《冲压模具CAD、CAE、CAM综合实训》课件-项目四：拉延模具CAD结构设计

拉延模具结构设计基础知识PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件设计如图所示手柄盖板的拉延模具结构。contents目录01拉延模具工作原理分析03拉延模具结构设计要求02拉延模具受力情况分析04拉延模具结构设计所需准备05任务实施拉延模具工作原理分析01拉延是冲压零件成形的主要工序。当冲压设备采用单动压力机，模具结构采用倒装拉延模具结构，凹模安装在上模，凸模和弹性压料装置安装在下模。01拉延模具工作原理分析1上模座2.凹模3.板料4.压边圈5.凸模6.气垫顶杆7.下模座ST.压边圈行程拉延模具受力情况分析02拉延模具受力情况如图所示，拉延坯料在压力机推力Q与顶杆力F作用下，毛坯产生变形。其中Q主导变形所需的拉深力，F主导压边所需的压边力。02拉延模具受力情况分析拉延模具结构设计要求0303拉延模具结构设计要求1采用钢板模设计；2采用的冲压设备为单动压力机；3保证模具使用时的操作安全性，确保模具维修的方便性。拉延模具结构设计所需准备0404拉延模具结构设计所需准备拉延模结构设计时需要经过CAE验证的符合工艺要求的数模。04拉延模具结构设计所需准备拉延模结构设计时还需要分模线、最终确定的板料轮廓线、板料收缩线，如图中蓝色线条所示。04拉延模具结构设计所需准备拉延模结构设计时需要将工艺数模缝合成一张面，并对压料面进行扩大处理，处理后的工艺数模如图所示。任务实施05准备好符合拉延工艺要求的数模、板料轮廓线和分模线，并对工艺数模进行相应处理，为手柄盖板拉延模结构设计做准备。05任务实施拉延模具预处理设计PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件创建手柄盖板拉延模具装配结构、设计模架及压机。contents目录01创建装配03计算行程02调入工艺数模、模架、压机04任务实施创建装配0101创建装配功能介绍利用冲压模具智能设计软件进行拉延模具结构设计采用“小装配”的设计思路，需要创建装配树，后续的零件才会装配到相应的装配节点下。“创建装配”功能在于创建出拉延模的装配树结构，并设置与工艺数模相同的图层，是拉延模设计的第一步操作。01创建装配在CAD中单击“结构设计”菜单，出现“结构设计”选项卡，如图所示。启动方式01创建装配在“预处理”选项卡中单击“创建装配”命令，如左图所示，弹出【创建装配】对话框，如右图所示。启动方式01创建装配操作界面系统根据模具类型自动设定模具名称，可以修改。模具类型模具名称系统根据工具条的不同，自动设置模具类型。模具路径设置文件路径，建议在创建的工艺数模的路径下创建新的文件夹。“确定”，创建装配树结构。“确定”01创建装配在创建装配对话框中输入模具名称为OP10-DR，设置工程路径，生成如图所示拉延模装配树。ASS：总装配DLT：工艺数模装配LWR：下模总装配LSH-ASS：下模座装配BLH-ASS：压边圈装配PUN-ASS：凸模装配UPR：上模总装配UPAD-ASS：凹模装配USH-ASS：上模座装配调入工艺数模、模架、压机0202调入工艺数模、模架、压机“调入工艺数模、模架、压机”功能用于创建装配之后，将工艺数模、模架和压机装配至拉延模相应装配节点下。功能介绍02调入工艺数模、模架、压机启动方式在“预处理”选项卡中单击“调入数模”命令，如左图所示，弹出【调入工艺数模、模架、压机】对话框，如右图所示。点击“选择工艺数模”点击“装载…”02调入工艺数模、模架、压机工艺数模1.弹出文件选择对话框，自动将选择路径定位到已经创建的工艺数模的路径下；2.将选择的文件复制到当前装配路径下；3.如果路径存在同名，则删除原有文件；4.可重复选择。1.装配定位方式为“绝对原点”；2.引用集为“整个部件”；3.图层选项为“原始图层”；4.可重复装载。02调入工艺数模、模架、压机模架模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在模架上，并承受冲压过程的全部载荷。模架及其组成零件已经标准化，并规定了定的技术条件。