作者:  建娜  刘松
 
本文介绍了在NX软件环境中,进行了工件的三维造型与CAE分析。设计出一个多工位级进模具,该产品结构合理,能够满足工程需要。

0 引言

    多工位级进模是冷冲模的一种,属于技术密集型模具,是当前冲模发展方向之一,随着产品向精密化和复杂化发展,产品零件也日益复杂,级进模的工位数随之增加,精度要求提高,寿命要求更高,这对级进模的设计技术就提出了新的要求。

    PDW(Progressive Die Design)模块是一个基于NX的三维级进模CAD系统,PDW优化了冲模设计过程,极大地提高冲压级进模设计效率。利用PDW可以进行毛坯生成、坯料排样、废料设计、条料排样、模架设计、冲孔设计和让位槽设计,而且提供大量的标准部件库和一个钣金零件的识别模块,从而加快了模具设计的速度。

1 设计过程

    1.1 工艺分析及三维实体造型

    工件为一U形弯曲件,材料为08钢板,厚度2.5mm,大批量生产,未注公差尺寸为IT12级。工件为典型的U形件,具有落料、冲孔、弯曲等成形工艺,尺寸不大,适合用级进模生产。根据提供的二维图,应用NX6.0软件的钣金模块,先后用拉伸、镜像和倒角等命令,完成三维造型如图1所示。

工件三维模型图 

    图1 工件三维模型图

    1.2 工件CAE分析

    板料成形过程中,方形孔靠近折弯线,弯曲后孔的形状是否合格,需要分析,同时弯曲后会引起的回弹、起皱和破裂等问题。冲压过程也是一个复杂的多体接触的力学分析问题,单凭经验很难预先估计,问题只有在模具加工以后才能暴露出来,给模具调试造成极大困难,甚至导致模具报废。使用FASTAMP软件进分析工件,计算变薄、应力、应变和回弹。分析的步骤为:抽取片体-设置材料-网格划分-选择边界-设置方向-计算分析,经分析弯曲后能够达到技术要求。零件的网格划分如图2所示。

零件网格划分 

    图2 零件网格划分

    1.3 排样设计

    采用废料直排,如图7所示,共有10个工步:1)切边;2)冲方形孔;3)切边;4)切边;5)空工位;6)铆合:7)空工位;8)折弯;9)空工位;10)切断。模具采用导正销定位,步距为49mm。整个排样过程是应用PDW完成的,分别用到项目初始化、毛坯生成器、废料设计、条料排样设计等功能。设计结果分别如图3~图7所示。

产品展开 

    图3 产品展开

毛坏排样 

    图4 毛坏排样

废料设计 

    图5 废料设计

条料排样 

    图6 条料排样

条料仿真三维图 

    图7 条料仿真三维图

    1.4 总压力及压力中心

    冲压材料为08钢板,系统自动计算出总压力为12330.4209N,压力中心坐标为(-158.8708,-0.7221)。计算结果如图8所示。

压力中心 

    图8 压力中心

 

  1.5 模具设计

    1.5.1 模架设计

    目录:DB-UMVERSAL1;

    类型:8 PLAIES;

    规格:6040,PL=600,PW=400,DP_h=25,SP_h=20,其他系统默认设置。调入模架如图9所示,还可以对此模架进行分割。

模架图 

    图9 模架图

    1.5.2 凸、凹模设计

    利用冲裁镶块设计、功能组件、腔体设计等功能完成凸凹模的设计。圆孔凸模采用圆形带台阶的固定方法的标准凸模,异形孔凸模采用吊耳形式固定,弯曲凸模和局部成形凸模,采用直通式结构,易于加工,且用内六角螺丝固定在上固定板上。采用整体式凹模,决定采用易于漏料的锥形刃口,刃口内壁磨损较慢,异形冲裁孔的凹模孔均采用线切割机床加工。设计完成的凸模、凹模结构如图10所示。

凸凹模的结构图 

    图10 凸凹模的结构图

    1.5.3 定位装置

    根据其结构是级进模,采用导料板导料,导正销定位,上模设置了3个导正销,采用工艺孔φ5.Omm作为导正孔,根据料厚确定销的直径为φ4.96mm。

    1.5.4 卸料装置

    采用卸料性能较好的弹性卸料装置,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,为12mm,与凸模的单边间隙取0.1mm,卸料螺钉和弹簧的值根据卸料力计算,并选取标准件即可。

    1.5.5 抬料装置

    为了顺利完成送料,因为本工件有弯曲工序,需设置抬料装置。因此采用了4组两用浮升销,分布在条料的两边,间距为步距49mm,固定在下模板上,下面有弹簧和止浮螺丝,可以上下活动。

    从PDW中快速地加入模架部分,凸模、凹模,定位装置、抬料装置和卸料装置等。得到模具的三维模型图,如图11所示。

整套模具的三维装配图 

    图11 整套模具的三维装配图

2 结束语

    应用NX的PDW模块进行级进模设计,十分方便快捷。其中钣金模块进行工件的三维结构设计,PDW模块支持工件的级进模设计的全过程。与传统的设计相比,该方法不仅提高了设计效率,避免产生设计错误,同时也方便产品的修改,并且保证了产品的质量,是一项应该大力推广的新技术。