傳統(tǒng)普通沖裁模具通常采用三維CAD軟件進(jìn)行總裝圖及零件圖的設(shè)計,或者采用三維軟件對模具的每個零件進(jìn)行三維建模,最后逐個零件裝配的方法。以上方法通常效率低,成本高,不能適應(yīng)當(dāng)前模具設(shè)計要求。本文結(jié)合大量沖壓模具設(shè)計及NX三維軟件應(yīng)用的經(jīng)驗,利用NX三維軟件級進(jìn)模設(shè)計模塊(PDW)及參數(shù)化創(chuàng)建沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫的知識進(jìn)行普通沖裁模具設(shè)計。
圖1零件為墊片沖壓件,材料為08鋼,料厚1mm,批量生產(chǎn)。下面就以此件沖孔落料級進(jìn)模設(shè)計為例介紹基于NX三維軟件的普通沖裁模具設(shè)計的方法。
一、工藝設(shè)計
1.工藝分析
圖1墊片沖壓件包括落料、沖孔兩道基本工序,由于產(chǎn)品需要批量生產(chǎn),為提高生產(chǎn)效率通常采用級進(jìn)模或復(fù)合模沖裁,又因為如果采用復(fù)合模凸凹模的壁厚小于允許的最小壁厚,所以圖1墊片沖壓件通常采用沖孔、落料級進(jìn)沖壓。
圖1 墊片沖壓件
2.工藝排樣及仿真
首先利用NX三維軟件的鈑金模塊或建模模塊完成圖1墊片沖壓件的三維造型設(shè)計,為利用NX三維軟件級進(jìn)模設(shè)計模塊(PDW)進(jìn)行模具設(shè)計做準(zhǔn)備。點擊【開始】→【所有應(yīng)用模塊】→【級進(jìn)模向?qū)А浚瑥棾?ldquo;級進(jìn)模向?qū)?rdquo;工具條,如圖2所示。點擊【初始化項目】→【確定】完成模具設(shè)計項目新建(要求編輯材料數(shù)據(jù)庫,將08鋼抗剪強度shear_strength修改為300MPa)。
圖2 “級進(jìn)模向?qū)?rdquo;工具條
點擊【毛坯生成器】彈出“毛坯生成器”對話框,點選“選擇毛坯體”,選擇初始化后零件表面為固定表面,點擊【確定】完成毛坯創(chuàng)建。
點擊【毛坯布局】彈出“毛坯布局”對話框如圖3所示,按圖3進(jìn)行設(shè)置,點擊【確定】完成毛坯布局如圖4所示,由此設(shè)置了排樣的寬度和級進(jìn)的步距,計算出材料利用率為55.13%。
圖3 “毛坯布局”對話框
圖4 毛坯布局
點擊【廢料設(shè)計】彈出“廢料設(shè)計”對話框如圖5所示,在“方法”中選擇“孔邊界”,點擊【應(yīng)用】完成沖孔廢料設(shè)計,為沖孔凸模、凹模等相關(guān)設(shè)計做準(zhǔn)備;在“方法”中選擇“封閉曲線”,工位號為“3”,廢料類型選擇“沖裁”,選擇圖4中間毛坯的外輪廓曲線,點擊【應(yīng)用】完成落料廢料設(shè)計,為落料凸模、凹模等相關(guān)設(shè)計做準(zhǔn)備;在“方法”中選擇“更改類型”,選擇以創(chuàng)建的沖孔廢料,廢料類型選擇“導(dǎo)正孔”,點擊【確定】完成沖孔廢料類型更改,為導(dǎo)正銷設(shè)計做準(zhǔn)備。廢料設(shè)計如圖6所示。
圖5 “廢料設(shè)計”對話框
圖6 廢料設(shè)計
點擊【條料排樣】,設(shè)置工位號為3,鼠標(biāo)右鍵點擊“條料排樣定義”,點擊“創(chuàng)建”后進(jìn)入草圖環(huán)境適當(dāng)修改完成如圖7所示工藝排樣,第一工位沖孔,第二工位為空工位,目的為增加凹模壁厚,提高模具壽命,第三工位為落料。鼠標(biāo)右鍵點擊“條料排樣定義”,點擊“仿真沖裁”完成如圖8所示工藝仿真。
圖7 條料排樣
圖8 工藝仿真
3.計算沖壓力及壓力中心
為選擇沖壓設(shè)備和計算壓力中心,點擊圖2中的【沖壓力計算】彈出“沖壓力計算”對話框如圖9所示,選擇沖孔、落料工藝,點擊“計算”,系統(tǒng)自動計算出總的沖壓力為55515.4N,卸料力為2643.6N,壓力中心坐標(biāo)為(36.6,0,0),如圖10所示。
圖9 “沖壓力計算”對話框
圖10 壓力中心
二、模具設(shè)計
1.添加模架
點擊圖2中的【模架】彈出“模架管理”對話框,設(shè)置目錄:UNIVERSALSIMP。板數(shù)量:Type_2。到模架邊緣的距離:-23.4。
詳細(xì)信息:PL=120,PW=100,TBP_h=6,PB_h=0,BP_h=12.5,GP_h=6,BBP_h=0,GAP2=20,其它默認(rèn)設(shè)置,點擊【確定】完成模架添加。
2.凸模、凹模及漏料孔設(shè)計