模架分为导柱式模架和导板式模架两类，导柱式模架分对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架、四导柱模架四种基本形式，如图所示的四导柱模架，由上模座、下模座、导柱及导套组成。02调入工艺数模、模架、压机模架模架在冲压模具智能设计软件中是系统自带的标准结构，模架的闭合高度、长度与宽度等参数可根据模具实际需要调整，有对角导柱模架、四导柱模架、中间导柱模架3种模架类型可供选择，其中四导柱模架，具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件以及大量生产用的自动冲压模架。02调入工艺数模、模架、压机模架点击“选择模架”点击“装载…”1.弹出文件选择对话框，自动将选择路径定位到模架路径下；2.将选择的文件复制到当前装配路径下；3.如果路径存在同名，则删除原有文件；4.可重复选择。1.将模架按部件进行分解，并装配至相应的装配节点下（在“关闭”时完成）；2.装配之后能够根据需要调整模架位置；3.装配定位方式为“绝对原点”；4.引用集为“整个部件”；5.图层选项为“原始图层”；6.可重复装载。02调入工艺数模、模架、压机模架单击“调入模架”命令，展开如图所示的模架内容。02调入工艺数模、模架、压机模架在“模架类型”中选择四导柱模架，并进行参数设置，如图所示。02调入工艺数模、模架、压机模架点击“装载…”1.将模架按部件进行分解，并装配至相应的装配节点下（在“关闭”时完成）；2.装配之后能够根据需要调整模架位置；3.装配定位方式为“绝对原点”；4.引用集为“整个部件”；5.图层选项为“原始图层”；6.可重复装载。02调入工艺数模、模架、压机模架单击“标准模架装载/更新”按钮，将模架装载到拉延模具中，已装载好的工艺数模和模架如图所示。02调入工艺数模、模架、压机模架如果想修改模架类型和参数设置，可以在参数改动完成后再次单击“标准模架装载/更新”命令按钮即可实现。02调入工艺数模、模架、压机压机压机是冲压模具智能设计软件中系统自带标准结构，用户选择定位点，系统自动将其装配到相应树节点下。单击“调入压机”命令，展开如图所示的压机内容。02调入工艺数模、模架、压机压机选择压机类型和压机型号，单击“压机装载/更新”命令按钮，这样就将符合参数设定的压机装配进来了。如果想修改压机类型和型号，可以在参数改动完成后再次单击“压机装载/更新”命令按钮即可实现，已装载好的压机如图所示。计算行程0303计算行程功能介绍冲压模具智能设计软件中的“计算行程”命令用于在拉延模设计时，计算模具压边圈的行程ST，即凹模圆角最低点和拉延件最高点的距离，再加上5-10mm。拉延模后续设计过程中要使用压边圈行程时，系统能自动获取到此处行程，无需多次输入。ST=S＋(5～10)03计算行程启动方式在“预处理”选项卡中单击“计算行程”命令，如左图所示，弹出【调入工艺数模、模架、压机】对话框，如右图所示。03计算行程操作界面对话框初始化时，会隐藏其他part，仅显示拉延件。选择拉延件凹模口最低点选择拉延件最高点自动计算出压边圈行程任务实施0404任务实施运用冲压模具智能设计软件完成手柄盖板拉延模具预处理设计。拉延模具工作零件设计PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件设计手柄盖板拉延模具工作零件。contents目录01拉延模具工作零件介绍03任务实施02利用冲压模具智能设计软件自动创建工作零件拉延模具工作零件介绍0101拉延模具工作零件介绍拉延模具中的凸模、凹模和压边圈是三大主要结构，拉延凸模与压边圈之间保持一定间隙，防止凸模和压边圈在运动时发生碰撞干涉，且具有一定的导向和防止侧翻的作用，此间隙也称作模具接触间隙(S)；凹模与凸模之间要有配合间隙，保证拉延制件的结构尺寸与精度，可取1.1倍板料厚度。01拉延模具工作零件介绍凸模凸模是拉延模的主要工作零件，在拉延过程中承受较大的冲压力。凸模上端为工作型面，根据拉延工艺数模型面和分模线获得3D型面，在数控铣床上加工后并抛光。01拉延模具工作零件介绍凸模凸模下端为定位、紧固部分。