面向设计变更的级进模冲裁结构关联设计

3 冲裁凸凹模结构的设计变更

    引起冲裁结构发生变化的原因，归纳起来主要有原始冲压件改变、废料设计改变、条料变化、模架参数调整，以及冲裁部件自身的参数调整，如图5所示。图中空心箭头表明设计变更发生的位置，点划线箭头表示变量关联，实线箭头表示WAVE关联或选择集关联，虚线箭头表示UDO关联；设计变更驱动关系流从上到下，自左向右单向传递，上游设计修改会向下游传递，但下游设计修改不影响上游设计。

图5 设计变更关系流示意图

    冲裁部件本身的参数调整，如改变凹模镶块的长宽，改变冲裁间隙，改变落料孔的长宽等，由于冲裁部件是参数化的模型，调整参数值后模型随之改变。模架参数调整如修改模板的厚度，由于凸凹模结构的高度都是通过变量引用与模板厚度关联，冲裁模型也会发生关联更新。条料部件中的废料，是从废料部件中WAVE得到的，其形状由废料部件中的废料决定，条料部件的直接修改，主要是改变废料在条带上的位置（如改变工位次序或步距）；间接修改是由于上游的废料设计变化，引起条料部件中的废料形状变化；条料部件中废料的变化，通过WAVE关系使冲裁部件中的废料发生变化，冲裁部件中的废料通过对象收集器，进一步引起凸凹模刃口及相关音5分的变化；同时，条料中的废料通过UDO关联，使冲裁部件位置发生改变，从而实现凸凹模的更新。

    若在废料设计和条料设计中，建立了冲压件到条料部件的WAVE关系，则废料设计或冲压件的修改，可驱动下游的条料部件中的废料形状发生改变，并进一步使设计变更传递到冲裁部件。废料设计时，把冲压件实体WAVE到废料部件中，并抽取其边缘进行废料设计；条料设计时，把废料部件中的废料WAVE到条料部件中后改变其位置。废料设计修改，主要是修改现有废料的形状或删除废料。冲压件变化有两种类型，一种是直接修改原始冲压件，另一种是用相似形状结构的新冲压件替换原始冲压件，替换过程在NX中，表现为把新冲压件的模型实体WAVE到原始冲压件部件中，并替换其模型实体；冲压件变化后，通过WAVE关系，引起废料设计的变化，并驱动下游设计的更新。

    由于在凸凹模设计过程中，建立了适当的变量关联、对象收集器关联和WAVE关联等关联关系，设计变更发生时，NX可以自行保证这些关系的正确传递。下面讨论从条料部件到冲载部件的UDO关联更新，其流程如图6所示。

图6 冲裁部件UDO关联更新流程

    当冲裁部件或条料中的废料发生改变时，位置UDO类的回调被触发，根据触发原因，进入更新回调或删除回调，图中R1表式对象被更新，R2表示对象被删除，两个虚线方框，分别表示更新回调和删除回调。在删除回调中，判断对象类型(A表示引起回调的是条料部件中的废料，B表示冲裁部件)：若是冲裁部件，则废料不受影响，回调中止；若是废料，则把对应的冲裁部件删除。在更新回词中，若引发回调的是冲裁部件，则废料不受影响；若是废料，则作进一步受E理。计算废料的的中心位置，并与存储在UDO对象中的数据进行对比，若中心位置不变，则回调中止；若中心位置改变，则说明废料被移动，计算出中心位置的变化量，也即对应冲裁部件需要被移动的位置增量，创建队列UDO对象并把增量信息写入其中。

    图中，位置UDO的处理流程，最后都指向中止，有两层含义：其一是表示本次回调结束，当冲裁部件或废料改变再次改变时，回调会被再次触发；其二是表示冲裁部件与废料的位置关联还没有完全实现，仅是把增量信息存入队列UDO对象，仍需进一步处理。

    当用户发出更新冲裁部件命令时，队列UDO的处理流程开始执行。首先，查找是否存在队列UDO对象，若存在，则根据位置增量对冲裁部件进行移动；接着，解除冲裁部件的锁定，更新所有部件间关联，包括变量关联和WAVE关联，然后把部件再次锁定；最后，更新其位置UDO对象的数据，删除当前的队列UDO对象。上述操作循环执行，直到所有队列UDO对象被处理完。

    队列UDO的引入，使冲裁部件的更新被集中处理，提高了程序的使用性能。冲裁部件的每次更新，都要耗费相当多的时间，若废料每改变一次，就立即更新冲裁部件，则必须在本次更新完成后，才能进行下一次修改，使用户经常处于等待状态，降低了设计效率。通过锁定冲裁部件，然后在由用户指定的特定时刻集中进行更新，降低了时间损耗。

    由以上可见，本文运用关联技术，进行级进模冲裁设计，保证了设计数据的良好关联性。当设计变更发生时，不需设计人员过多干预，相关设计数据能智能地关联更新，并保证上下游设计数据的正确性和一致性；避免了重新设计或手工设计修改的繁琐过程、更新缓慢和可能引起的设计数据混乱等问题，大大提高了设计效率。

4 结束语

    本文分析了级进模冲裁结构设计变更的几种层次类型，指出级进模设计工具，应支持智能设计变更的必要性，提出运用关联设计技术，进行级进模冲裁结构设计的方法。运用参数化建模和变量关联方法，解决了冲裁结构与模架参数的匹配问题；运用WAVE技术和对象收集器技术，解决了冲裁结构形状与废料形状一致性的问题；运用UDO技术，实现了冲裁部件与废料的位置关联，并结合NX二次开发技术，开发出了基于NX的级进模冲裁结构设计模块。该模块能良好地保证设计变更发生后，相关设计数据能进行智能地关联更新，充分满足了设计变更的需求，大大提高了模具设计修改的质量和效率。