实验二 级进模计算机辅助设计实验指导书new

1、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 UG NX 4.0/UG PDW 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NX Modeling和Assembly的基本概念。五

2、、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

3、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。 图1 PDW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UG NX4.0，点击右上角的start，选择All Applications-Progressive Die Wizard

4、，即可调出PDW工具条图3 启动PDW工具条图4 PDW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Insert Part,插入钣金零件；在Project Path and Name里输入工程文件夹的路径；在Part Material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

5、弯，在零件中是两个FLANGE特征。点击对话框中间的Load From Standard Library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Sub Process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Unform Parts按钮，再

6、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Insert Blank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Copy Blank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 在毛坯排样之后进入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

7、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Select a Scrap按钮，然后在排样图中选择一块较大的废料，再点击Select Splitting Curves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By Edges/Curves,更改废料类型为Piloting

8、，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Total Station(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

9、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

10、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

11、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

12、计在模架对话框中切换至零件组设计(Component Sets)，单击插入导柱导套(Load Guide Post/Bush)按钮，进入标准件设计管理界面(Standard Part Management)，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BSPK Set。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，另外设定合适的TOP Z值。单击Appl

13、y，插入导柱但并不退出当前对话框。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(Edit This One)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 VGBH Set；切换至尺寸(Dimension)编辑界面。为了使导套的上表面

14、与上模座的上表面重合，通过计算几块模板的厚度相加，将TOP Z值设为117；选择导套尺寸A,单击对话框下面的“零件间表达式关联”(Interpart Expression Link )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”(Edit This O

15、ne)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Select Scraps按钮，在条料上选择废料。单击Load Standard Punch按钮。 在Standard Part Management对话框中有许多标准冲头选项，这里选择P9(Circular

16、 punch)，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Load Standard Punch按钮，然后在绘图区选择要修改的标准冲头，最后在Standard Part Management对话框的Dimension页中修改标准冲头的尺寸，由于标准冲头的尺寸值不是自动识别出来的，因此需要手动的去识别。图31标准冲头的Standard Part Management 8.1.2用户自定义冲头首先还是要激活Select Scraps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Create ONE Punch For All Selected Scra

17、ps复选框将多个冲头放在一个组件中。Create ONE Punch For All Selected Scraps复选框默认为关闭。 单击Create User Defined Punch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，首先还是要通过按钮，选择废料。然后单击Load Die Insert，弹出Standard Part Management对话框，如图8-3所示，选择凹模的类型。这里选择Piecing Die Insert。图32 凹模镶件标准件管理对

18、话框 要编辑凹模镶块的尺寸，首先单击Load Die Insert按钮，然后在图形窗口中选择要修改尺寸的凹模镶块，最后在对话框中的Dimension页中编辑镶块的大小。图33 冲裁凸模与凹模镶块 在本例中的镶块尺寸都需要修改，以上图图33的废料冲裁为例。默认尺寸的凹模镶块明显尺寸偏小。图34凹模镶件的尺寸修改 该凹模镶件的尺寸如上图34做修改，长度L=88,宽度W=75，num_row=2使固定螺钉的数量由2个增加到4个。图35 修改后的凹模镶件 8.1.4 设计凹模孔和落料孔单击Create Die Cavity and Slug Hole ,Piercing Insert Design对话

19、框的下部显示出如图36的选项，其中包括Tape Angle Cavity Type和Step Cavity Type等选项。在两个复选框分别控制BBP和DS板上落料孔的数量。For each scrap复选框选中，所选的废料在BBP和DS板上分别生成各自的落料孔。将参数A改为-2。单击Apply完成开孔设计。图36 凹模孔和落料孔设计控件 8.2 弯曲凸凹模设计 在PDW工具栏中点击Insert Group Design按钮，在弹出的对话框中选择Bending，进入折弯设计分页。图37 Bending页 8.2.1 L型90折弯凸模设计 在Bending Type中选择第一个L型折弯;单选框选

20、择Bending Punch,单击Select Bend Area按钮,选择弯曲的圆柱面，弯曲内圆柱或外圆柱面都可以。 选择完圆柱面之后，单击Load Bend Insert按钮，打开弯曲组件设计对话框。 在对话框左上的列表中选择Bend Down Punch,凸模会根据你所选择的圆柱面生成符合要求的尺寸，单击OK，完成弯曲组件的调入。图38 L型弯曲的Standard Part Management 8.2. 2 Z型折弯凸凹模设计 在Bending页的Bending Type中选择第三个Z型折弯。在下面的单选框中先选择ZBending Punch进行弯曲的凸模设计。 单击Select Be

21、nd Area按钮，选择Z型折弯上的所有的弯曲圆柱面，再单击按钮，打开弯曲组件设计对话框。 在对话框左上的列表中选择Z Bend Down Punch，然后确认插入组件。 通过观察可以发现在本例中，刚插入的Z型弯曲凸模的方向位置都有偏差。 首先选择Insert Group Design对话框的Tool页，然后选择需要调整方位的Z型折弯凸模，然后点击Rotate旋转按钮，在弹出的对话框中选择Angle按钮，输入转动的角度90，确认之后凸模进行了90度的旋转。 在NX的菜单中选择Analysis-Distance,进行距离的测量。选择凸模刃口中红色的平面与弯曲上侧面两个圆柱面之间的平面。 获得这两

22、个面之间的距离值。然后再回到Tool页中，选择凸模，点击Reposition按钮，在弹出的对话框中选择Delta,然后在DYC中输入刚刚测量到的距离值，注意正负方向。 接着测量凸模下表面与第二个折弯弯边上表面的距离。然后回到Insert Group Design对话框的Bending页，点击按钮进入凸模的编辑界面，选择要编辑的Z型凸模。在Dimension页中修改Z参数，在原来的基础上加上刚才测量到的距离值。 至此完成Z型弯曲凸模的设计。图39 Z型弯曲凸模的Standard Part Management图40 凸模刃口与折弯的偏差图41 Z型弯曲凸模 然后是弯曲凹模的设计。 在Bendin

23、g页的Bending Type中选择第三个Z型折弯。在下面的单选框中先选择Bending Die进行弯曲的凹模设计。 单击Select Bend Area按钮，选择Z型折弯上的所有的弯曲圆柱面，再单击按钮，打开弯曲组件设计对话框。 在对话框左上的列表中选择Z Bend Down Die Insert，然后确认插入组件。 同样的，如果凹模镶件也有方位的偏差，通过与凸模同样的方法进行调整。与凸模参考弯曲的上侧面不同，凹模要参考弯曲的下侧面。图42 Z型弯曲凹模的Standard Part Management图43 Z型折弯的凸凹模 至此，所有工步的凸凹模就设计完成了，所有的凸凹模效果图如图44所示。图44 所有凸凹模效果图9 标准件设计 9.1 冲裁凸模固定螺钉设计 在级进模设计中，往往将凸模固定在凸模板上，在本例中，所有的异型冲裁凸模将通过插入内六角螺钉这种标准件固定在凸模板上。 单击PDW工具栏上的按钮，进入标准件设计功能模块； 在标准件界面中，选择零件分类(Classification)为螺钉(Screw)； 切换至Dimension界面，设置螺钉直径(SCREW_DIA)为5；选择初始定位方式(ORIGIN_TYPE)为3(第3中定位方式)；用表达式关联设置尺寸列表中的模板厚度(PLATE_HEIGH