基于SolidWorks的冲模导向零件参数化设计

第２８卷第１期　２０１４年３月　上海工程技术大学学报　ＪＯｕＲＮＡＩ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．１　Ｍａｒ．２０１４　

文章编号：１００９—４４４Ｘ（２０１４）０１—００６３—０５　

基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的冲模导向零件参数化设计　

刘雅辉，刘淑梅，于秋华　

（上海工程技术大学材料工程学院，上海２０１６２０）　

摘要：随着冲压模具行业标准化的提高，以及计算机辅助设计（ＣＡＤ）软件的快速发展，模具标准　件库的开发和应用成为可能．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ三维设计软件的配置技术，对冲压模具的导向零　

件进行系列化设计，包括不同类型的导柱、导套及其装配件．利用应用程序编程接１：２（ＡＰＩ）二次　开发技术设计了用户窗口，该窗口能够既简单又快速地实现冲压同种模具不同类型标准件的参　数化设计．应用结果表明：结合使用软件的配置技术和ＡＰＩ二次开发，能够灵活地实现冲模导向　

件标准化设计．　关键词：冲压模具；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件；配置；ＡＰＩ二次开发；ＶＢＡ语言　中图分类号：ＴＰ　３９　文献标志码：Ａ　

Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｔａｍｐｉｎｇ　Ｄｉｅ　Ｇｕｉｄｅ　Ｐａｒｔｓ　Ｂａｓｅｄ　Ｏｉｌ　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　

Ｌ　【，厂　ｈｕｉ。Ｌ　Ｕ　Ｓｈｕｍｅｉ。ｙＵ　Ｑｉｕｈｕａ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＣＡＤ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，　

ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｌｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐａｒｔｓ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｂｅｃｏｍｅ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｇｕｉｄｅ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ　ｗｅｒｅ　

ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｇｕｉｄｅ　ｐｉｎｓ，ｂｕｓｈｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ａ　ｕｓｅｒ　ｗｉｎｄｏｗ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＡＰＩ），ａｎｄ　ａ　ｓｉｍｐｌｙ　

ａｎｄ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐａｒｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ　ｗａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ＡＰＩ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｃａｎ　ｆｌｅｘｉｂｌｙ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｉｅ　ｇｕｉｄｅ　ｐａｒｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）　

ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ：ＶＢＡ　ｌａｎｇｕａｇｅ　

冲压模具标准化的不断提高，使得冲压模具的　

生产周期大幅度缩短．在模具设计阶段，设计者只　需要从标准件库中选用相应系列零件的某个型号，　调用其参数和模型即可；在模具加工阶段，模具生　

产厂商只需要从模具标准件生产公司订购所需的　零件，自行完成后续的组装，从而避免了耗时且昂　

收稿日期：２０１４—０２—１　５　基金项目：上海工程技术大学研究生科研创新资助项目（１３ＫＹ０５１６）　作者简介：刘雅辉（１９８８一），男，在读硕士，研究方向为模具ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ．Ｅ—ｍａｉ

ｌ：ｇｃｊｓｄｘ８８８８＠１６３．ｔｏｍ　上海工程技术大学学报　第２８卷　

贵的设计和加工过程．随着我国汽车行业的崛起，　

汽车冲压件的需求量加大．在汽车冲压件的模具设　

计和加工中，可供调用和选用的标准零件主要包括　模具的工作部件、标准模架、导向机构和顶出机构　

等，以上标准件由模具标准件公司设计和加工，一　般的模具生产厂商只需要选择和订购即可．　

三维设计软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ是汽车冲压模具的　设计中常用的ＣＡＤ软件，能够完成模具零件的特　征建模和参数化建模．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件的特种建　

模仅应用于单个零件的造型设计，而参数化建模则　

是通过参数驱动来实现零件模型的生成和重建，便　于拓扑结构相同的标准件的设计．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软　

件的参数化建模有两种途径，即通过配置技术的零　件系列化设计和通过宏技术和应用程序编程接口　

（ＡＰＩ）开发接Ｉ：１模块　．两者相比，前者与Ｅｘｃｅｌ　

表格结合，操作简便，但工作量较大；后者虽然操作　界面良好，但是当零件的类型和参数较多时，参数　

的遴选和输入等所需时间也不可忽视．因此，较好　的方法是将两者结合，利用特种建模和配置技术进　行标准件的系列化设计，继而利用宏录制技术实现　

标准件的遴选，最后使用参数化工具ＶＢＡ宏语言　

获得用户窗口界面，该界面只需要操作者通过选择　操作，即可得到冲压模具的标准件．　

本文以汽车冲压模具的导向零件为例，首先，　

对不同类型的导柱导套进行特种建模，利用配置技　术，实现零件中的尺寸配置或者装配中的零件配　

置；其次，利用宏录制技术，实现同种类型不同规格　零件的模型重建，进而利用ＶＢＡ建立用户窗口．　

１　冲压模具标准件参数化设计　

汽车冲压模具标准件主要包括工作部件、标准　模架、导向机构和顶出机构等，由模具标准件公司　设计和加工．在模具的设计和加工过程中，设计人　

员可以直接选择模具标准件．基于这个目的，本文　设计了一个软件按钮，通过点击软件按钮，软件操　

作者可以在弹出的对话框中以点击的方式选择汽　车冲压模具导向机构中的标准件．以上标准件均为　

模具行业３大标准件生产公司之一的米思密公司　

生产．不同的标准件不仅有图形上的区别，还有材　

料和加工工序的区别，而本文仅给出了冲压模具导　

向机构的标准化设计工程．汽车冲压模具导向机构　标准件主要包括导柱、导套和固定座等，如表１　所示．　表１冲压模具的各种导柱　Ｔａｂｌｅ　１　Ｖａｒｉｏｕｓ　ｇｕｉｄｅ　ｐｉｎｓ　ｆｏｒ　ｓｔａｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ　

