级进模

级进模的计算机辅助设计实验指导书一、实验名称级进模的计算机辅助设计二、实验目的通过对模具设计系统模块应用，了解基于通用CAD系统平台进行模具设计专用模块开发的意义、原理及一般方法。了解参数化建模、装配建模、关联技术等对于模具CAD系统开发的重要意义。总结利用CAD软件进行模具设计的一般原理和方法，以及利用专用CAD系统模块进行模具设计的特点和优势。三、实验项目设置实验类型：设计型计划学时：6每组人数：1-2主要设备：软件UGNX4.0/UGPDW所在实验室：材料学院机房四、预备知识熟悉NX图形界面的基本功能，并掌握NXModeling和Assembly的基本概念。五、背景知识级进模又称多工位级进模、连续模、跳步模，它是在一副模具内，按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件的加工。级进模的设计内容主要包括冲压工艺设计和模具结构及零件设计两大部分。冲压工艺设计的任务是依据钣金零件的形状特点确定冲压成形工序，保证在经济和技术上的合理性，而模具结构及零件的设计则是根据冲压工艺设计结果，确定可实现冲压工艺要求的模具总装结构和具体零件形状，保证模具的可制造性、可装配性，并能有效地工作。在级进模设计过程中，不仅需要考虑成形工艺的可行性、模具的可加工性以及模具的强度等，而且还要考虑模具与条料在工作过程中是否会产生干涉等问题，对设计人员要求较高。目前，一副中等复杂程度级进模的设计，一般需要1个月左右的时间才能完成。PDW系统（多工位级进模向导）建立了一套完整的级进模设计环境，封装了模具设计专家知识，提供了丰富的模架库、镶件库和标准件库，采用了关联设计技术，使得设计流程的上、下游间紧密关联。设计便捷，修改灵活，从而极大地提高了级进模的设计效率。板金构型创建板金零件条料排样条料初始化工艺布置工位调整工程初始化创建新工程打开旧工程毛坯排样插入毛坯旋转毛坯设定步距确定料宽废料设计整体废料废料分割搭边设计过切设计模具结构凸凹模设计标准件设计让位槽设计模架设计开孔设计二维工程图工艺库结构库材料性能设计规则经验公式冲压信息功能组件标准零件标准模架标准图纸特征重构特征识别特征重构是否UG板金特征否是特征预定义定义冲压工艺特征压力中心计算自动计算交互计算模具总成物料清单部件工程图图1PDW设计流程图五、实验步骤及操作指导以下将同过一个零件实例，展示利用PDW模块设计级进模的大致过程图2设计零件实例1启动PDW工具条启动UGNX4.0，点击右上角的start，选择AllApplications-ProgressiveDieWizard，即可调出PDW工具条图3启动PDW工具条图4PDW工具条2工程初始化在PDW工具条上选择按钮，会弹出工程初始化对话框。在对话框上选择New分页。点击InsertPart,插入钣金零件；在ProjectPathandName里输入工程文件夹的路径；在PartMaterial中选择零件的材料，这里选择08钢。点击OK即生成一个PDW工程。图5工程初始化对话框3工艺预定义与零件的展开工艺预定义是一个可选的步骤，在这个例子中将用来定义几个折弯的工艺路线。点击按钮，弹出工艺预定义对话框。对话框左边的列表中显示了未定义特征，右边的列表将显示定义过的特征。选择零件尾部的Z型折完，在零件中是两个FLANGE特征。点击对话框中间的LoadFromStandardLibrary图表，进入工艺信息对话框。在右上角的下拉列表中选择所要定义的工艺Z_bend。在SubProcess列表中选择折弯的工艺路线，这里选择ZBend1,即将Z型折弯一步冲出。在下面的折弯参数列表中，也可以根据需要修改折弯的参数，如折弯圆角半径，折弯K系数。这个例子中将采用默认值。图6工程预定义对话框图7工艺信息对话框另外的两个FLANGE特征，即两侧的折弯分别定义成普通的90°折弯，也选用一次成型的工艺。点击按钮，弹出毛坯展开对话框。