1前言

　　汽車覆蓋件模具具有精度高印机、形狀復(fù)雜吕罩、結(jié)構(gòu)尺寸大樱凄、配合協(xié)調(diào)性要求高等特點(diǎn)份良。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中示宫，一個(gè)復(fù)雜覆蓋件的設(shè)計(jì)任務(wù)往往由一個(gè)設(shè)計(jì)組合作完成骏挎。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)采用“串行”順序設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相互孤立捂滓，再加上二維圖紙表達(dá)的局限性和手工設(shè)計(jì)的低效率监氢，造成設(shè)計(jì)組中設(shè)計(jì)人員之間難以準(zhǔn)確、及時(shí)地交流信息藤违，也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)中的缺陷浪腐，有時(shí)還會(huì)造成返工，延長了模具設(shè)計(jì)的周期顿乒，影響了設(shè)計(jì)質(zhì)量议街。而包括模具在內(nèi)的一般通用機(jī)械CAD軟件，大多采用自底向上的設(shè)計(jì)過程璧榄，即先對組成概念設(shè)計(jì)模型的零件進(jìn)行詳細(xì)幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特漩，然后確定零件之間的裝配關(guān)系，對與結(jié)構(gòu)直接相關(guān)的裝配協(xié)調(diào)和功能保證等總體性問題卻難以或無法解決骨杂，因此涂身，同樣影響了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。在這種情況下搓蚪，人們開始研究自頂向下并行設(shè)計(jì)過程的新型CAD軟件蛤售，從而為設(shè)計(jì)者提供了產(chǎn)品裝配級的設(shè)計(jì)支持，并充分保證設(shè)計(jì)人員之間的并行協(xié)同工作能力妒潭。所謂并行設(shè)計(jì)就是多學(xué)科設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào)交換信息拥宜、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品，以大大縮短傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)所需要的時(shí)間仲及，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競爭力挺赞。并行設(shè)計(jì)作為并行工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，已成為當(dāng)今設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)锭偿。

　　2 并行設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)

　　2.1并行設(shè)計(jì)過程分析

　　汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)并行設(shè)計(jì)過程分為概念設(shè)計(jì)津阻、布局設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)等階段。

　　2.1.1 概念設(shè)計(jì)階段

　　通過對設(shè)計(jì)要求的分析挂剪，建立覆蓋件模具的功能模型聂弓，生成對模具布局及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)約束。

　　模具功能模型圖的意義是:通過模具功能的分解得到模具功能結(jié)構(gòu)樹舍辐，樹根的功能單元表示模具的總功能；每個(gè)功能單元可以進(jìn)一步分解為下一級子功能單元結(jié)構(gòu)门冷，直至每個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)最終被分解為特征或零件為止茬燃。同一層次上的屬于同一功能單元的兄弟單元結(jié)點(diǎn)間，通過功能特征結(jié)點(diǎn)構(gòu)成局部功能單元網(wǎng)絡(luò)圖叮凸；功能結(jié)構(gòu)樹中的全部結(jié)點(diǎn)及相關(guān)的功能特征結(jié)點(diǎn)構(gòu)成產(chǎn)品最終的全局功能結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)兵罢。通過網(wǎng)絡(luò)圖献烦，相關(guān)的功能單元彼此發(fā)生聯(lián)系。

　　2.1.2 布局設(shè)計(jì)階所

　　建立了汽車覆蓋件模具的功能模型之后卖词，通過“功能一作用原理一結(jié)構(gòu)”的對照關(guān)系巩那，建立模具的總體布局，確定關(guān)鍵作用型面及各主要零/部件間的關(guān)系此蜈。布局設(shè)計(jì)的結(jié)果是覆蓋件模具總體裝配圖即横。