２导柱导套的标准化设计　

导向机构是冲压模具的主要结构之一，结构复　

杂且精度要求高，其作用是保证冲裁过程中凸凹模　

具的配合精度．冲压模具的导向机构一般由导柱和　导套组成，用于模具上不同位置时还会有不同的变　

型．通过对一种类型的导柱导套进行特征建模和配　置，可以创建同一个零件的不同版本，而不必逐个　进行手工建模，从而节省了设计者的大量时间和精　

力，即所谓的标准化设计．同时，该技术还可以用于　零件的变型设计和系列化设计　］．　

２．１脱料板导柱标准化设计　ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件本身的配置功能允许用户在　同一个零件的文件中，派生出不同的型号［５］．配置　

功能在零件和装配体中均可以使用，但在工程图中　不可以使用．在零件中可以对材料、特征和尺寸创　

建配置，在装配中则可以对零件创建配置，而在工　程图中可以显示模型的不同配置．这些功能均在特　征管理器设计树中实现，而且能进行编辑和删除．　在配置管理设计树中，能对相关配置进行重命名、　

复制粘贴、删除、由已存配置衍生新的配置等操作．　最后还可以生成系列零件设计表，在Ｅｘｃｅｌ设计表　

中快速地创建和编辑配置．　

基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件的配置功能和系列零件　设计表对冲模带头导柱参数化建模，具体的步骤　如下：　１）建立有油槽带头导柱的零件模型．分析标　准件的各个尺寸，尽可能简单地绘制草图，特征建　

模，得到表１中导柱１的类型２，如图１所示．　

２）修改驱动尺寸名称和设置变量参数．按照　图２中的尺寸代号对模型尺寸和特征重命名．　

３）配置特征和尺寸，建立标准件的参数库．在　

特征管理器中，右键单击零件的一个特征，配置该　

特征，出现“修改配置”对话框，依次双击特征管理　器中各个特征、草图，以及草图中的驱动尺寸，即可　

在“修改配置”对话框中添加相应的特征列和尺寸　第１期　刘雅辉，等：基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的冲模导向零件参数化设计　・６７・　

实现冲压同种模具、不同类型标准件的参数化设　

计，不仅节省了冲压模具设计所需时间，而且为模　具零件采购方提供了标准件索引平台，方便模具制　

造商选用和采购零件．　

参考文献：　

［１］常玉连，边城，赵明泉．基于ＶＢ的ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ标准　件库的二次开发［Ｊ］．大庆石油学院学报，２００６，３０　（４）：６６—６７．　［２］　曾祥光，张玲玲．基于ＶＢ的ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发　［Ｊ］．机械工程师，２００６（３）：１３１—１３２．　［３］李炜，吴伟蔚，蔡丽君．双摆线转子的参数化设计［Ｊ］．　上海工程技术大学学报，２０１２，２６（１）：５８—６１．　［４］鲁华，莫建霖，曾伯胜．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ配置和设计　

（上接第６２页）　

４　结　语　表的零部件变型设计［Ｊ］．ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息　化，２０１１（８）：５５—５７．　［５］袁清珂，王伟，刘大慧，等．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ用ＶＢ开　发标准件库的实现方法［Ｊ］．中国制造业信息化，　２００８，３７（１７）：２７—２９，３２．　１－６］　张信群．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ配置功能实现冲模标准模　座参数造型［Ｊ］．机电工程技术，２０１１，４０（４）：４５—４７．　［７］ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ公司．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　ＡＰＩ二次开发［Ｍ］．　１版．北京：机械工业出版社，２００５．　［８］吴志林，张凯还．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ尺寸驱动建模的二　次开发［Ｊ］．计算机时代，２０１３（１）：１４—１７．　［９］索超，李玉翔，林树忠．基于ＶＢ语言对ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ　参数化设计的二次开发［Ｊ］．制造业自动化，２０１３，３５　（８）：１３７—１４０．　（编辑：张敏）　

针对变系数位势问题，本文基于杂交泛函，首　

先将原问题在单元水平上转化为正交各向异性位　势问题，使材料性质在单元内部可近似保持不变，　

从而建立了基于完备解的Ｔｒｅｆｆｔｚ有限元模型．算　例验证了本文方法的准确性和有效性．本方法简单　

直观，易于程序实现，但在大梯度参数　下计算误　差较大，这将是未来研究工作的重点．　

参考文献：　

［１］　

［２］　Ｑｉｎ　Ｑ　Ｈ．Ｔｈｅ　Ｔｒｅｆｆｔｚ　Ｆｉｎｉｔｅ　ａｎｄ　Ｂｏｕｎｄａｒｙ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ［Ｍ］．Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ：ＷＩＴ　Ｐｒｅｓｓ，２０００：１—２０．　Ｗａｎｇ　Ｋ　Ｙ，Ｚｈａｎｇ　Ｌ　Ｑ，Ｌｉ　Ｐ　Ｃ．Ａ　ｆｏｕｒ—ｎｏｄｅ　ｈｙｂｒｉｄ