典型彎曲沖壓件多工位級進模設計

蘇 君，黃建娜，劉松林

SU Jun, HUANG Jian-na, LIU Song-lin

（河南工業職業技術學院 機械工程系，南陽 473009）

0 引言

多工位級進模是冷沖模的一種，屬于技術密集型模具，是當前沖模發展方向之一，隨著產品向精密化和復雜化發展，產品零件也日益復雜，級進模的工位數隨之增加，精度要求提高，壽命要求更高，這對級進模的設計技術就提出了新的要求。

PDW（Progressive Die Design）模塊是一個基于UG的三維級進模CAD系統，PDW優化了沖模設計過程，極大地提高沖壓級進模設計效率。利用PDW可以進行毛坯生成、坯料排樣、廢料設計、條料排樣、模架設計、沖孔設計和讓位槽設計，而且提供大量的標準部件庫和一個鈑金零件的識別模塊，從而加快了模具設計的速度。

1 設計過程

1.1 工藝分析及三維實體造型

工件為一U形彎曲件，材料為08鋼板，厚度2.5mm，大批量生產，未注公差尺寸為IT12級。工件為典型的U形件，具有落料、沖孔、彎曲等成形工藝，尺寸不大，適合用級進模生產。根據提供的二維圖，應用NX6.0軟件的鈑金模塊，先后用拉伸、鏡像和倒角等命令，完成三維造型如圖1所示。

1.2 工件CAE分析

圖1 工件三維模型圖

板料成形過程中，方形孔靠近折彎線，彎曲后孔的形狀是否合格，需要分析，同時彎曲后會引起的回彈、起皺和破裂等問題。沖壓過程也是一個復雜的多體接觸的力學分析問題，單憑經驗很難預先估計，問題只有在模具加工以后才能暴露出來，給模具調試造成極大困難，甚至導致模具報廢。使用FASTAMP軟件進分析工件，計算變薄、應力、應變和回彈。分析的步驟為：抽取片體-設置材料-網格劃分-選擇邊界-設置方向-計算分析，經分析彎曲后能夠達到技術要求。零件的網格劃分如圖2所示。

圖2 零件網格劃分

1.3 排樣設計

采用廢料直排，如圖7所示，共有10個工步，1）切邊；2）沖方形孔；3）切邊；4）切邊；5）空工位；6）鉚合；7）空工位；8）折彎；9）空工位；10）切斷。模具采用導正銷定位，步距為49mm。整個排樣過程是應用PDW完成的，分別用到項目初始化、毛坯生成器、廢料設計、條料排樣設計等功能。設計結果分別如圖3～圖7所示。

圖3 產品展開

圖4 毛坯排樣

圖5 廢料設計

圖6 條料排樣

圖7 條料仿真三維圖

1.4 總壓力及壓力中心

沖壓材料為08鋼板，系統自動計算出總壓力為12330.4209N，壓力中心坐標為（-158.8708，-0.7221）。計算結果如圖8所示。

圖8 壓力中心

1.5 模具設計

1.5.1 模架設計

目錄：DB—UNIVERSAL1；

類型：8 PLATES；

規格：6040，PL=600，PW=400，DP_ h=25，SP_ h=20，其他系統默認設置。調入模架如圖9所示，還可以對此模架進行分割。

圖9 模架圖

1.5.2 凸、凹模設計

利用沖裁鑲塊設計、功能組件、腔體設計等功能完成凸凹模的設計。圓孔凸模采用圓形帶臺階的固定方法的標準凸模，異形孔凸模采用吊耳形式固定，彎曲凸模和局部成形凸模，采用直通式結構，易于加工，且用內六角螺絲固定在上固定板上。采用整體式凹模，決定采用易于漏料的錐形刃口，刃口內壁磨損較慢，異形沖裁孔的凹模孔均采用線切割機床加工。設計完成的凸模、凹模結構如圖10所示。

圖10 凸凹模的結構圖

1.5.3 定位裝置

根據其結構是級進模，采用導料板導料，導正銷定位，上模設置了3個導正銷，采用工藝孔5.0mm作為導正孔，根據料厚確定銷的直徑為4.96mm。

1.5.4 卸料裝置

采用卸料性能較好的彈性卸料裝置，卸料板其平面外形尺寸等于下模板，厚度取下模板的0.6倍，為12mm，與凸模的單邊間隙取0.1mm，卸料螺釘和彈簧的值根據卸料力計算，并選取標準件即可。

1.5.5 抬料裝置

為了順利完成送料，因為本工件有彎曲工序，需設置抬料裝置。因此采用了4組兩用浮升銷，分布在條料的兩邊，間距為步距49mm，固定在下模板上，下面有彈簧和止浮螺絲，可以上下活動。

從PDW中快速地加入模架部分，凸模、凹模，定位裝置、抬料裝置和卸料裝置等。得到模具的三維模型圖，如圖11所示。

圖11 整套模具的三維裝配圖

2 結束語

應用UGNX的PDW模塊進行級進模設計，十分方便快捷。其中鈑金模塊進行工件的三維結構設計，PDW模塊支持工件的級進模設計的全過程。與傳統的設計相比，該方法不僅提高了設計效率，避免產生設計錯誤，同時也方便產品的修改，并且保證了產品的質量，是一項應該大力推廣的新技術。

[1]李文超,馬利杰,袁進.UG沖壓模具設計與制造.[M]北京:化學工業出版社,2008.

[2]李軍.模具CAD/CAM(基于UG NX的應用)[M].北京:國防工業出版社.2008.

[3]劉占軍.沖壓排樣技巧[M].北京:化工化學工業出版社.

[4]王樹勛.典型五金件的UG NX/PDW多工位級進模設計[J].模具制造,2008,(2):26-28.

[5]張會,張昌明.基于UGNX4.0的電子插片沖壓級進模設計[J].熱加工工藝,2010,(39):176-178.