基于POR/E的印涂鋁蓋拉深模具工作零件參數(shù)化建模技術(shù)研究

鮮小紅

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系,四川遂寧629000)

摘要：以四川隆鑫科技有限公司的1617鋁套沖壓拉深模具的工作零件參數(shù)化建模過(guò)程為載體,介紹了在POR/E環(huán)境條件下拉深凸模與凹模的建模方法,凸模與凹模的裝配方法,闡述了應(yīng)用POR/E軟件對(duì)沖壓拉深模具參數(shù)化建模的實(shí)用技巧和經(jīng)驗(yàn),以期對(duì)沖壓模具的參數(shù)化建模有一定的借鑒意義.

關(guān)鍵詞：POR/E;沖壓拉深模具;建模

收稿日期：2015-04-19

基金項(xiàng)目：四川省教育廳2015年度自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目“印涂鋁蓋坯料參數(shù)的仿真設(shè)計(jì)方法及修邊余量變化規(guī)律的研究”(15ZA0347)

作者簡(jiǎn)介：鮮小紅(1967—),男,四川射洪人.副教授,主要從事模具設(shè)計(jì)與制造、模具CAD/CAM研究.

中圖分類號(hào)：TP21文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1印涂鋁蓋(鋁套)生產(chǎn)背景

艾凱數(shù)據(jù)研究中心的調(diào)查表明：酒類包裝行業(yè)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展形勢(shì)都十分看好.印涂鋁蓋或鋁塑蓋是酒類包裝中普遍采用的容器外蓋,是不少包裝企業(yè)的主要產(chǎn)品之一.該產(chǎn)品采用的材料通常是8011鋁板,厚度為0.22±0.01,材料硬度為H16.

該類產(chǎn)品在不同的企業(yè)有不同的工藝,但落料和拉深卻是他們的共同工序.拉深工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一.不同生產(chǎn)廠家,最后一道拉深工序的模具尺寸一定相同,因?yàn)楫a(chǎn)品的最終尺寸是由這道工序決定的.

2印涂鋁蓋(鋁套)最后拉深工序的沖壓拉深模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以四川隆鑫科技包裝有限公司的1617鋁套為例,其產(chǎn)品圖如圖1所示,鋁套高度為67mm,內(nèi)徑尺寸為￠30,壁厚為0.22mm,綜合考慮拉深工藝要求和美觀設(shè)計(jì)等因素,將產(chǎn)品豎直壁與套底相交處的圓角半徑設(shè)為0.5mm,采用的材料為8011鋁板.

2.1拉深凸模與凹模的圓角半徑

2.1.1凸模的圓角半徑

最后一次拉深,凸模圓角半徑RT應(yīng)取與零件底部圓角半徑相等,因此凸模圓角半徑RT取0.5mm.

2.1.2凹模圓角半徑

根據(jù)拉深的凹模圓角半徑RA，一般可取RA=(0.6-0.8) RAn-1但不應(yīng)小于2t的原則,同時(shí)顧及模具調(diào)試的需要,拉深凹模的圓角半徑RA取為1mm.

圖1　1617鋁套

2.2拉深模的間隙

間隙過(guò)小,會(huì)增加摩擦阻力,使拉深件容易破裂,且易擦傷零件表面,降低模具壽命;間隙過(guò)大,則拉深時(shí)對(duì)毛坯的校直定形作用小,影響零件尺寸精度.確定拉深模間隙的時(shí)候是既要考慮板料厚度的公差,又要考慮圓筒形件口部的增厚現(xiàn)象.根據(jù)拉深模間隙的經(jīng)驗(yàn)公式Z/2=(1～1.1)tmax=0.25;通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐,總結(jié)出單邊間隙再增加0.13mm為宜,所以模具的雙邊間隙為0.76mm是最為合適，大量的生產(chǎn)實(shí)踐也證明：采用這個(gè)間隙值是合理的.

2.3拉深凸模與凹模工作部分的尺寸

圖2凸模、凹模零件圖

2.4拉深凸模的推件孔及其他結(jié)構(gòu)尺寸

工件在拉深時(shí),由于拉深力的作用或潤(rùn)滑油等因素,使得工件很容易被粘附在凸模上,在工件與凸模間形成真空,會(huì)增加卸件的困難,造成工件底部不平.為此,凸模應(yīng)設(shè)計(jì)有推件孔件兼作通氣孔,以便拉深后的工件容易卸脫.根據(jù)推件塊的尺寸和鋁套的尺寸,將推件孔下端尺寸設(shè)計(jì)為￠20,上端打料孔尺寸設(shè)計(jì)為￠13.凸模上端安裝尺寸設(shè)計(jì)為￠20.

