基于UG的汽车钣金模具设计及有限元分析

【摘要】随着制造业的快速发展，UG软件的二次开发在发展的过程中个性化越来越明显，用户的需求得到了极大的满足。在计算机辅助模具设计中，UG软件的二次开发是属于最高级的应用手段。文章主要对汽车钣金模具设计中出现的问题和不足，通过新的理论研究视角-复杂适应系统理论出发，讨论了企业设计模具零件的单一性、复杂性以及共性的问题。

【关键词】UG软件；模具设计；有限元分析

在经济全球化的大背景下，企业的发展面临越来越强的竞争。企业只有不断地提升自身的竞争力，谋求新的竞争优势，才能够在这个多变的、不确定的市场环境中生存下去。UG软件的二次开发，极大的改善了制造业的竞争力量，减少了企业生产过程中的成本和提高了企业的生产效率。同时，UG软件的二次开发也大大的满足了广大用户的需求，从而实现了用户服务水平的整体提升。

一、汽车钣金模具设计的现状

目前，我国相关企业和研究所在CAD应用和优化设计刚刚开始，大部分工程技术人员还是使用传统的手工绘图方式，要进行“甩图板”的工作仍然很困难。而一些汽车行业在进行软件更新以及计算机硬件的改进方面却迟迟的不肯出资，只是将大部分的资金投入于普遍的生产设备方面。而且在许多有关于汽车钣金模具的设计系统上，存在着很多不完善的地方，比如有的汽车行业使用的软件只有几何参数设计功能，虽在一定的程度上进行了改进，但是制作出来的模型却是相当的粗糙。随着汽车行业的不断发展以及相关技术的应用，使用CAD软件进行三维基体建模和参数化造型设计渐渐的成为工程设计者所迫切要追求的技术改革。

二、国内外企业UG软件的二次开发的主要功能和特点

1. UG软件的二次开发的主要功能：UG软件的二次开发有效的缓解了设计人员的工作量，从而提高了企业的市场竞争力，同时满足了广大用户的个性化需求。UG软件的二次开发具有自身非常独特的功能，主要体现在以下几点。

首先，UG软件是一种大型的 CAD/CAM/CAE集成化软件，使用的范围非常的广泛。在具体的功能应用上，它具有强大的功能以及用户二次开发的接口[1]。

其次，UG软件的二次开发可以使用C语言，提升相关开发程序的计算速度。但是相对来说，用C语言开发的程序要求用户具备一定的编程水平，而且开发的要求也较高。

再次，GRIP语言有着自身的功能，与其他一般的通用语言没有多大的区别。这主要表现在它具备语法结构、程序结构以及内部函数，同时还具有与一般语言程序都具备的相互调用的接口。与UG/Open API相比，GRIP语言的功能相对较差，但是GRIP语言的某些独特功能使得其拥有大片的市场[2]。

2. UG软件的二次开发的特点： （1）复杂适应性：随着社会经济的发展，企业的生产规模不断的扩大，生产出来的产品花色也日益变得多样化。同时，社会的需求也在不断地发生着变化。因此，要实现企业大规模的生产，并且可以获得较好的市场反映，软件实现实体建模的要求就面临着更高的挑战和要求。

（2）知识建模性：UG内嵌的专用图形交互编程语言主要是GRIP，通过GRIP的使用，用户可以自行完成有关UG进行的大多数的操作内容，比如文件管理、图形修改以及实体建模等。不过使用GRIP程序同样要经过正常的程序才能运行，这些程序的编程步骤主要有以下几步。

首先，在进行编程时，要编写源代码。可以利用文本进行源代码的编辑，以扩展名.gri存盘。

其次，将源程序通过编译的作用生成扩展名.gri的编译文件，即编译源程序。当主程序中存在子程序时，要将两者分开编译，并且在链接时实现主程序自动链接程序。

再次，将扩展名.gri的文件进行链接，生成可执行的GRIP文件，扩展名变为.grx。这是编程中的第三个步骤，链接的成功与否直接关系着程序的运行，因此非常的关键。

最后，将链接生成的.grx文件运行，完成整个程序的编制。在方法的使用上，可以通过用户化的菜单或调用对话框。

二、模具有限元分析

1. 有限元分析原理：有限单元法是一种数值计算方法，以变分原理为基础，主要是用来求解数学物理上的问题。它的基本思想是把连续的求解域离散成一组有限个单元的组合体，使其逼近或模拟求解域，这种方式叫做单元剖分。在这一步的离散工作完成后，各个单元之间就可以利用单元的节点互相连接起来，但是单元节点的设置、数目等相关因素，应当建立在问题的性质、计算进度以及所描述的变形形态需要的基础上。因此，有限元中分析的结构是同性材料中的离散物体，这些离散物体是由众多单元通过一定的方式联接而成的。这样，各个单元就可以有不同的形状，并且能够按照不同的链接方式结合在一起，从而顺利地模拟出几何形状复杂的求解域。最终，当所划分出来的单元非常合理而且数量又多时，所出现的结果就能够符合现实的情况[3]。

2. 有限元数值模拟分析技术：由于计算机的使用和发展以及工程实践对数值分析要求的增长，有限元的分析方法也就产生了。目前的分析方法主要是有限元数值模拟分析技术，它主要有以下特点。

首先，有限元数值模拟技术在确定建模和合适的边界条件下，能够直观的获得金属流动过程中的应力、模具受力以及模具失效的情况，而这些信息能够有效的指导模具结构的建设、模具的选材以及成型方案的最终确定。

其次，有限元分析方法的使用，能够节省开发的时间，提高相应的效率和设计质量，并增加塑性成型中模具工艺的安全性和准确性。

三、结语

总而言之，UG软件的二次开发以及有限元方法的使用大大的提高了企业的市场竞争力，满足了广大用户的多样性需求，是非常具有前景性的技术。但是，我国在这方面的发展与国外的水平差距还是很大的。在今后的研究中，可以在汽车冲模标准的基础上，进一步实现三维模型图向二维工程图的自动转化与标注、智能装配等相关用户功能集成。

参考文献

[1]蒋向华，郑金桥，王义林，李志刚. 基于有限元分析的覆盖件拉延筋设计与优化[J]. 锻压装备与制造技术，2010，（02）.

[2]易际明，宁立伟，高为国.减速器参数化特征设计与虚拟装配研究[J]. 湖南工程学院学报（自然科学版），2009，（04）.

[3]黄燕清，潘启斯. 关于汽车钣金件台式包边机设计的探讨[J]. 装备制造技术，2008，（11）.

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