1　引言
　　板料沖壓是機(jī)械設(shè)計中先進(jìn)的加工方法之一，在很多機(jī)器中，沖壓件占有相當(dāng)大的比例。沖壓工藝已成為汽車、拖拉機(jī)、儀器、儀表、電子及國防工業(yè)等部門的主要工藝之一。在傳統(tǒng)的工藝中，存在以下缺點：
　　(1)查閱數(shù)據(jù)、表格需要花費(fèi)較多的時間和大量的重復(fù)勞動；
　　(2)對人的設(shè)計經(jīng)驗有極大的依賴性；
　　(3)即使經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員，在手工設(shè)計中，也不可能進(jìn)行大量方案的詳細(xì)計算、分析和比較。因此設(shè)計結(jié)果往往不能達(dá)到最佳效果。
　　利用CAD技術(shù)可以有效地解決上述問題。但國內(nèi)CAD技術(shù)的應(yīng)用水平比較低，尚未在生產(chǎn)中廣泛推廣。由于拉深件的形狀千變?nèi)f化。開發(fā)一種各類拉深件都通用的CAD系統(tǒng)是非常困難和費(fèi)時的。因此，本文選擇極為常見的筒形拉深件作為研究對象，并采用結(jié)構(gòu)化分析(Structured Analysis)、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(Structured Design)和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(Structured Programming)，簡稱SA—SD—SP方法，進(jìn)行研究與開發(fā)。

2　拉深件CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析
　　SA方法是在軟件開發(fā)分析階段所采用的控制數(shù)據(jù)流的方法。結(jié)構(gòu)化分析是以現(xiàn)實模式為基礎(chǔ)，建立界面清晰的物理模型。界面內(nèi)的內(nèi)容應(yīng)明確，以便在隨之進(jìn)行的結(jié)構(gòu)化設(shè)計中方便地建立邏輯模型。SA方法所采用的是“自頂向下、逐步細(xì)化”的方法，直到每個加工都有非常明確的含義為止。
　　根據(jù)SA方法，可建立拉深件CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。該數(shù)據(jù)流圖共分三層 ，有60余個加工條目。圖1～圖3為第0層及第一層和第二層的部分?jǐn)?shù)據(jù)流圖。
  　　第0層又稱最高層。最高層建立后再進(jìn)一步分解其含義不具體的部分，如圖1中的“工藝設(shè)計”可分解為圖2所示的數(shù)據(jù)流圖，圖2中“確定拉深次數(shù)”又可分解為圖3所示的數(shù)據(jù)滾圖。建立第一層及以下各層數(shù)據(jù)流圖時，應(yīng)注意兩個原則：
　　(1)初始輸入的數(shù)據(jù)流和最終輸出的數(shù)據(jù)流應(yīng)與上一層一致；
　　(2)各部分之間的數(shù)據(jù)流要十分明確。
　　隨著數(shù)據(jù)流圖的建立，應(yīng)編制數(shù)據(jù)流詞典，對網(wǎng)絡(luò)中各數(shù)據(jù)流的定義、加工的內(nèi)容以及各個文件分別給予詳細(xì)的說明。

 

3　拉深件CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計
　　SD方法是在SA的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。具體步驟是：
　　(1)找出主加工、邏輯輸入和邏輯輸出；
　　(2)設(shè)計模塊結(jié)構(gòu)的最高層和第一層；
　　(3)設(shè)計中、下層模塊。
　　下面以拉深件CAD系統(tǒng)為例，說明模塊結(jié)構(gòu)圖的建立。
　　在拉深CAD系統(tǒng)中，“工藝設(shè)計”為主加工，根據(jù)系統(tǒng)提出的“筒形拉深件CAD系統(tǒng)”這一主模塊，將其畫在與主加工“工藝設(shè)計”相對應(yīng)的位置上。模塊是最高層(第0層)，它第一次分解出的子模塊定義為第一層，第一層子模塊再分解若干子模塊。這樣分解下去直至每個子模塊的功能都十分明確為止。各子模塊之間傳遞的數(shù)據(jù)流應(yīng)與物理模型(即數(shù)據(jù)流圖)中傳遞的數(shù)據(jù)流一致。

