冲裁模CAD系统软件排样模块设计(4)
3.2 系统总体结构
本次冲裁模CAD系统是有模块化结构组成，其设计程序如下:
1冲裁件图形及产品信息输入模块;
2.冲裁件的工艺性可行性分析模块;
3.冲裁工艺设计计算模块(包括毛坯排样、工艺计算、压力计算等);
4模具结构设计模块(包括模具标准件、设计非标准件等)。
系统工作流程如图4.1所示。
首先，将冲裁零件的形状和尺寸输入计算机，图形处理程序将对其进行处理，为后续处理模块提供必要的信息。工艺性判断模块以自动搜索和判断的方式分析冲裁件的工艺性，如零件不适合冲裁，则给出提示信息，要求修改零件图。毛坯排样模块以材料利用率为目标函数进行排样的优化设计。程序可完成单排、双排和对头单排、对头双排等不同方式的排样，从近万种排样方案中选出材料利用率最高的方案。
据冲裁模设计的运行流程、系统所要实现的功能以及冲裁模设计的相关要求，可建立如图 4.2 所示的冲裁模 CAD 系统的功能结构。毛坯排样本属于冲裁工艺的范畴，本文为实现冲裁模具与毛坯排样工艺的一体化设计，将冲裁模设计与毛坯排样设计进行了集成。从而冲裁模 CAD 与排样系统包括毛坯排样、模具结构及零件设计、工程图样处理、标准件及典型结构建库等模块。
图4.l系统内部的流程图
图 4.2 系统功能结构
3.3 系统软件
当前CAD系统开发方式主要有三种：（1）完全自主开发，即系统的所有函数都从底层开发，存在的问题是工作量太大，难以实现。(2)基于图形建模内核的方式，在常用的建模内核系统，如ACIS, PARASOLID等平台的基础上进行开发，当前的商用AutoCAD系统软件大多采用这种开发方式。(3)利用现有的CAD系统，如Pro/E, MDT等，在此基础上建立某领域专用的CAD系统[18]。
随着软件业的发展，出现了新一代的开发工具即快速应用程序开发工具(RAD)，有代表性的有Microsoft公司的VB, Borland公司的C++ Builder和Delphi。本系统选用的是Microsoft公司的VB，利VB进行开发，可以快速、高效地开发出基于Windows环境的各类程序,采用VB来开发系统的毛坯排样模块。
4 冲裁模CAD/CAM系统排样模块
4.1 排样模块的功能设计
毛坯排样的目的在于寻求材料利用率最高的毛坯排列方案。毛坯排样以材料利用率为目标函数进行排样的优化设计。程序可完成单排、双排和对头单排、对头双排等不同方式的排样，从近万种排样方案中选出材料利用率最高的方案。
为了获得最佳排样方案是排样的目的，即毛坯在条料上的最佳位置排列。排样的目标函数是材料利用率，但其它约束条件是必须同时考虑，如：冲裁边界与条料轧制纹路的关系、模具的合理化设计、料宽约束、步距约束等。可能会出现的情况是最佳方案可能不是材料利用率高的方案，而这一点正是一些系统缺乏考虑的地方。常用的普通单排、对头单排、普通双排、对头双排就排样方式而言能够满足基本要求。排样的核心技术是：（1）图形等距放大技术。图形自交现象在冲件间搭边值较大而冲件外形较复杂（含窄小凹槽等）时容易出现，排样前处理技术的核心是如何处理从而使用户不必交互简化图形。（2）排样算法。经过数十年的研究，加密点法、动画寻优法、一步平移法、最优化数字模型及算法、多边形顶点算法和类多边形顶点算法等是现在常见的算法，可以说各有各的优势[15]。
排样模块中，通过系统的输入接口，输入冲裁零件的图形信息；然后根据技术要求输入搭边值、材料参数等排样参数，按普通单排、普通双排、对头单排、对头双排四种排样方式进行自动排样；最后，如果选择的是条料，那么系统分别将四种排样方式的最优排样的参数和效果图显示在屏幕上，等待用户作出选择后弹出条料优化排样卡片。如果选择的是板料，那么系统自动进行板料的寻优计算，并将最优排样的参数显示在屏幕上，同时，根据用户需要绘制出最优的板料排样图。如图 3.1 为毛坯排样模块结构层次图。
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