　　覆蓋件模具的裝配次序是先由零件組裝成子裝配(即部件)，再參與整體模具的裝配裆赵。

　　2. 1. 3 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

　　根據(jù)覆蓋件模具的總體裝配圖东囚，將設(shè)計(jì)任務(wù)分解給設(shè)計(jì)組的每個(gè)成員，各自同時(shí)完成若干個(gè)模具零/部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)战授，得到完整的模具零件圖页藻。大型汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件多達(dá)上百個(gè)植兰，詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作量極大份帐，所以并行設(shè)計(jì)的工作主要體現(xiàn)在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。在這種分階段的設(shè)計(jì)過程中楣导，設(shè)計(jì)活動(dòng)自頂向下進(jìn)行捎霍。就覆蓋件模具結(jié)構(gòu)整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的每一階段而言，功能模型册榔、總裝配體指模、零/部件又都有一個(gè)從粗到精、從簡單到復(fù)雜瘤薪、從籠統(tǒng)到精確的逐步細(xì)化過程枝玩。每一階段的工作都不是一次完成，而需要作循環(huán)往復(fù)的修改揽仔。由于可以準(zhǔn)確覆厦、及時(shí)地交換設(shè)計(jì)信息，加上有良好的工作協(xié)調(diào)機(jī)制琅戏，應(yīng)用并行設(shè)計(jì)方法所需要的修改工作量顯著減少们袜，設(shè)計(jì)質(zhì)量明顯提高。

　　2.2 軟件技術(shù)支持

　　模具設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中分工協(xié)作择常，通過交換設(shè)計(jì)信息來達(dá)到模具設(shè)計(jì)的高質(zhì)量和高效率堰怜。Pro/Enginee軟件為汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)并行設(shè)計(jì)提供了技術(shù)上的支持。

　　2.2.1 三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

　　三維設(shè)計(jì)形象直設(shè)計(jì)全過程觀滋戳，設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)是否合理一目了然钻蔑；通過三維模型，設(shè)計(jì)人員之間可準(zhǔn)確理解別人的設(shè)計(jì)意圖奸鸯；三維設(shè)計(jì)可以確定模具零/部件的空間位置以及進(jìn)行干涉檢查咪笑，滿足覆蓋件高協(xié)調(diào)配合的要求可帽；有了三維模型可講行零件的各種應(yīng)為分析和成形樟擬。

　　2.2.2 裝配設(shè)計(jì)環(huán)境

　　裝配設(shè)計(jì)環(huán)境是新型CAD軟件區(qū)別于一般CAD軟件的核心部分窗怒。在裝配環(huán)境下進(jìn)行覆蓋件模具設(shè)計(jì)映跟，可以讓總體設(shè)計(jì)人員充分考慮模具的整體性能，提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率扬虚；下層設(shè)計(jì)人員在上層形成粗略設(shè)計(jì)要求后可同時(shí)展開工作努隙，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間；零/部件之間通過裝配關(guān)系約束成為一個(gè)有機(jī)的整體孔轴，易于保證設(shè)計(jì)的一致性和完整性剃法，支持設(shè)計(jì)組并行協(xié)同工作。裝配設(shè)計(jì)環(huán)境提供了“虛零件”的設(shè)計(jì)功能路鹰。所謂虛零件指的是零/部件僅以一個(gè)名字或一個(gè)坐標(biāo)系來表示贷洲，與幾何形狀無關(guān)。通過虛零件的裝配议幻，可以確定覆蓋件模具的功能結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)诀次。在裝配環(huán)境中可以對虛零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改薯荷，通過產(chǎn)生幾何實(shí)體而使之變成“實(shí)零件”可對任何零件進(jìn)行設(shè)計(jì)凳慈、修改、裝配和刪除戒舆。