點擊圖2中的【沖模設(shè)計設(shè)置】彈出“沖模設(shè)計設(shè)置”對話框,設(shè)置如下,其他默認(rèn)設(shè)置,點擊【確定】完成“沖模設(shè)計設(shè)置”。
PUNCH PENETRATION=0.5mm
PUNCH BP CLEARANCE=0.1mm
DIE PUNCH CLEARANCE=0.05mm
SLUG HOLD OFFSET2=2mm。
圖11 模架
點擊圖2中的【沖模鑲塊設(shè)計】彈出“沖模鑲塊設(shè)計”對話框如圖12所示,依次選擇【凸模鑲塊】→【落料廢料】→【凸模和凹模間隙:恒定】→【偏置側(cè):凸模側(cè)】→【創(chuàng)建用戶定義凸模】,完成落料凸模設(shè)計。同上依次選擇【凸模鑲塊】→【沖孔廢料】→【凸模和凹模間隙:恒定】→【偏置側(cè):凹模側(cè)】→【標(biāo)準(zhǔn)凸模】,彈出“標(biāo)準(zhǔn)件(凸模)管理”對話框,詳細(xì)信息設(shè)置為:D=13mm、B=30mm,其他默認(rèn)設(shè)置,依次完成2個沖孔凸模設(shè)計。凸模設(shè)計結(jié)果如圖13所示。
圖12 “沖裁鑲塊設(shè)計”對話框
圖13 凸模、凹模型腔廢料孔設(shè)計
如圖12所示,在“沖模鑲塊設(shè)計”對話框中依次選擇【凹模型腔廢料孔】→【落料廢料】→【落料型腔H=6mm】→【凸模和凹模間隙:恒定】→【偏置側(cè):凸模側(cè)】→【創(chuàng)建凹模型腔廢料孔】,完成落凹模型腔廢料孔設(shè)計。同理完成2個沖孔凹模型腔廢料孔設(shè)計。凹模型腔廢料孔設(shè)計結(jié)果如圖13所示。
點擊圖2中的【腔體設(shè)計】彈出“腔體”對話框,選則“減去材料”模式,依次選取凸模固定板(pp板)、卸料板(bp板)、凹模板(dp板)和下模板(xmb)為目標(biāo)體,依次選取上面設(shè)計的落料沖孔凸模、凹模型腔廢料孔組件為刀具體,點擊【確定】完成凸模固定板孔、卸料板孔、凹模孔、漏料孔的設(shè)計。
3.標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計
點擊圖2中的【標(biāo)準(zhǔn)件】彈出“標(biāo)準(zhǔn)件管理”對話框,分別選擇Screw(螺栓)、Dowelpin(銷釘)和Spring(彈簧)標(biāo)準(zhǔn)件,按設(shè)計要求設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù),選擇放置方法參考有關(guān)設(shè)計資料完成如圖14所示的標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計。
圖14 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計
4.定位零件設(shè)計
定位零件包括始用擋料銷2個、固定擋料銷1個、導(dǎo)正銷2個,以上定位零件屬于標(biāo)準(zhǔn)件,可利用NX三維軟件的參數(shù)化建模功能創(chuàng)建其三維模型庫,利用NX三維軟件的裝配功能添加模具相應(yīng)位置,通過【腔體設(shè)計】等完成定位零件安裝孔、槽的設(shè)計。定位零件設(shè)計如圖15所示。
圖15 定位零件設(shè)計
至此,基于NX三維軟件的墊片普通沖裁模具設(shè)計基本完成,完整的3D設(shè)計圖如圖16所示。另外,點擊圖2級進(jìn)模設(shè)計工具條中【物料清單】、【圖樣自動化】可自動創(chuàng)建模具二維工程總裝圖、零件圖及各個模板上的孔表及模具零部件清單(BOM表),為實際生產(chǎn)提供材料,具體方法可參考有關(guān)資料,此處不再贅述。
圖16 模具三維轉(zhuǎn)配總圖
三、結(jié)語
以上基于NX三維軟件的墊片普通沖裁模具設(shè)計僅僅簡單介紹了設(shè)計步驟與方法,一些細(xì)節(jié)內(nèi)容因篇幅限制沒能詳細(xì)介紹。就以上模具而言,要快速、高效且高質(zhì)地完成其設(shè)計要求,設(shè)計人員還必須具備模具設(shè)計的基本知識和豐富的實踐經(jīng)驗,能夠熟練掌握NX三維軟件不同模塊的應(yīng)用與實踐。
另外,在掌握了以上基于NX三維軟件的墊片級進(jìn)模具設(shè)計的步驟與方法后,可以舉一反三嘗試?yán)肗X三維軟件進(jìn)行單工序沖裁模、復(fù)合沖裁模、彎曲模及拉伸模等不同類型冷沖模具的設(shè)計,達(dá)到提高設(shè)計效率、質(zhì)量,降低成本的目的。
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