　　圖4為拉深件CAD系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖的0～2層。在模塊結(jié)構(gòu)圖中，上層模塊對下層模塊有調(diào)用作用，下層模塊從上層模塊接收輸入并將處理結(jié)果反饋到上層模塊。同一層模塊之間自左向右依次執(zhí)行。如圖4中的“工藝計算”模塊可以調(diào)用“計算毛坯直徑”模塊，同時將“毛坯計算參數(shù)”傳遞給“計算毛坯直徑”模塊，經(jīng)“計算毛坯直徑”模塊處理后，再將“拉深設(shè)計參數(shù)”送回到“工藝計算”模塊。然后“工藝計算”模塊再調(diào)用“確定拉深次數(shù)”模塊，依次進(jìn)行下去。
4　詞典與說明
　　經(jīng)結(jié)構(gòu)化分析建立數(shù)據(jù)流圖以后，要形成數(shù)據(jù)流詞典、加工說明和文件說明；經(jīng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計建立模塊結(jié)構(gòu)圖以后，要形成模塊功能說明，共設(shè)計者使用。#p#分頁標(biāo)題#e#
　　同日常所用的詞典一樣，SA—SD—SP方法所用的詞典是一種工具。借助它可查出某個名稱的具體含義。詞典中可有三種類型的條目：數(shù)據(jù)流；文件；加工。
　　下面以筒形拉深件為例，說明詞典中應(yīng)包括的內(nèi)容。
　　 (1)數(shù)據(jù)流條目
　　數(shù)據(jù)流條目給出某個數(shù)據(jù)的定義，它通常是列出該數(shù)據(jù)流的各組成數(shù)據(jù)項。如圖1中的“零件圖信息”為：
　　零件圖信息=直徑+高度+圓角半徑+材料厚度+材料牌號
　　(2)文件條目
　　文件條目給出某個文件的定義。同數(shù)據(jù)流一樣，文件的定義也是列出其數(shù)據(jù)項。當(dāng)文件是出自某手冊資料中的圖表時，可直接寫出其出處。如圖2中的“文件01”的條目是：

文件號：01
文件名：無凸緣零件修邊余量
出處：《沖壓設(shè)計資料》，王孝培主編，P156，表4-4

　　(3)加工說明
　　加工說明的任務(wù)是精確地描述一個加工要“做什么”，它包括加工的開始條件、激發(fā)條件、加工邏輯、優(yōu)先等級、執(zhí)行頻率、出錯處理等內(nèi)容，其中最基本的是加工邏輯。應(yīng)特別指出的是，加工邏輯只是表達(dá)加工要“做什么”，而不是用程序語言來描述“怎樣做”。加工說明的表達(dá)應(yīng)該既精確又嚴(yán)格，能被非專業(yè)人員看懂和理解。圖4中的“確定修邊余量”這一加工的說明如下：

加工名：確定修邊余量
加工編號：2.1
開始條件：零件直徑d、高度h
激發(fā)條件：得到需要切邊的命令
加工邏輯：1計算工作相對高度h/d
2.從文件01中查出修邊余量δ
3.將δ值加于原工件高度，成為工件高度計算尺寸

5　拉深件CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計
　　SP方法的任務(wù)是，在邏輯模型的基礎(chǔ)上，針對每個模塊用選定的程序設(shè)計語言編寫一段可獨立調(diào)用的子程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的結(jié)果是：模塊流程圖；語法正確的源程序；源程序說明書。一般說來，經(jīng)過結(jié)構(gòu)化分析與結(jié)構(gòu)化設(shè)計之后，編寫程度不會有太大的困難，因為每一模塊的功能和執(zhí)行過程已經(jīng)十分具體化了。
　　在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，使用了結(jié)構(gòu)化流程圖(又稱N—S圖)，這是一種容易看懂的流程圖，它是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程的一種重要手段，這種流程圖不同于普通的流程圖，它沒有指向線和箭頭，所以看流程圖時不需沿著流程線方向上下左右來回跟蹤尋找。看結(jié)構(gòu)流程圖就如同看一頁書一樣，由上而下看下來即可，這種方法能夠使程序設(shè)計者思路清楚，有條不紊地一步一步深入進(jìn)行工作，用較短的時間設(shè)計出正確的程序，并容易驗證程序的正確性，便于維護(hù)。圖5是對應(yīng)于圖3中2.3.1的結(jié)構(gòu)化流程圖，根據(jù)它就可以寫出相應(yīng)的程序。

置初值1%=0, BD=1,MC=1

K=T/D(0)X100

打開文件03

當(dāng)MC＞0.005時

I%+1=＞1%

BD+1=＞BD

根據(jù)BD的值決定A%的值

<=

1.1

#p#分頁標(biāo)題#e#

1.1

～1.3

1.3

～1.5

1.5

～1.8

1.8

～2.0

2.0

～2.2

2.2

～2.5

2.5

～2.8

>2.8

　A%=1

A%=2

A%=3

A%=4

A%=5

A%=6

A%=7

A%=8

A%=9

根據(jù)K的值決定P%值

K<=0.2

0.2

0.5

1.0

1.5

P%=1

P%=2

P%=3

P%=4

P%=5

從文件03中讀出拉深系數(shù)

求極限拉深系數(shù)MJ1(I%)

求極限拉深系數(shù)MS11(I%)

MC=MS1(I%)-MJ1(I%)

輸出MJ(I%),MS1(I%),MC

關(guān)閉文件

THEN

I%

                           ELSE

MS(0)=MS1(1)

　

MS(1)=MS1(I%-1)

輸出首次拉深系數(shù)

#p#分頁標(biāo)題#e#

　　　　　　　　5拉深件CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化流程圖(一部分)
6　結(jié)論
　　本文用SA-SD-SP方法指導(dǎo)拉深件CAD系統(tǒng)的開發(fā)，達(dá)到了預(yù)期的目的，收到了令人滿意的效果。并應(yīng)用于國家863計劃項目噴漿機(jī)器人的研制與開發(fā)。