　　2.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)處理

　　設(shè)計(jì)任務(wù)的分解和相關(guān)子任務(wù)關(guān)系的處理是并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題氨缅。這種分解和處理應(yīng)以使設(shè)計(jì)任務(wù)盡可能被并行執(zhí)行為原則，并盡可能一次成功睦柏，以提高模具質(zhì)量妖局，縮短開發(fā)周期。覆蓋件模具總體設(shè)計(jì)人員在裝配環(huán)境中通過對零/部件設(shè)計(jì)完善程度的把握赶馍，來決定總裝配體分解后每個(gè)子裝配细企、零件還有多少任務(wù)需其他設(shè)計(jì)人員完成。零/部件在總裝配體中的設(shè)計(jì)完善程度以能準(zhǔn)確反映模具的功能及裝配關(guān)系摘甜、準(zhǔn)確向下層設(shè)計(jì)人員傳遞信息為準(zhǔn)屯掖。總裝配體既可隨時(shí)分解成部件襟衰、零件贴铜，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，又可隨時(shí)重新裝配起來瀑晒，回到裝配環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)阀湿，并可進(jìn)行各種檢查分析。

　　2.2.4 統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型

　　在設(shè)計(jì)覆蓋件模具時(shí)瑰妄，零/部件既可存在于部裝配體中陷嘴，又可單獨(dú)存在，這就為并行設(shè)計(jì)的進(jìn)行提供了極大的便利间坐。零/部件在裝配體中應(yīng)進(jìn)行裝配性灾挨、協(xié)調(diào)性要求高的特征設(shè)計(jì)，單獨(dú)存在時(shí)則進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)竹宋，兩方面的設(shè)計(jì)可交叉進(jìn)行劳澄。由于有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，故可保證零/部件在兩種狀態(tài)中設(shè)計(jì)的一致性蜈七、同步性秒拔。另外，模具設(shè)計(jì)的修改是模具開發(fā)過程中必不可少的薛津、最繁瑣和易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)恐呢。軟件的統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型、全參數(shù)化症妻、全相關(guān)等特點(diǎn)节婶，使得模具在設(shè)計(jì)階段易于修改。在設(shè)計(jì)中一處修改追临，能擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中享积，同時(shí)自動(dòng)更改所有的設(shè)計(jì)圖紙以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)避免了人為疏忽造成的不一致性。

　　2.3 并行設(shè)計(jì)過程模型

　　2.3.1 動(dòng)態(tài)模型概念

　　汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)的并行設(shè)計(jì)過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程蘑弊，并行設(shè)計(jì)過程模型就是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型履岂。有了動(dòng)態(tài)模型，每個(gè)設(shè)計(jì)人員才能在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)各自當(dāng)時(shí)的狀態(tài)掘缭，提出有關(guān)修改意見函强，通過協(xié)調(diào)交換信息和消除沖突，從而使整體的并行設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)泉扛。動(dòng)態(tài)模型既有上下級的層次關(guān)系笛坦，也有同層次的并行關(guān)系。并行關(guān)系對于描述并行設(shè)計(jì)過程是至關(guān)重要的苔巨，但也不可忽略層次關(guān)系的作用版扩。因?yàn)檎麄€(gè)動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型，此單元層次關(guān)系解決的好壞直接影響到相鄰平行單元的設(shè)計(jì)侄泽。

　　2.3.2 設(shè)計(jì)評價(jià)協(xié)調(diào)機(jī)制

　　汽車覆蓋件模具的復(fù)雜性礁芦，導(dǎo)致了在并行設(shè)計(jì)時(shí)可能發(fā)生諸如配套性、幾何尺寸聯(lián)系悼尾、規(guī)格類型柿扣、動(dòng)力設(shè)計(jì)以及工作時(shí)序等方面的沖突。我們在裝配環(huán)境下對整副汽車覆蓋件模具的功能闺魏、結(jié)構(gòu)等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)未状、修改俯画，以消除沖突，保證模具的整體性和協(xié)調(diào)性司草。盡管每個(gè)零件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整副模具的性能艰垂，但相對而言，在并行設(shè)計(jì)過程中就單個(gè)零件評價(jià)的意義不大埋虹。在汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)并行設(shè)計(jì)過程中吭辛，設(shè)計(jì)信息的溝通、設(shè)計(jì)質(zhì)量的評價(jià)驳辖、設(shè)計(jì)流程的控制嘴净、設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)調(diào)等問題的處理最為重要。對上述問題体咽，可以通過以下機(jī)制解決：

