典型弯曲冲压件多工位级进模设计

2012-10-12黄建娜刘松林

制造业自动化 2012年5期

关键词：模架凸模工位

苏君，黄建娜，刘松林

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

（河南工业职业技术学院机械工程系，南阳 473009）

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UG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。

1.2 工件CAE分析

图1 工件三维模型图

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。

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。

图3 产品展开

图4 毛坯排样

图5 废料设计

图6 条料排样

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。

图8 压力中心

1.5 模具设计

1.5.1 模架设计

目录：DB—UNIVERSAL1；

类型：8 PLATES；

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。

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。