基于Pro/E的冲压复合模具设计探析

摘要：文章主要介绍了基于Pro/E的冲压复合模具设计，首先分析了零件图及加工要求，接着分析了冲压件工艺、确定了冲裁方案，并探讨了复合模具的设计，最后文章详细地介绍了复合模具结构设计，其中包括冲孔凸模设计、落料凹模设计、凸凹模的设计、用Pro/E进行零件装配四个方面。该模具设计利用了Pro/E的零件设计与装配功能，不仅降低了模具设计的成本，还提高了复合模具设计的自动化程度，提高了设计的工作效率。

关键词：复合模具；冲压件工艺；模具设计；冲孔凸模；落料凹模

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 概述

在进行模具设计与加工的实际工作中，使用得较为广泛的是CAD/CAM软件，该软件具有良好的性能，将其运用到实际设计与制造中，不仅能够提高速度，还能够提高效率。Pro/E是CAD/CAM软件当中的具体代表性的一款，其性能良好，功能强大，在模具产品的设计与制造中具有广泛的运用空间。在设计和制造工作中，如果运用Pro/E软件，能够在较短的时间内完成设计和制造工作，不仅节省了时间，减少了工作量，还显著地提高了设计和制造效率。文章以变压器硅钢片为例，介绍了基于Pro/E的冲压复合模具设计过程，希望能够使人们对这一问题有更加深入的了解，能够对模具设计实际工作发挥指导作用。

2 零件图及加工要求

为了让人们对该软件有更加全面的了解，文章以变压器硅钢片为例（如图1所示），介绍Pro/E在软件设计和制造中的具体运用。设计和制造该模具的材料是硅钢片，厚度为0.5mm。

3 冲压件工艺分析与冲裁方案的确定

该冲裁件在结构上具有对称性，就使用的材料来看，该冲裁件的材料是硅钢片。该零件图属于自由公差尺寸，就冲裁件来看，它有很多很多的小孔，并且孔边距也非常小，由于具有这方面的特征，凸模在受到外力影响的时候，极易发生损坏。

在设计和制造该工件的过程中，主要包括冲孔和落料两个最基本的工序。如果是运用复合模具，在零件成型的时候，往往只需要使用一副模具就能够达到目的。就整个模具的结构来看，它的结构非常紧凑，精度高，适应范围广泛，能够满足精密仪器的实际需求。此外，该模具适应了批量生产的实际要求，因而在实际生产中，能够进行大规模的生产。该模具质量良好，压料冲裁不会发生弯曲现象，冲裁件的精确度能够有保证。在生产实践中，采用的是落料冲孔复合模具，既能够保证质量，又能够提高速度，适应了模具生产的实际需要。

4 复合模具设计

设计是复合模具相当重要的工作，对接下来生产制造产生重要的影响，所以，我们必须根据相关的要求，做好设计工作，为以后的制造做好准备。

4.1 总冲压力的计算

4.2 冲裁间隙的确定

间隙的确定是设计中相当重要的工作，所以必须高度重视。如果间隙过大，冲孔件的尺寸就会大于凸模尺寸；如果间隙过小，冲孔件的孔径就会变小。出于这种考虑，在间隙的取值上，必须合理，以达到最佳的设计效果。按照冲模设计手册的相关规定，在取值上，最小值Zmin=0.06mm，最大值Zmax=0.08mm。

4.3 模具刃口尺寸的计算

4.3.1 落料。对该零件来说，它的形状比较复杂，并且料很薄，根据这种情况，在加工的时候，既运用凸模也运用凹模。对于冲裁模初始双面间隙，在取值的时候，应该注意最小值Zmin=0.06mm，最大值Zmax=0.08mm，在落料的时候，应该以凹模为基准，然后再配做凸模。当凹模磨损之后，可以分为三种情况分析：尺寸变大为A类、尺寸变小为B类、尺寸不变为C类，磨损系数都是0.5。经过计算，三类尺寸都符合要求，在进行匹配的时候，应该保证双面间隙值在0.06～0.08mm之间。

4.3.2 冲孔。在冲孔的时候，也应该以凸模为基础，并配做凹模。计算凸模刃口尺寸，并做好配置工作，保证双面间隙的合理取值，一般范围应该控制在0.06～0.08mm之间。

5 复合模具结构设计

5.1 冲孔凸模设计

在该模具设计的时候，其关键内容是采取何种措施来提高凸模的强度与刚度，因此，必须注意以下相关问题，按照以下程序进行设计。

5.1.1 校核承压能力。凸模材料允许的压应

力为：

根据设计要求，凸模的最小直径为3.25mm，大于1.33mm，承载能力符合设计要求。

5.1.2 校核抗纵向弯曲能力。在冲裁的时候必须限制凸模的自由长度。

凸模的细长部分为12mm，小于25.6mm，满足冲孔抗纵向弯曲能力。具体的冲孔凸模设计结构如图2所示：

5.3 凸凹模的设计

首先绘制二维截面，在截面绘制完成之后，接下来的工作是进行拉伸，拉伸之后，就完成了基本特征创建。接着选择钻孔平面，按照相关规定，选择中心轴定位方式，指定圆孔的直径与深度，完成工程特征圆孔的创建。最后完成凸凹模的零件创建，具体图形如图5所示：

5.4 用Pro/E进行零件装配

在单个零件设计完成之后，创建新的组件，然后进行零件装配，装配过程中，会显示相关的约束条件：贴合、对齐、插入，两个零件的坐标系重叠。图6是利用Pro/E设计的总装配图。

6 实际应用

模具设计完成之后，将该模具应用于广西恒顺电气有限公司，该模具顺应了变压器厂的实际工作，提高了工作效率，收到了良好的效果，在实际工作中值得进一步推广和应用。

7 结语

总而言之，Pro/E具有强大的零件设计功能与零件装配功能，文章介绍的冲压复合模具设计正是结合了产品的特点，并利用了Pro/E的这种功能，从而设计出了一套复合模具。该设计满足了零件现代设计和制造的实际需求，不仅节约了设计和制造成本，还能够有效地保证模具的精度，减少设计和制造时间，提高设计和制造效率，今后在实际工作中值得进一步推广和运用。

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作者简介：徐永礼（1956-），广西贵港人，广西水利电力职业技术学院副教授，研究方向：数控技术、模具加工及金属材料技术。

（责任编辑：黄银芳）