,國內許多院校借助于有限元分析軟件,對精沖機理和過程進行數字化的模擬和分析,通過模擬和分析精沖過程中出現的問題,來改善精沖過程,并將這些對精沖過程的改善運用于實際生產中,也取得了很好的成果['2]。

                          就目前的國際形勢而言,日本、歐洲和北美等地區的精沖技術相對發達,這些地區對精沖技術的研究已達到了一定的水平。隨后,各國對精沖材料的研發和精沖設備的升級換代愈加重視,現在國際上用于進行精沖的材料多數出自這些國家和地區。就目前國際上的精沖材料而言,除了西歐的高強度微合金細晶鋼UQ38、UQ550和日本的SCr2Z、SCNM21合金鋼被廣泛認可外,尚未開發出較好的精沖材料。精沖材料的開發在我國尚屬空白,這在一定程度上影響了精沖技術在我國的推廣和普及。目前,國內尚未生產出專用于精沖的鋼種,我國的精沖用材料部分來源于進口,部分則由低碳鋼采用熱處理的方法得到。為了進一步改善材料的性能,目前國外的一些科研機構還專門對貝氏體鋼和超級貝氏體鋼的精沖工藝做了深入的研究["]。在精沖設備方面,則以超高速、超精密、超自動化為發展方向不斷進步,現己經取得了很大的成就,例如Feintool公司生產的精沖機最大噸位已經超過4000噸,可以對板厚超過了 30mm的材料進行精沖,而在設備的自動化方面,實現了精沖設備的單機自動、導軌滑動和卷料自動。日本KYORI公司研制出了能夠以3000次/分的速度進行精沖電子零件的超高速精密沖床[14]?傮w上來講,現今精沖技術正向著大、厚、硬、精的方向發展['5]。

                          變位板齒輪精沖模具CAD系統開發:

                        片齒輪設計對話框
                        片齒輪設計對話框

                        齒圈壓板設計對話框
                        齒圈壓板設計對話框

                        齒形頂板設計對話框
                        齒形頂板設計對話框

                        齒形頂板
                        齒形頂板

                        凹模設計對話框
                        凹模設計對話框

                        凸凹模設計對話框
                        凸凹模設計對話框

                        凸凹模
                        凸凹模

                        上模座設計對話框
                        上模座設計對話框

                        目錄

                          第一章 緒論
                            1.1 在現代工業中應用的模具
                            1.2 精沖技術簡介
                            1.3 精沖技術發展的歷史
                            1.4 精沖模具及其CAD系統開發的概況
                            1.5 國內板齒輪精沖的現狀
                            1.6 課題研究內容及其意義
                          第二章系統開發平臺與開發工具
                            2.1 主流三維軟件介紹
                              2.1.1 UG
                              2.1.2 SolidWorks
                              2.1.3 Pro/Engineer
                            2.2 選擇系統開發的平臺
                            2.3 UG 二次開發方法介紹
                              2.3.1 UG/OpenAPI 函數簡介
                              2.3.2 UG/Open Grip 簡介
                              2.3.3 UG/Open MenuScript 菜單設計
                              2.3.4 UG對話框設計
                              2.3.5 對話框應用程序框架的創建
                              2.3.6 使用MFC向導創建應用程序
                          第二章 數據庫技術簡介
                            3.1 數據庫簡介
                            3.2 數據庫管理系統及管理軟件簡介
                            3.3 VC++6. 0的數據庫訪問技術
                            3.4 MFC在UG/Open API中的應用開發
                              3.4.1 ODBC數據庫接口訪問技術簡介
                              3.4.2 MFC ODBC開發數據庫系統的方法
                            3.5 數據庫系統的開發
                              3.5.1 用Access建立齒輪數據庫
                              3.5.2 注冊系統數據源
                              3.5.3 用MFC實現兩層C/S結構數據庫的訪問
                              3.5.4 用UG/Open API實現對兩層C/S結構數據庫的調用
                              3.5.5 編譯、連接
                          第四章 板齒輪精沖模具CAD系統的總體開發設計
                            4.1 精沖工藝簡介
                              4.1.1 精沖原理
                              4.1.2 精沖工藝的特點
                              4.1.3 精沖工藝的過程
                            4.2 精沖模具簡介
                            4.3 變位板齒輪精沖模CAD系統的設計要求
                            4.4 變位板齒輪秸沖模CAD系統的設計原則
                          第五章 系統的欠鍵技術和實現過程
                            5.1 選扦幾體的模具類型
                            5.2 設計V嘈齒閽形式
                            5.3 齒形凸模要求
                            5.4 系統的開發過程
                              5.4.1 系統菜單和對話框
                              5.4.2 用VC++6.0軟件建立稈序的框架
                              5.4.3 用UG/Open Grip來開發參數化設計的程序
                              5.4.4 數據庫的訪問和連接
                          第六章 變位板齒輪精沖模CAD系統的實例運行
                            6.1 變位板齒輪的設計
                            6.2 齒圈壓板的設計
                            6.3 齒形頂板的設計
                            6.4 凹模的設計
                            6.5 凸凹模的設計
                            6.6 沖孔凸模的設計
                            6.7 上模座和下模座的設計
                            6.8 導柱和導套的設計
                            6.9 頂板和頂桿、同定板以及上下墊塊的設計
                          第七章 結論
                          參考文獻

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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