01拉延模具工作零件介绍凹模凹模是拉延模具中主要的成形零件之一，冲压零件在拉延过程中，被压边圈压紧的毛坯是通过凹模圆角逐步进入凹模内腔，直到拉延成型成产品形状，所以凹模的主要功能是与压边圈共同压料、通过圆角半径控制坯料流动的速度和获得产品凸缘处的圆角。凹模边缘一定要有圆角，且大小要合适，太小易发生划痕，裂缝；太大易发生褶皱。01拉延模具工作零件介绍凹模凹模中间型面部分根据拉延工艺数模型面获得，为方便加工，四周非加工面做成平面，凹模采用整体式结构，用螺钉和销钉紧固、定位在上模座板上，注意在凹模上设计定位销的让位孔，避免干涉，如图所示。01拉延模具工作零件介绍压边圈为防止冲压件产生起皱，在拉延模具中设置压料装置，工作时压边圈上下运动，在拉延开始时压紧坯料，对拉延件的成形起着重要的作用。在压边圈上设计凸模通过的孔，防止压边圈上下运动时与凸模发生干涉。01拉延模具工作零件介绍压边圈压边圈中间型面部分（包括凸模通过的孔）根据拉延工艺数模型面和分模线获得，中间的型面在数控铣床上加工后并抛光。为方便加工，四周非加工面做成平面，压边圈上端中间凸模通过的孔与凸模留1.1td的间隙，下端根据需要作出避空，如图所示。利用冲压模具智能设计软件自动创建工作零件0202利用冲压模具智能设计软件自动创建工作零件功能介绍冲压模具智能设计软件中的“设计工作零件”命令用于“调入工艺数模、模架、压机”之后，根据结构参数设置自动创建凸模、凹模、压边圈三大工作零件，创建完后，并将其分配至相应的装配节点下。启动方式在“拉延模设计”选项卡中单击“设计工作零件”命令，如左图所示，弹出【设计工作零件】对话框，如右图所示。02利用冲压模具智能设计软件自动创建工作零件操作界面结构选择区域参数设置区域创建参数示意图结构选择：工艺型面、分模线、板料轮廓线、上模座下表面、下模座上表面（依次）根据凸模、凹模、压边圈的结构参数示意图来设置参数，一般采用默认参数“创建”工作零件，在不关闭对话框的情况下，如果修改参数可以再次“创建”设置工作零件的相关参数02利用冲压模具智能设计软件自动创建工作零件任务实施0303任务实施运用冲压模具智能设计软件完成手柄盖板拉延模具工作零件设计。拉延模具坯料定位结构设计PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件设计手柄盖板拉延模具坯料定位结构。contents目录01拉延模具定位零件介绍03任务实施02利用冲压模具智能设计软件自动创建定位器拉延模具定位零件介绍0101拉延模具定位零件介绍定位零件可防止板料在压料和成形过程中发生偏移串动，起定位作用。根据对毛坯位置的精度要求大小，定位零件一般分为：固定式活动式对板料位置精度要求不高时采用。对板料位置精度要求高时采用。活动式定位零件能根据板料的大小进行定位位置的调整。01拉延模具定位零件介绍定位点一般选择在板料比较平坦的部位，根据毛坯的大小，在下模设置为4-8个。板料为非矩形时，定位零件要垂直于板料线，沿板料线一周来布置，以保证坯料可靠定位。定位结构的主要设计内容包括确定定位零件的形式和定位点的位置。利用冲压模具智能设计软件创建定位器0202利用冲压模具智能设计软件创建定位器功能介绍冲压模具智能设计软件中的“创建定位器”功能用于“设计工作零件”之后，在拉延模具中创建定位器，防止坯料在冲压过程中产生偏移，导致冲压失败，分为板料定位销和板料定位支架。

坯料轮廓为矩形，形状简单，尺寸不大，可采用定位销定位，在坯料轮廓周围布置4个。启动方式在“拉延模设计”选项卡中单击“创建定位器”命令，如左图所示，弹出【创建定位器】对话框，如右图所示。02利用冲压模具智能设计软件创建定位器操作界面定位器类型：定位销和定位支架定位销结构示意图，及控制参数装载时，该功能提供手动选择安装点的方式，根据所设置定位器数量，选完安装点后自动安装，创建让空。结构选择：凹模、板料线、压边圈。板料线用于限制定位器的位置，压边圈用来安装定位器，凹模用来创建定位器让空。02利用冲压模具智能设计软件创建定位器任务实施0303任务实施运用冲压模具智能设计软件完成拉延模具定位器设计。拉延模具压料装置设计-压力源布置PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件布置手柄盖板拉延模具压料装置的压力源。contents目录01

