基于NX三维软件的垫片普通冲裁模具设计

  • 投稿周赛
  • 更新时间2015-09-17
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撰文/ 青岛职业技术学院海尔学院 金彩善

在普通冲裁模具设计过程中,利用NX 三维软件级进模设计模块(PDW)可快速完成冲裁工艺排样和仿真,快速、准确地计算出材料利用率、冲压力和压力中心,快速添加模架、螺钉、销钉及弹簧等标准件,快速完成凸模、凹模及漏料孔设计;利用NX 三维软件的参数化建模知识创建的符合我国国家标准的标准件库, 通过替换与装配可快速完成上、下模板等标准件的更新与添加。基于NX 三维软件的普通冲裁模具设计应用真正体现了模具设计的快速、高效,达到了事半功倍的效果。

传统普通冲裁模具通常采用三维CAD 软件进行总装图及零件图的设计,或者采用三维软件对模具的每个零件进行三维建模,最后逐个零件装配的方法。以上方法通常效率低,成本高,不能适应当前模具设计要求。本文结合大量冲压模具设计及NX 三维软件应用的经验,利用NX 三维软件级进模设计模块(PDW)及参数化创建冲模标准件库的知识进行普通冲裁模具设计。

图1 零件为垫片冲压件,材料为08 钢,料厚1mm,批量生产。下面就以此件冲孔落料级进模设计为例介绍基于 NX 三维软件的普通冲裁模具设计的方法。

一、工艺设计

1. 工艺分析

图1 垫片冲压件包括落料、冲孔两道基本工序,由于产品需要批量生产,为提高生产效率通常采用级进模或复合模冲裁,又因为如果采用复合模凸凹模的壁厚小于允许的最小壁厚,所以图1 垫片冲压件通常采用冲孔、落料级进冲压。

2. 工艺排样及仿真

首先利用NX 三维软件的钣金模块或建模模块完成图1 垫片冲压件的三维造型设计,为利用NX 三维软件级进模设计模块(PDW)进行模具设计做准备。点击【开始】→【所有应用模块】→【级进模向导】,弹出“级进模向导”工具条,如图2 所示。点击【初始化项目】→【确定】完成模具设计项目新建(要求编辑材料数据库,将08 钢抗剪强度shear_strength 修改为300MPa)。

点击【毛坯生成器】弹出“毛坯生成器”对话框,点选“选择毛坯体”,选择初始化后零件表面为固定表面,点击【确定】完成毛坯创建。

点击【毛坯布局】弹出“毛坯布局”对话框如图3 所示,按图3 进行设置,点击【确定】完成毛坯布局如图4 所示,由此设置了排样的宽度和级进的步距,计算出材料利用率为55.13%。

点击【废料设计】弹出“废料设计”对话框如图5 所示,在“方法”中选择“孔边界”,点击【应用】完成冲孔废料设计,为冲孔凸模、凹模等相关设计做准备;在“方法”中选择“封闭曲线”,工位号为“3”,废料类型选择“冲裁”,选择图4 中间毛坯的外轮廓曲线,点击【应用】完成落料废料设计,为落料凸模、凹模等相关设计做准备;在“方法”中选择“更改类型”,选择以创建的冲孔废料,废料类型选择“导正孔”,点击【确定】完成冲孔废料类型更改,为导正销设计做准备。废料设计如图6 所示。

点击【条料排样】,设置工位号为3,鼠标右键点击“条料排样定义”,点击“创建”后进入草图环境适当修改完成如图7 所示工艺排样,第一工位冲孔,第二工位为空工位,目的为增加凹模壁厚,提高模具寿命,第三工位为落料。鼠标右键点击“条料排样定义”,点击“仿真冲裁”完成如图8 所示工艺仿真。

3. 计算冲压力及压力中心

为选择冲压设备和计算压力中心,点击图2 中的【冲压力计算】弹出“冲压力计算”对话框如图9 所示,选择冲孔、落料工艺,点击“计算”,系统自动计算出总的冲压力为55515.4N,卸料力为2643.6N,压力中心坐标为(36.6,0,0),如图10 所示。