　』ず荨①總體設(shè)計(jì)人員進(jìn)行覆蓋件模具的總裝設(shè)計(jì)，然后把零/部件拆開轮庵，分配給各個(gè)層次的下層設(shè)計(jì)人員同時(shí)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)韩记。

　　②下層設(shè)計(jì)人員進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)沦靖，如發(fā)現(xiàn)某設(shè)計(jì)意圖不明或某部位需要修改時(shí)喂交，可向上層設(shè)計(jì)人員發(fā)出詢問或修改申請。

　》莱ァ③上層設(shè)計(jì)人員進(jìn)行必要的計(jì)算察夕、評價(jià)、協(xié)調(diào)后窗悯，發(fā)出設(shè)計(jì)意圖說明或同意修改指令区匣；因?yàn)楦采w件模具的多層次結(jié)構(gòu)，如果上層設(shè)計(jì)人員無權(quán)處理下層設(shè)計(jì)中涉及的問題蒋院，可將該問題提交給更上層乃至總體設(shè)計(jì)人員處理亏钩。

　　④下層設(shè)計(jì)人員根據(jù)上層發(fā)出的設(shè)計(jì)說明或修改指令欺旧，繼續(xù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)姑丑。

　　⑤上層設(shè)計(jì)人員辞友、總體設(shè)計(jì)人員將下層詳細(xì)設(shè)計(jì)后的零/部件裝配起來栅哀，進(jìn)行功能、結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)驗(yàn)證称龙，滿意后即結(jié)束全部設(shè)計(jì)留拾，否則再將零/部件拆開進(jìn)行修改。

　　存設(shè)計(jì)討程中，設(shè)計(jì)人沒可以乃時(shí)地看到設(shè)計(jì)和修改的整體效果痴柔，并檢查其正確性沦偎，從而使各部分的設(shè)計(jì)同步協(xié)調(diào)、齊頭并進(jìn)溅蓖。這種機(jī)制較好地解決了汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的并行性和層次性問題坠狈，有利于設(shè)計(jì)人員整個(gè)集體的并行協(xié)調(diào)作業(yè)。

　　2.3.3 拉深模并行設(shè)計(jì)過程模型

　　覆蓋件模具結(jié)構(gòu)并行設(shè)計(jì)的初始信息主要是覆蓋件沖壓工藝方案三麦、三維沖壓工藝CAD型面等。從三維沖壓工藝CAD型面得到凸模怕茉、凹模屈宿、壓邊圈型面，它們是覆蓋件模具設(shè)計(jì)的主要依據(jù)榨豹。以轎車行李箱后蓋拉深模(模具正裝脸嗜、雙動(dòng)壓力機(jī))為例，建立汽車覆蓋件模具并行設(shè)計(jì)過程模型樱搪。該模型克服了傳統(tǒng)“串行”順序設(shè)計(jì)的弊端亭弥，變設(shè)計(jì)過程為小循環(huán)多重復(fù)設(shè)計(jì)過程，并使設(shè)計(jì)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)并行推進(jìn)离秸、協(xié)同配合粮剃、修改快速響應(yīng)。

　　3 結(jié)束語

　　衡量一個(gè)汽車模具廠技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志虐块，就是汽車覆蓋件模具的生產(chǎn)質(zhì)量和周期俩滥，一體化、并行地進(jìn)行汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)贺奠，可達(dá)到提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量霜旧、縮短開發(fā)周期的目的。借助于Ineternet儡率，我們可以在網(wǎng)絡(luò)上和國外同行同時(shí)并行設(shè)計(jì)汽車覆蓋個(gè)模具挂据。資料表明，并行設(shè)計(jì)已經(jīng)引起產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的一場革命儿普，它將是我們應(yīng)付未來市場挑戰(zhàn)的有力武器崎逃。

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