在Create分页中点击UnformParts按钮，再选择一个以后和凸模接触方向上的面，即可展开毛坯。图8毛坯展开对话框图9毛坯的展开4毛坯排样和废料分割点击按钮，弹出条料排样对话框。点击InsertBlank按钮，选择一个毛坯，根据下面的对话框设置参数。Rotate为-90°，Pitch(步距)为100，Width(条料宽度)为120。图10调料排样对话框Insert旁边的CopyBlank按钮用来插入多排的排样，进行多列的设计，这个例子中的排样采用单列直排，所以就不用复制多个毛坯了。图11毛坯排样图在毛坯排样之前进入Modeling模式，进行废料分割线的绘制。图12废料分割线中间两条水平的分割线之间绘制一个圆，用于以后定义导正孔。点击按钮，弹出废料分割对话框。在Define分页下，选择处于最外面的4条分割线，然后选择Apply按钮，生成废料的整体轮廓。图13废料分割对话框Define分页图14废料完整轮廓图15废料分割对话框Edit分页在Split按钮下，点击SelectaScrap按钮，然后在排样图中选择一块较大的废料，再点击SelectSplittingCurves按钮，选择分割线，然后点击Apply按钮，即可将一块较大的废料根据分割线分成两块废料。重复以上操作，直至整快废料沿所有的分割线都分割完毕为止。回到Define分页，选择ByEdges/Curves,更改废料类型为Piloting，选择两个废料之间的那个圆，单击Apply按钮，这样导正孔就创建了。图16废料分割对话框Add-Ons分页选择Add-Ons分页，进行废料的搭接设计。在类型列表中选择Overlap；单击按钮，选择一块废料；单击按钮，选择一个依付边；输入搭接的宽度；单击Apply按钮，生成废料的搭接。图17废料设计结果5条料的排样点击按钮，弹出条料排样对话框。在Initialization(初始化)分页下，将TotalStation(总工步数)设为14，其余采用默认设置，单击Apply按钮，进行条料排样初始化。初始化完成之后进入Process分页，进行工步的安排。在该分页的工艺特征列表中，系统自动将定义的各工艺特征和废料列入进去。然后通过交互地设定每一个工艺特征和废料的工位，系统就会自动地在条料上生成相应的工艺特征形状。图18条料排样对话框Process分页在Process分页中，上面的列表显示的是工步安排前的工艺特征，下面的列表显示的是工步安排好以后的工艺特征。中间向上的箭头按钮表示可以将上面列表中的已经选择好工位的工艺特征移到下面的列表中，向上的箭头按钮则反之。当所有的工艺特征都移动到下面的列表之后，工艺的安排也就完成了。具体的各工艺特征能的工位安排如上图所示。图19条料排样结果条料排样完成后可以进入Simulation分页进行整个工艺流程的仿真。条料排样的仿真有3种方式：Entire(全部方式)把某一类的工序，从头到尾全部模拟出来。Simple(简单方式)是在条料上把所有废料从当前工步列到第一个工步上。Selected(选择方式)让用户有选择地仿真一些工序，并可以指定终止工位。在这个例子中，将采用Entire方式进行仿真，单击Apply进行仿真。图20条料排样仿真结果6工艺力的计算单击按钮，弹出工艺力的计算对话框。图21工艺力计算对话框在本实例中采用自动计算。在左边的工序列表中选择一个或多个工序。单击按钮。如果计算成功，工序特征就从左边列表发放到右边列表。在右边列表中选择一个或多个工序特征后，可以在对话框中看到它的计算结果。其中包括冲压力、压边力、冲裁周长、力心等。7模架设计(1)插入模架单击按钮，弹出模架设计对话框，进行模架设计工作。图22模架设计对话框在Catalog中选择DB_UNIVERSAL1模架库，模板树选为9，如上图所示。各块模板的长宽会按照条料的排样自动调整到符合要求的尺寸，各模板的厚度先按照默认值。单击Apply按钮，插入模架。图23模架插入模架之后需要校合模板厚度是否符合设计要求，按照需要进行调整。