周國偉

摘 要：Progress Die Wizard（級(jí)進(jìn)模向?qū)В┦羌捎贜X軟件針對(duì)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的一個(gè)專業(yè)應(yīng)用模塊，結(jié)合傳統(tǒng)

的沖壓模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將沖壓零件的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)理論通過智能自動(dòng)化進(jìn)行整合，使其具有較完善的自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力。

關(guān)鍵詞：沖壓零件；多工位級(jí)進(jìn)模； Progress Die Wizard ；彈性護(hù)片

0.引言

多工位級(jí)進(jìn)模是一種冷沖壓模具，在一套模具上金屬條料經(jīng)過不同工位完成一系列沖裁、彎曲等工藝，無論零件形狀多么復(fù)雜，都可在一套模具上完成沖制。傳統(tǒng)的沖制，完成每一道工序或工藝都需要相應(yīng)的模具，無法確保質(zhì)量，提高效率，降低成本?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多工位級(jí)進(jìn)模自動(dòng)化程度高于傳統(tǒng)沖制，已經(jīng)成為一種重要的加工手段。

下面以圖1為例基于Progress Die Wizard進(jìn)行多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。

1.零件分析

該零件是電動(dòng)工具上的一個(gè)彈性護(hù)片，在電池包拆裝過程中減小零件間的磨損，有一定的彈性。由圖1可知零件厚度為0.3mm，材料為SUS304，多次折彎，成形后的對(duì)垂直度、粗糙度都有要求。由于該零件需求量多，因此采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。

2.3D零件準(zhǔn)備及預(yù)處理

2.1 數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和處理

圖1零件3D模型是NX鈑金模塊設(shè)計(jì)的，可以直接進(jìn)行級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)。若是其他軟件設(shè)計(jì)的3D模型，使用直接展開工具識(shí)別3D模型上的折彎特性，將其轉(zhuǎn)化為NX鈑金零件。

2.2中間工步

圖1零件具有自由形狀彎曲特征，如圖3起始工位為⑤，完成①-④沖孔和廢料沖裁之后，在中間工步⑤-⑨相應(yīng)的工位中展開或折彎沖壓零件，設(shè)置折彎系數(shù)K和折彎角度，使零件在各工位中處于不同的成形狀態(tài)。也可利用分析可成形性-一步式進(jìn)行有限元分析獲得零件的平面輪廓，快速展開零件，也能得到厚度、應(yīng)力、應(yīng)變和回彈的分析數(shù)據(jù)，預(yù)測零件成形的可能性。分析得圖1零件展開后長×寬為28.28×12.54 。

2.3初始化模具設(shè)計(jì)

為了方便模具設(shè)計(jì)， 3D模型零件之間相關(guān)數(shù)據(jù)必須可以互通，這就需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的裝配結(jié)構(gòu)。初始化工具可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)溝通的框架，并且可以存儲(chǔ)工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的信息。

3.工藝設(shè)計(jì)

3.1毛坯排樣與廢料設(shè)計(jì)

沖制過程中從毛坯條料上沖裁掉多余廢料。零件自身封閉輪廓決定區(qū)域的為設(shè)計(jì)廢料，如圖2零件上的圓孔G區(qū)域。故意設(shè)計(jì)的搭邊，載體等為工藝廢料A-F區(qū)域，E區(qū)域?yàn)檩d體，其余為4個(gè)區(qū)域搭邊。工藝廢料決定著沖壓材料的利用率。設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮重疊、過切等問題。

3.2條料排樣與沖壓力計(jì)算

條料排樣就是對(duì)設(shè)計(jì)好的廢料指定沖裁的工位。如圖3把圖2設(shè)計(jì)好的廢料指定到不同的工位，定義送料方向?yàn)樽宰笙蛴遥骄酁?6mm，工位數(shù)為10及中間工步特征位置⑤-⑨；并進(jìn)行沖裁工藝仿真。依據(jù)材料性質(zhì)和公式計(jì)算出沖壓力大小，沖壓力中心坐標(biāo)。條料排樣也可以通過沖壓力的分布進(jìn)行。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1凸、凹模設(shè)計(jì)

圖3根據(jù)廢料形狀和所在工位設(shè)計(jì)沖裁的凸凹模、凹模型腔廢料孔。在中間工步的工位設(shè)計(jì)折彎及成形凸凹模鑲件。利用標(biāo)準(zhǔn)件也能進(jìn)行凸凹模及鑲件設(shè)計(jì)。

4.2模架和標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)

根據(jù)零件設(shè)計(jì)或選擇模架，考慮沖壓零件的質(zhì)量和工藝工步要求，模具的可靠性及壽命。Progress Die Wizard提供了大量模架、凸凹模組件及導(dǎo)柱，彈簧等標(biāo)準(zhǔn)件。根據(jù)自己需求調(diào)用模架和標(biāo)準(zhǔn)件，并進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和修改，如圖4選擇和修改后的模架與標(biāo)準(zhǔn)件。

4.3細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

條料經(jīng)過折彎和成形等工序，后續(xù)工位模板上必須設(shè)計(jì)讓位槽或空間，防止已成形的條料與模板產(chǎn)生干涉。在鑲件上設(shè)計(jì)傾斜或后角增加使用壽命，并使用螺釘、螺釘固定器等安裝固定鑲件。在相應(yīng)的模板上設(shè)計(jì)安裝槽用于安裝凸凹模以及創(chuàng)建的導(dǎo)柱，螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件。

5.模具驗(yàn)證及工程圖

通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉分析，檢查模具設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，并進(jìn)行修改，避免制造返工。檢查無誤的情況下將3D模型轉(zhuǎn)化為2D生產(chǎn)圖、裝配圖、組件圖；還可以制作物料清單。方便有關(guān)部門采購、生產(chǎn)、加工。

6.結(jié)論

利用Progress Die Wizard設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模具，不僅可以縮短模具過程設(shè)計(jì)周期、完善產(chǎn)品及模具分析、使傳統(tǒng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程變得簡單化，自動(dòng)化，智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]UG12.0沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程.北京：電子工業(yè)出版社，2018.

[2]成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.