二、模具设计

1. 添加模架

点击图2 中的【模架】弹出“模架管理”对话框,设置目录:UNIVERSAL SIMP。板数量:Type_2。到模架边缘的距离:-23.4。

详细信息:PL=120,PW=100,TBP_h=6,PB_h=0,BP_h=12.5,GP_h=6,BBP_h=0,GAP2=20,其它默认设置,点击【确定】完成模架添加。

2. 凸模、凹模及漏料孔设计

点击图2 中的【冲模设计设置】弹出“冲模设计设置”对话框,设置如下,其他默认设置,点击【确定】完成“冲模设计设置”。

PUNCH PENETRATION=0.5mm

PUNCH BP CLEARANCE =0.1mm

DIE PUNCH CLEARANCE =0.05mm

SLUG HOLD OFFSET2=2mm。

点击图2 中的【冲模镶块设计】弹出“冲模镶块设计”对话框如图12 所示,依次选择【凸模镶块】→【落料废料】→【凸模和凹模间隙:恒定】→【偏置侧:凸模侧】→【创建用户定义凸模】,完成落料凸模设计。同上依次选择【凸模镶块】→【冲孔废料】→【凸模和凹模间隙:恒定】→【偏置侧:凹模侧】→【标准凸模】,弹出“标准件(凸模)管理”对话框,详细信息设置为:D=13mm、B=30mm,其他默认设置,依次完成2 个冲孔凸模设计。凸模设计结果如图13所示。

如图12 所示,在“冲模镶块设计”对话框中依次选择【凹模型腔废料孔】→【落料废料】→【落料型腔H=6mm】→【凸模和凹模间隙:恒定】→【偏置侧:凸模侧】→【创建凹模型腔废料孔】,完成落凹模型腔废料孔设计。同理完成2 个冲孔凹模型腔废料孔设计。凹模型腔废料孔设计结果如图13 所示。

点击图2 中的【腔体设计】弹出“腔体”对话框,选则 “减去材料”模式,依次选取凸模固定板(pp 板)、卸料板(bp板)、凹模板(dp 板)和下模板(xmb)为目标体,依次选取上面设计的落料冲孔凸模、凹模型腔废料孔组件为刀具体,点击【确定】完成凸模固定板孔、卸料板孔、凹模孔、漏料孔的设计。

3. 标准件设计

点击图2 中的【标准件】弹出“标准件管理”对话框,分别选择Screw(螺栓)、Dowel pin(销钉)和Spring(弹簧)标准件,按设计要求设置标准件参数,选择放置方法参考有关设计资料完成如图14 所示的标准件设计。

4. 定位零件设计

定位零件包括始用挡料销2 个、固定挡料销1 个、导正销2 个,以上定位零件属于标准件,可利用NX 三维软件的参数化建模功能创建其三维模型库,利用NX 三维软件的装配功能添加模具相应位置,通过【腔体设计】等完成定位零件安装孔、槽的设计。定位零件设计如图15 所示。

至此,基于NX 三维软件的垫片普通冲裁模具设计基本完成,完整的3D 设计图如图16 所示。另外,点击图2级进模设计工具条中【物料清单】、【图样自动化】可自动创建模具二维工程总装图、零件图及各个模板上的孔表及模具零部件清单(BOM 表),为实际生产提供材料,具体方法可参考有关资料,此处不再赘述。

三、结语

以上基于NX 三维软件的垫片普通冲裁模具设计仅仅简单介绍了设计步骤与方法,一些细节内容因篇幅限制没能详细介绍。就以上模具而言,要快速、高效且高质地完成其设计要求,设计人员还必须具备模具设计的基本知识和丰富的实践经验,能够熟练掌握NX 三维软件不同模块的应用与实践。

另外,在掌握了以上基于NX 三维软件的垫片级进模具设计的步骤与方法后,可以举一反三尝试利用NX 三维软件进行单工序冲裁模、复合冲裁模、弯曲模及拉伸模等不同类型冷冲模具的设计,达到提高设计效率、质量,降低成本的目的。