2.5拉深凹模的其他尺寸

3印涂鋁蓋(鋁套)沖壓拉深模具的參數(shù)化建模方法

本文介紹的參數(shù)化建模方法,使用的軟件是PTC.creo.2.0 M060版本,是Pro-E(Pro/Engineer)的接班產(chǎn)品.

3.1準(zhǔn)備工作

第一步：在桌面建立文件夾命名為Pgm；

第二步：運(yùn)行Pro/E并設(shè)置工作目錄到文件夾Pgm.雙擊Pro/E快捷鍵,系統(tǒng)彈出對(duì)話框如圖3所示,點(diǎn)擊【桌面】→【文件夾Pgm】,點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵,出現(xiàn)對(duì)話框如圖4所示, 點(diǎn)擊【設(shè)置工作目錄】,即完成準(zhǔn)備工作.[2]

圖3選擇工作目錄對(duì)話框圖圖4設(shè)置工作目錄對(duì)話框

3.21617印涂鋁套沖壓拉深凸模的建模

第一步：繪制1617印涂鋁套沖壓拉深凸模的縱截面.單擊工具條【新建】按鈕,出現(xiàn)如圖5所示的對(duì)話框.將名字中的系統(tǒng)默認(rèn)文件名prt0001改為PGMT,單擊【確定】按鈕,系統(tǒng)出現(xiàn)如圖6所示主工作界面和“菜單管理器”對(duì)話框.

圖5　新建對(duì)話框圖　圖6　工作界面對(duì)話框

單擊【模型】→【草繪】按鈕,出現(xiàn)如圖7所示的對(duì)話框.

選擇RIGHT平面為草繪平面,單擊【草繪】→【草繪視圖】按鈕,進(jìn)入草繪界面.草繪完成凸模截面,點(diǎn)擊工具條的【草繪】,出現(xiàn)對(duì)話框8，點(diǎn)擊【√】確定.(因?yàn)橥鼓＝孛鎸?duì)稱,故只繪制一半圖形)即得1617印涂鋁套沖壓拉深凸模的縱截面圖,大端￠30×67,小端￠20×29.[3]

圖7　草繪對(duì)話框　圖8　草繪結(jié)束對(duì)話框

第二步：用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建1617印涂鋁套沖壓拉深凸模三維外輪廓.單擊【模型】→【旋轉(zhuǎn)】,選擇Z軸為旋轉(zhuǎn)軸,選擇如圖9所示對(duì)話框,調(diào)整參數(shù),單擊【√】確定,即完成凸模的三維外輪廓.

圖9拉伸選項(xiàng)對(duì)話框

第三步：用拉伸特征創(chuàng)建1617印涂鋁套沖壓拉深凸模的推件孔.單擊【模型】→【草繪】,出現(xiàn)圖7所示的草繪對(duì)話框,選擇凸模大端面作為草繪平面;單擊【模型】→【圓】,在凸模大端面上繪制￠20圓,在圖8所示的對(duì)話框中單擊【√】確定;單擊【模型】→【拉伸】,出現(xiàn)如圖9所示的對(duì)話框,調(diào)整參數(shù),單擊【√】確定;即完成大端推件孔￠20×53的造型.同理可得小端推件孔￠13×43.[4]294

第四步：用圓角特征創(chuàng)建1617印涂鋁套沖壓拉深凸模大端、小端兩處倒角.單擊【模型】→【倒圓角】,選擇￠30外圓柱面及其凸模端面倒R0.5圓角,單擊【√】確定;單擊【模型】→【倒圓角】,選擇￠13外圓柱面及其上端面倒R1圓角,單擊【√】確定;即完成1617印涂鋁套拉深凸模的建模工作.[5]如圖10所示

圖10　1617印涂鋁套拉深凸模

3.31617印涂鋁套沖壓拉深凹模的建模

凹模的漏料孔有較小的錐度,零件圖上是用尺寸標(biāo)注其錐度的,若用拔模斜度作孔,需經(jīng)反三角函數(shù)計(jì)算角度,必然影響其精度.所以采用旋轉(zhuǎn)特征,包括凹模型孔和漏料孔一次成型,對(duì)造型比較有利.

