典型彎曲沖壓件多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

蘇 君，黃建娜，劉松林

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

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，南陽 473009）

0 引言

多工位級(jí)進(jìn)模是冷沖模的一種，屬于技術(shù)密集型模具，是當(dāng)前沖模發(fā)展方向之一，隨著產(chǎn)品向精密化和復(fù)雜化發(fā)展，產(chǎn)品零件也日益復(fù)雜，級(jí)進(jìn)模的工位數(shù)隨之增加，精度要求提高，壽命要求更高，這對(duì)級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)技術(shù)就提出了新的要求。

PDW（Progressive Die Design）模塊是一個(gè)基于UG的三維級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)，PDW優(yōu)化了沖模設(shè)計(jì)過程，極大地提高沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)效率。利用PDW可以進(jìn)行毛坯生成、坯料排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、模架設(shè)計(jì)、沖孔設(shè)計(jì)和讓位槽設(shè)計(jì)，而且提供大量的標(biāo)準(zhǔn)部件庫和一個(gè)鈑金零件的識(shí)別模塊，從而加快了模具設(shè)計(jì)的速度。

1 設(shè)計(jì)過程

1.1 工藝分析及三維實(shí)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(chǎn)，未注公差尺寸為IT12級(jí)。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(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。根據(jù)提供的二維圖，應(yīng)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(shí)彎曲后會(huì)引起的回彈、起皺和破裂等問題。沖壓過程也是一個(gè)復(fù)雜的多體接觸的力學(xué)分析問題，單憑經(jīng)驗(yàn)很難預(yù)先估計(jì)，問題只有在模具加工以后才能暴露出來，給模具調(diào)試造成極大困難，甚至導(dǎo)致模具報(bào)廢。使用FASTAMP軟件進(jìn)分析工件，計(jì)算變薄、應(yīng)力、應(yīng)變和回彈。分析的步驟為：抽取片體-設(shè)置材料-網(wǎng)格劃分-選擇邊界-設(shè)置方向-計(jì)算分析，經(jīng)分析彎曲后能夠達(dá)到技術(shù)要求。零件的網(wǎng)格劃分如圖2所示。

圖2 零件網(wǎng)格劃分

1.3 排樣設(shè)計(jì)

采用廢料直排，如圖7所示，共有10個(gè)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(dǎo)正銷定位，步距為49mm。整個(gè)排樣過程是應(yīng)用PDW完成的，分別用到項(xiàng)目初始化、毛坯生成器、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣設(shè)計(jì)等功能。設(shè)計(jì)結(jié)果分別如圖3～圖7所示。

圖3 產(chǎn)品展開

圖4 毛坯排樣

圖5 廢料設(shè)計(jì)

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(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出總壓力為12330.4209N，壓力中心坐標(biāo)為（-158.8708，-0.7221）。計(jì)算結(jié)果如圖8所示。

圖8 壓力中心

1.5 模具設(shè)計(jì)

1.5.1 模架設(shè)計(jì)

目錄：DB—UNIVERSAL1；

類型：8 PLATES；

規(guī)格：6040，PL=600，PW=400，DP_ h=25，SP_ h=20，其他系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。調(diào)入模架如圖9所示，還可以對(duì)此模架進(jìn)行分割。

圖9 模架圖

1.5.2 凸、凹模設(shè)計(jì)

利用沖裁鑲塊設(shè)計(jì)、功能組件、腔體設(shè)計(jì)等功能完成凸凹模的設(shè)計(jì)。圓孔凸模采用圓形帶臺(tái)階的固定方法的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，易于加工，且用內(nèi)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(nèi)壁磨損較慢，異形沖裁孔的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工。設(shè)計(jì)完成的凸模、凹模結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 凸凹模的結(jié)構(gòu)圖

1.5.3 定位裝置

根據(jù)其結(jié)構(gòu)是級(jí)進(jìn)模，采用導(dǎo)料板導(dǎo)料，導(dǎo)正銷定位，上模設(shè)置了3個(gè)導(dǎo)正銷，采用工藝孔5.0mm作為導(dǎo)正孔，根據(jù)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(jù)卸料力計(jì)算，并選取標(biāo)準(zhǔn)件即可。

1.5.5 抬料裝置

為了順利完成送料，因?yàn)楸竟ぜ袕澢ば?，需設(shè)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(dòng)。

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(jié)束語

應(yīng)用UGNX的PDW模塊進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，十分方便快捷。其中鈑金模塊進(jìn)行工件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，PDW模塊支持工件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的全過程。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，該方法不僅提高了設(shè)計(jì)效率，避免產(chǎn)生設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，同時(shí)也方便產(chǎn)品的修改，并且保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，是一項(xiàng)應(yīng)該大力推廣的新技術(shù)。

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