将视角切换到主视图，观察凹模板(DP)厚度是否满足零件成型的需要，在本例中需要将凹模板厚度从25mm改为40mm才能满足要求。图24模板厚度调整之前图25模板厚度调整效果(2)导柱设计在模架对话框中切换至零件组设计(ComponentSets)，单击插入导柱导套(LoadGuidePost/Bush)按钮，进入标准件设计管理界面(StandardPartManagement)，在下拉菜单(Catalog)中我们可以看到全球很多知名标准件厂商的产品目录都包含于系统之中。选择MISUMI_GUIDE_MM，我们看到很多不同类型的导柱导套，根据设计需要，我们将调入4个BSPK导柱。在列表中选择BSPKSet。图26标准件设计管理界面进入Dimension界面，编辑A和B参数即4个导柱的相对位置，这里A=1200,B=240，另外TOPZ设为-90。单击Apply，插入导柱但并不对出当前对话框。插入导柱后要编辑单个导柱的尺寸参数。在不对出标准件设计管理界面的情况下，在绘图区选择导柱组中的任何一个导柱，整个零件均高亮显示，并出现成组编辑或单个编辑对话框，如图26所示。图27导柱组尺寸编辑选项选择单个编辑(EditThisOne)编辑导柱的外型尺寸。这里主要是为了调整导柱的长度使之上下两个表面都在固定在上下模座之中，这里长度L设为200。图28导柱组设计效果(3)导套设计在标准件设计界面中的Catalog中，还是选择MISUMI_GUIDE_MM；在列表中选择导套组VGBHSet；切换至尺寸(Dimension)编辑界面。为了使导套的上表面与上模座的上表面重合，通过计算几块模板的厚度相加，将TOPZ值设为117；选择导套尺寸A,单击对话框下面饿“零件间表达式关联”(InterpartExpressionLink)按钮；在零件列表中选择导柱组为prj_mi_bspk_set_039，然后在尺寸列表中选择prj_mi_bspk_set_039零件的尺寸A=1200。确认之后则建立了导套组与先前设计的导柱组在尺寸A之间的关联，即导套组尺寸A等于导柱组尺寸A，并且这种关联是紧密的，如果导柱的A尺寸发生变化，将触发导套组的尺寸自动更新。同样的，建立导套组尺寸B与导柱组尺寸B之间的关联。在选择“编辑单个零件”(EditThisOne)之后，在其他的一些尺寸也可以类似的进行尺寸关联：建立导套内径与导柱外径的尺寸关联；编辑导套的外径OUT_DIA=INNER+16P；建立导套长度L与TP板厚度的尺寸关联。单击Apply按钮，驱动模型更新并完成导套设计。图29模架导套导柱最终设计效果8凸凹模设计8.1冲裁凸凹模设计单击按钮，弹出冲裁组件设计对话框。图30冲裁组件设计对话框8.1.1设计圆孔标准冲头单击SelectScraps按钮，在条料上选择废料。单击LoadStandardPunch按钮。在StandardPartManagement对话框中有许多标准冲头选项，这里选择P9(Circularpunch)，编辑好尺寸，调入此标准凸模。如果以后要修改标准冲头的尺寸，首先单击LoadStandardPunch按钮，然后在绘图区选择要修改的标准冲头，最后在StandardPartManagement对话框的Dimension页中修改标准冲头的尺寸。图31标准冲头的StandardPartManagement8.1.2用户自定义冲头首先还是要激活SelectScraps按钮,选择一块或多块废料。由于可以选择多块废料。用户可以通过选中CreateONEPunchForAllSelectedScraps复选框将多个冲头放在一个组件中。CreateONEPunchForAllSelectedScraps复选框默认为关闭。单击CreateUserDefinedPunch按钮，然后单击Apply按钮，会根据废料的形状生成直通型的异型冲裁凸模。8.1.3设计冲裁凹模镶件所有自定义的异型冲裁凸模需要设计凹模镶件作为冲裁的凸模。设计冲裁凹模，首