第一步：繪制1617印涂鋁套沖壓拉深凹模的縱截面.單擊工具條【新建】按鈕,出現(xiàn)如圖5所示的對(duì)話框.將名字中的系統(tǒng)默認(rèn)文件名prt0001改名為PGMA,單擊【確定】按鈕,系統(tǒng)出現(xiàn)如圖6所示主工作界面和“菜單管理器”對(duì)話框.單擊【模型】→【草繪】按鈕,出現(xiàn)如圖7所示的對(duì)話框,選擇RIGHT平面為草繪平面,單擊【草繪】→【草繪視圖】按鈕,進(jìn)入草繪界面.草繪凹模截面,點(diǎn)擊如圖8所示的【√】確定.(因?yàn)榘寄＝孛鎸?duì)稱,故只繪制一半圖形)即得1617印涂鋁套沖壓拉深凹模的縱截面圖,外形￠100×13,凹模型孔￠30.76×5,漏料孔錐度為8:0.5,如圖11所示.[4]196

圖11　1617印涂鋁套沖壓拉深凹模的縱截面圖

第二步：用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建1617印涂鋁套沖壓拉深凹模輪廓及凹模型孔和凹模漏料孔.單擊【模型】→【旋轉(zhuǎn)】,選擇Z軸,點(diǎn)擊如圖9所示的【√】確定.

第三步：用孔特征創(chuàng)建1617印涂鋁套沖壓拉深凹模的連接￠7孔.單擊【模型】→【孔】,出現(xiàn)如圖12所示的對(duì)話框;

圖12　孔特征對(duì)話框

圖13　放置方位對(duì)話框

單擊【放置】,選擇凹模上表面為放置平面,出現(xiàn)如13圖所示的對(duì)話框.在類型處選擇徑向.調(diào)整3-￠7孔的形狀尺寸和位置尺寸,點(diǎn)擊如圖9所示的【√】確定.即完成3個(gè)均布的￠7通孔.

第四步：用拉伸特征創(chuàng)建三個(gè)沉頭孔.單擊【模型】→【草繪】,在圖7所示的草繪對(duì)話框中,選擇凹模上表面面作為草繪平面;單擊【模型】→【圓】,在凹模上表面與3-￠7孔同心處繪制3-￠11,單擊如圖9所示的【√】確定;單擊【模型】→【拉伸】,調(diào)整沉頭孔深度,使之為6mm,單擊如圖9所示的【√】確定;即完成凹模的建模,如圖14所示.[4]87

圖14凹模零件

3.4凸模、凹模裝配組件的建模

第一步：?jiǎn)螕艄ぞ邨l【新建】按鈕,出現(xiàn)如圖5所示的對(duì)話框.選擇“裝配”,將名字中的系統(tǒng)默認(rèn)文件名prt0001改名為PGM,單擊【確定】按鈕;

第二步：?jiǎn)螕簟灸Ｐ汀俊窘M裝】,導(dǎo)入凹模零件,單擊【元件放置】→【√】確定;

第三步：?jiǎn)螕簟灸Ｐ汀俊窘M裝】,導(dǎo)入凸模零件;單擊【元件放置】,出現(xiàn)如圖15所示對(duì)話框;

圖15　元件放置對(duì)話框

選擇“重合”,用凸模、凹模軸線重合的思路,粗裝凸模、凹模;然后用鼠標(biāo)點(diǎn)住凸模下端中心點(diǎn),移動(dòng)凸模適當(dāng)距離,【√】確定.即完成凸模、凹模裝配組件的建模工作.如圖16所示.[6]

圖16　凸模、凹模組件

參考文獻(xiàn)：

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[3] 孟婷婷.Proe軟件在高職高專機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011(23)：38-42.

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[5] 郭松.Pro/E項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)教材[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009：97.

[6] 焦杰. 淺析Proe軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的綜合應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015(2)：153.

[責(zé)任編輯范藻]

Modeling Technique Study of Working Part Parameterization of

Deep Drawing Mould of Printed Aluminum Cover Based on POR/E

XIAN Xiaohong

(Mechanical Engineering Department of Sichuan Vocational and Technical College, Suining Sichuan 629000, China)

Abstract:By the example of the working part parameterization process of No. 1617 aluminum cover stamping mould from Sichuan Longxin Technique Limited Cooperation, the paper introduces the way of making terrace die and concave die under the condition of POR/E, the way of mould assembling and the practical technique and experiences of parameterization.

Key words:POR/E; stamping mould; making mould