压料装置介绍03工艺任务实施02冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介

压料装置介绍

0101压料装置介绍压料装置的主要作用是防止冲压件在拉延过程中产生起皱问题。在单动压力机上拉延成形时一般使用弹性压料装置，在双动压力机上拉延成形时一般使用刚性压料装置。弹性压料装置刚性压料装置01压料装置介绍压边力主要用来增加板料中的拉应力，控制材料的流动，避免起皱，压边力的大小必须合适，压边力过小，无法有效控制材料流动，材料容易起皱；压边力过大，虽然可以避免起皱，但是材料减薄和破裂的趋势明显增加，同时模具和板料表面受损加剧，从而影响模具寿命和板料成形质量。压边力是压边圈和凹模之间的相互作用力，可由压机和气垫顶杆提供，也可由弹性元件（如弹簧）提供。01压料装置介绍刚性压边装置在双动压力机上利用外滑块压边。这种压边装置的特点是压边力不随压力机行程变化,拉延效果较好，适合双动拉延。弹性压料装置由压边圈、限位装置和弹性元件组成，包括气垫式压料装置、弹簧压料装置和橡胶压料装置三种类型，适合单动拉延。本项目设计单动拉延模具，采用弹性压料装置，需布置压力源。冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介02功能介绍02冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介单动拉延模所采用的弹性压料装置主要有弹簧、橡胶和气垫或液压垫压边装置。气垫、液压垫的动力来源是气缸或液压缸的压力，通过顶杆作用于压边圈上，弹簧、橡胶主要是通过弹性力作用于压边圈上。冲压模具智能设计软件中的“布置压力源”功能是布置压边圈的压力源-弹簧。启动方式在“后处理”选项卡中单击“布置压力源”命令，如左图所示。弹出【布置压力源】对话框，如右图所示。02冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介操作界面受压模块：压边圈、卸料板和压料芯力源计算：设置弹簧需要提供的最小合力（为CAE分析计算所得的压边力）弹簧选择：根据压边圈行程和压边力设置受力面安装凹槽深度（mm）02冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介操作界面选择弹簧安装的下表面选择弹簧安装的上表面设置弹簧参数02冲压模具智能设计软件中布置压力源功能与操作简介任务实施03运用冲压模具智能设计软件布置手柄盖板拉延模具压料装置的压力源。03任务实施拉延模具压料装置设计-导向创建PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件创建手柄盖板拉延模具压边圈的导向机构。contents目录01压料装置介绍03任务实施02利用冲压模具智能设计软件创建导向导向结构介绍0101导向结构介绍拉延模导向结构不仅对模具的精度、制件的精度有很大的影响，还能够承受一定程度的侧向力，保证模具的寿命。凹模与凸模导向结构设计压边圈与凸模导向结构设计导向结构设计凹模与凸模导向由上、下模座的导柱导套导向保证，如前所述。拉延模工作时通过弹性元件传递力给压边圈，压边圈沿Z轴作上下运动，在运动过程中，必须对其进行有效导向，采用平面部分对压边圈进行导向能承受较大的侧向力，保证压边圈上下运动的稳定性，保证压边圈与凸模之间间隙均匀一致，同时方便加工和钳工修配。01导向结构介绍01导向结构介绍对角导向镶块参数对角导向镶块俯视图导向宽度导向宽度导向宽度为相应边长度的1/3对角导向镶块主视图导向高度：ST+5mm安装基准I型导向板导向宽度为相应边长的1/3，导向板厚度一般取40mm，预导高度、导向高度、安装基准、导向宽度等如图所示。