本文就開發精沖工藝CAD系統的關鍵技術進行了探討研究。

　　在厚板成形領域(3 -16mm) ，精沖技術已成為重要的成形途徑.精沖可以獲得尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性好的優質零件，并可以減少甚至取消校平、磨削等后續加工序，以較低的成本達到產品質量的改善與生產效率的提高.在工業化國家，精沖技術已廣泛應用于汽車制造等工業部門，據統計，一輛轎車中至少有70 多個零件需采用精沖方法加工，如座椅調角器、剎車蹄片、制動杠桿、發動機蓋板、門鎖、離合器法蘭等.

　　近年來，隨著塑性成形理論、模具制造技術、計算機技術，特別是智能設計技術的發展，以齒圈壓板沖裁為代表的精神工藝與模具設計不斷獲得突破和創新.在精神開發過程中，工藝設計是一個核心環節，設計人員的經驗和知識在工藝設計過程中起著重要的作用;如何將將CAD 技術，特別是基于知識的工程(Knowledge-based Engineering， KBE)技術引入工藝設計過程，是目前國際上精神技術研究與開發的重要課題。

　　1 精沖工藝過程概述

　　與普通沖裁相比，精沖是一個復雜的工藝過程:影響精沖件質量、精沖生產穩定性的因素很多，主要有:零件材料、精沖零件、精沖模具精沖壓力機和潤滑劑等.

　　①精沖材料

　　材料是精沖工藝關鍵因素之一，它不但與成本密切相關，更關系到零件質量、模具壽命與工藝安全.好的材料微觀組織對于精神是非常有利的，此外還需要考慮材料的加工硬化和軟化熱處理.

　　②精沖零件的結構工藝性和表面質量

　　在制定精神工藝過程中，必須充分考慮精沖零件的表面質量、零件難度等級、斜面精度、塌角、毛刺、尺寸和形狀公差、粗糙度等因素.

　　③精沖模具

　　通常，根據精沖件的尺寸大小和幾何形狀、材料厚度、內形位置和數量、工位數、壓機噸位材料厚度、內形位置和數量、工位數、壓機噸位等因素可以選擇不同形式的精沖模具系統(活動凸模式模具系統和固定凸模式模具系統)，以及復合模、連續模、連續復合模、傳遞模等具體模具類型.對于確定的零件和模具形式，精神工藝必須確定適當的排樣方式.由于精沖工藝較為復雜，排樣不僅涉及材料利用率，更涉及零件不同幾何特征的成形過程，合理的排樣與工藝可行性密切相關.

　　④精神壓力機

　　精神壓力機必需具奮精確、無間隙、無振動的滑塊導向:此外，還需提供沖裁力、壓邊力和反壓力三個作用力，并且各力均相互獨立，可獨立調節.由上可知，影響精沖工藝的各因素之間互相制約，又相輔相成.在精沖工藝制定過程中，涉及復雜的判斷以及反復修正，是一個知識驅動的設計過程，智能設計技術的引入，將有效提升精沖工藝設計的質量和效率。

　　2 精神工藝設計知識的表示技術

　　在精神工藝設計過程中需要根據產品的技術要求和材科特性對沖壓件的工藝性進行分析，根據精沖工藝性分析結果進行毛坯排樣和工步排樣、壓力機選擇等.因此，可以把精神工藝設計知識作如下分類:①精沖材料知識:②精神件工藝可行性分析知識:③毛坯排樣知識;④工步排樣知識⑤工藝過程知識;⑥精沖力知識:⑦精沖機知識;⑧基于特征的成形工藝知識等.

　　對于材料的相關精神工藝知識，可以采用數據庫表示：通過建立關系型數據庫可以清晰、有效地表示和集成精沖材料的相關知識，系統可根據材料牌號等參數獲得該材料所屬組別、材料狀態、機械性能、物理性能等知識.對于精神結構工藝性知識，如孔邊距、孔間距、圃角半徑、四糟、懸臂等工茸極限，可采用產生式規則加劇描述.

　　此外，可以建立適當的數學模型對精神力的計算知識進行定義和規范，使系統可以方便地將這些工藝知識集成到精神工藝設計系統中.

　　3 精沖工藝設計CAD 的實現

　　CAD 技術在一定程度上已成熟應用于普通沖裁模的設計，對于復雜程度更高的精沖工藝，則可提供更有價值的輔助設計功能.

　　3.1 系統設計分析

　　針對精沖工藝的特點和實際設計過程，對精沖工藝鏈加以單元化和模塊化，結合智能技術對各模塊加以重新整合，可以為精沖工藝設計過程提供較為完備和實用的輔助設計工具.、精沖工藝設計CAD 系統通過三維CAD 平臺接口(SolidWorks API). 獲得零件的所有幾何信息，并以精沖件幾何形狀為基礎，構造表達精沖件特征的底層數據結構，通過工藝設計分析模塊對整個工藝工程加以設計，如圖1 所示.

　　3.2 工藝設計CAD 過程

　　系統的主體一一精神工藝設計單元.主要由材料選擇、零件精沖可行性分析、毛坯排樣、工步排樣、精沖力計算、精沖機選用、工藝信息輸出等子模塊組成，如圖2 所示.

　　通過篩選. CAD 系統查找出適合精沖的材料牌號，針對特定的材料和料厚，結合從三錐平臺獲得的零件幾何特征信息進行精沖難度分析，若在可行的難度范圍內，系統可根據材料及料厚等參數獲得各排樣類型的量佳結果.并在此基礎上進行工步排樣設計.在工步排樣過程中，通過定義各工步的工藝過程，系統不僅可以確定各工步排列方式，還通過工藝過程信息進行各工步沖裁力、成形力以及壓力中心計算，并最終選擇合適的精神壓力機.

　　此外，考慮到精沖工藝設計的復雜性，系統為特征提供了工藝分析模塊.根據不同的工藝參數對不同的特征成形工藝加以歸納和組織.并以工步設計的形式生成工藝參考.

　　4 運行實例

　　精沖件如固3 所示，該零件在SolidWorks2000中三維建模后，通過調用精沖CAD 系統的各工藝設計模塊，可以選擇適當的精沖材料，并進行精沖結構可行性分析，由此得到該結構特征的精神難度等級，如圖4 。

　　所示系統通過固形接口可直接我得精神零件凈面積和內外輪廓幾何信息，選擇適當的排樣形式和運算參數，系統可以計算出各種排樣方式下的材料利用率，通過比較，用戶可選擇最佳的排樣方案，如圖5 所示.

　　對于各類精神特征，系統提供多種工藝過程的定義.根據一定的技術標準，用戶可選擇最合適的工藝方案(如固6 所示).并在工步排樣中定義各工步過程.

　　5 結語

　　本文通過對精沖工藝設計過程的分析，結合基于三維CAD 平臺的二次開發技術，引入智能設計思想，研究了精沖工藝設計知識的表示方法，構建了精神工藝設計CAD 系統框架，開發了基于SolidWorks 的精神工藝設計CAD 系統.上海交通大學模具CAD 國家工程研究中心與瑞士FEINTOOL 技術公司合作，研究開發了精沖工藝設計系統，系統的建立對于提升精神工藝設計質量、縮短工藝開發周期具有一定的意義.