典型弯曲冲压件多工位级进模设计

苏 君，黄建娜，刘松林

SU Jun, HUANG Jian-na, LIU Song-lin

（河南工业职业技术学院 机械工程系，南阳 473009）

0 引言

多工位级进模是冷冲模的一种，属于技术密集型模具，是当前冲模发展方向之一，随着产品向精密化和复杂化发展，产品零件也日益复杂，级进模的工位数随之增加，精度要求提高，寿命要求更高，这对级进模的设计技术就提出了新的要求。

PDW（Progressive Die Design）模块是一个基于UG的三维级进模CAD系统，PDW优化了冲模设计过程，极大地提高冲压级进模设计效率。利用PDW可以进行毛坯生成、坯料排样、废料设计、条料排样、模架设计、冲孔设计和让位槽设计，而且提供大量的标准部件库和一个钣金零件的识别模块，从而加快了模具设计的速度。

1 设计过程

1.1 工艺分析及三维实体造型

工件为一U形弯曲件，材料为08钢板，厚度2.5mm，大批量生产，未注公差尺寸为IT12级。工件为典型的U形件，具有落料、冲孔、弯曲等成形工艺，尺寸不大，适合用级进模生产。根据提供的二维图，应用NX6.0软件的钣金模块，先后用拉伸、镜像和倒角等命令，完成三维造型如图1所示。

1.2 工件CAE分析

图1 工件三维模型图

板料成形过程中，方形孔靠近折弯线，弯曲后孔的形状是否合格，需要分析，同时弯曲后会引起的回弹、起皱和破裂等问题。冲压过程也是一个复杂的多体接触的力学分析问题，单凭经验很难预先估计，问题只有在模具加工以后才能暴露出来，给模具调试造成极大困难，甚至导致模具报废。使用FASTAMP软件进分析工件，计算变薄、应力、应变和回弹。分析的步骤为：抽取片体-设置材料-网格划分-选择边界-设置方向-计算分析，经分析弯曲后能够达到技术要求。零件的网格划分如图2所示。

图2 零件网格划分

1.3 排样设计

采用废料直排，如图7所示，共有10个工步，1）切边；2）冲方形孔；3）切边；4）切边；5）空工位；6）铆合；7）空工位；8）折弯；9）空工位；10）切断。模具采用导正销定位，步距为49mm。整个排样过程是应用PDW完成的，分别用到项目初始化、毛坯生成器、废料设计、条料排样设计等功能。设计结果分别如图3～图7所示。

图3 产品展开

图4 毛坯排样

图5 废料设计

图6 条料排样

图7 条料仿真三维图

1.4 总压力及压力中心

冲压材料为08钢板，系统自动计算出总压力为12330.4209N，压力中心坐标为（-158.8708，-0.7221）。计算结果如图8所示。

图8 压力中心

1.5 模具设计

1.5.1 模架设计

目录：DB—UNIVERSAL1；

类型：8 PLATES；

规格：6040，PL=600，PW=400，DP_ h=25，SP_ h=20，其他系统默认设置。调入模架如图9所示，还可以对此模架进行分割。

图9 模架图

1.5.2 凸、凹模设计

利用冲裁镶块设计、功能组件、腔体设计等功能完成凸凹模的设计。圆孔凸模采用圆形带台阶的固定方法的标准凸模，异形孔凸模采用吊耳形式固定，弯曲凸模和局部成形凸模，采用直通式结构，易于加工，且用内六角螺丝固定在上固定板上。采用整体式凹模，决定采用易于漏料的锥形刃口，刃口内壁磨损较慢，异形冲裁孔的凹模孔均采用线切割机床加工。设计完成的凸模、凹模结构如图10所示。

图10 凸凹模的结构图

1.5.3 定位装置

根据其结构是级进模，采用导料板导料，导正销定位，上模设置了3个导正销，采用工艺孔5.0mm作为导正孔，根据料厚确定销的直径为4.96mm。

1.5.4 卸料装置

采用卸料性能较好的弹性卸料装置，卸料板其平面外形尺寸等于下模板，厚度取下模板的0.6倍，为12mm，与凸模的单边间隙取0.1mm，卸料螺钉和弹簧的值根据卸料力计算，并选取标准件即可。

1.5.5 抬料装置

为了顺利完成送料，因为本工件有弯曲工序，需设置抬料装置。因此采用了4组两用浮升销，分布在条料的两边，间距为步距49mm，固定在下模板上，下面有弹簧和止浮螺丝，可以上下活动。

从PDW中快速地加入模架部分，凸模、凹模，定位装置、抬料装置和卸料装置等。得到模具的三维模型图，如图11所示。

图11 整套模具的三维装配图

2 结束语

应用UGNX的PDW模块进行级进模设计，十分方便快捷。其中钣金模块进行工件的三维结构设计，PDW模块支持工件的级进模设计的全过程。与传统的设计相比，该方法不仅提高了设计效率，避免产生设计错误，同时也方便产品的修改，并且保证了产品的质量，是一项应该大力推广的新技术。

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