01导向结构介绍I型导向镶块参数导向高度导向宽度导向板厚度安装基准预导高度利用冲压模具智能设计软件创建导向02功能介绍02利用冲压模具智能设计软件创建导向冲压模具智能设计软件中的“创建导向”功能是为压边圈添加导向装置，以保证压边圈上下运动平稳，不出现侧翻现象。为使结构简单，这里采用I型导向，在压边圈两边分别布置独立的导向镶块。启动方式在“后处理”选项卡中单击“创建导向”命令，如左图所示。弹出【创建导向】对话框，如右图所示。02利用冲压模具智能设计软件创建导向操作界面压边圈行程，可以从前面“计算行程”中获取结构边1：为压边圈的一边线，创建导块结构面2：为导向镶块安装基准面自动装配导向装置，并在压边圈上创建避空02利用冲压模具智能设计软件创建导向任务实施0303任务实施运用冲压模具智能设计软件创建手柄盖板拉延模具压边圈导向结构。拉延模具压料装置设计-布置安全螺钉PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）contents目录01压料限位机构介绍03任务实施02利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉任务导入运用冲压模具智能设计软件设计手柄盖板拉延模具压边圈的限位机构。压边圈限位机构介绍0101压边圈限位机构介绍12压边圈向上运动时必须有一个安全限位，对其行程进行有效控制。当压边圈向上运行到最高点时，要保留足够的安全距离，因此需要设计压边圈的限位机构。3压边圈采用安全螺钉固定在模座上，防止压边圈被弹簧顶飞，起到限位的作用。利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉02冲压模具智能设计软件中的“布置安全螺钉”功能是将压边圈通过安全螺钉安装在下模座上，限制压边圈运动，系统默认在压边圈表面对称安装四个安全螺钉。02利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉功能介绍在“后处理”选项卡中单击“布置安全螺钉”命令，如左图所示，弹出【布置安全螺栓】对话框，如右图所示。启动方式02利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉行程，可以从前面“计算行程”中获取结构示意图安全螺钉参数设置操作界面02利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉操作界面选择安全螺钉安装面（压边圈下表面）选择安全螺钉受限面（下模座上表面），创建让开自动创建安全螺钉的预览安装圈和调整对话框，可以调整安全螺钉到合适的位置02利用冲压模具智能设计软件布置安全螺钉任务实施0303任务实施运用冲压模具智能设计软件创建手柄盖板拉延模具压边圈的限位结构。拉延模具细节结构设计PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用CAD软件修改手柄盖板拉延模具的细节结构。contents目录01拉延模具吊钩位置修改04任务实施02到底标记和弹顶销细节结构修改03其他细节结构修改拉延模具吊钩位置修改0101拉延模具吊钩位置修改吊钩利用CAD软件中的“”命令，修改吊钩位置，保证起吊的操作安全性和操作的便利性，修改后的吊钩位置如图所示。到底标记和弹顶销细节结构修改0202到底标记和弹顶销细节结构修改到底标记和弹顶销利用CAD软件中的“”命令，修改到底标记位置和弹顶销结构，在凹模上打螺纹孔，以便到底标记安装在凹模中，调整后的到底标记和弹顶销结构如图所示。其他细节结构修改03在凹模上做凸台，保证型面加工精度；下模座与压边圈相距20mm，放置限位块并调整限位块的位置，保证模具拉延到位；修改导向镶块导滑面结构，避免干涉，在下模座上打螺钉孔固定导向镶块，修改完成的手柄盖板拉延模具结构如图所示。03其他细节结构修改任务实施0404任务实施运用CAD软件修改手柄盖板拉延模具的细节结构。导向的创建PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）任务目标运用冲压模具智能设计软件创建手柄盖板修冲模具上压料芯和卸料板的导向结构设计。contents目录01修