《冲压模具CAD、CAE、CAM综合实训》课件-项目一：冲压工艺与模具认知

冲压仿真（CAE）技术简介PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）contents目录01冲压成形03冲压仿真（CAE）技术的作用02冲压仿真（CAE）技术04冲压仿真（CAE）软件05劳动教育冲压成形0101冲压成形传统冲压成形传统冲压成形过程主要是依靠技术人员的经验来设计加工工艺和模具，然后通过试模生产，检验成形件是否符合产品的设计要求;如果工件与设计要求相差太大，或出现明显的缺陷，则需要修制或重新设计模具。01冲压成形传统冲压成形传统冲压成形的缺点：在修模和试模阶段，存在大量的资源和时间支出，致使整个板料冲压生产的质量和成本难以得到理想的控制;传统成形工艺已经越来越不能适应现代工业的发展需要。01冲压成形冲压成形面临的挑战全球性的竞争要求冲压生产企业对市场变化作出迅速准确的反应，以最短的时间开发出高质量，低成本的冲压模具，并提供良好的服务。现代冲压成形在现代冲压生产中采用计算机仿真技术指导生产，可使技术人员非常直观地在计算机屏幕上观察到产品材料的变形和金属流动的情况，获得在冲压成形过程中产品的位移、应力、应变的分布，并通过观察位移后产品的变形情况，预测可能产生的破裂、起皱、颈缩等缺陷、在成形过程中所需的载荷、产品成形后的回弹、残余应力的分布等。01冲压成形现代冲压成形再根据已有的专业知识和生产经验实时调整模具参数和成形工艺，修改毛坯形状和尺寸。由此可知，在整个冲压成形中出现的绝大部分问题，技术人员均可通过进行计算机仿真来发现并解决。01冲压成形冲压仿真（CAE）技术02

CAE(Computer-AidedEngineering)是计算机辅助工程分析的简称，冲压计算机仿真技术即冲压CAE技术，是指利用有限元软件（CAE分析软件）模拟板料的冲压成形过程，并对成形结果进行分析、评价，判断产品冲压工艺的，优化板料成形工艺和参数，对产品的设计开发提出修改建议，为模具设计与制造提供参考。02冲压仿真（CAE）技术冲压仿真（CAE）技术的作用0303冲压仿真（CAE）技术的作用目的----在可控的成本范围内，准时完成开发任务成本降低模具成本使用低吨位的冲床周期缩短开发周期消除/减少试验模质量改善产品质量尝试新材料新工艺冲压仿真就是一台虚拟冲床冲压仿真（CAE）软件0404冲压仿真（CAE）软件冲压CAE方面的软件是比较多的，目前常用的专用软件有FASTAMP、Autoform、Dynaform、Pam-stamp（钣金成型仿真软件系统）。本课程介绍的冲压仿真（CAE）软件是国产的FASTAMP软件。05劳动教育注重培养学生的综合能力、创新能力和团队协作能力，掌握冲压模具企业新技术、新工艺，达到企业生产技术技能要求，为服务地方经济发展、适应企业人才需求和提高企业的劳动生产效率打下坚实基础。冲压模具智能设计软件简介PRESSTOOLComprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）contents目录01冲压模具智能设计软件简介03模具结构设计功能02项目整体设计04辅助功能05劳动教育冲压模具智能设计软件简介0101冲压模具智能设计软件简介某大学材料成形与模具技术国家重点实验室针对国内冲压学科教学现状，开发了冲压模具智能设计系统(StampingDieIntelligentDesignSystem)，模具结构设计流程一目了然，操作过程步步引导，在系统环境中可以独立完成整套模具设计，注重加强理论与实操相结合，培养学生冲压模具设计能力，是基于某CAD软件平台进行二次开发的一款工业软件。冲压模具智能设计系统符合实际生产中冲压模具设计全流程，采用向导式设计方法，辅助用户完成模具结构设计。01冲压模具智能设计软件简介设计过程设计思路主工具条子工具条控制主界面相关功能驱动冲压工艺分图层采用冲压模具结构小装配采用冲压模具智能设计系统内含智能化设计工具能提升系统操作感，有利于学生专注于模具结构设计，忽略操作的细枝末节，有效的提升设计效率。与冲压成形数值模拟系统共同集成在某CAD软件中，无需进行数据导入/导出操作，从而避免了数据交换所造成的数据精度损失和模型修复工作。01冲压模具智能设计软件简介项目整体设计02项目设计信息表02项目整体设计填写设计者、冲压产品材料、冲压模具相关信息。模具规划02项目整体设计由“模具规划”主对话框进行全局管控，主对话框中可以自定义工序内容，也可以使用推荐工艺组合。当设计完毕后，能方便进行工艺数模和模具结构之间的切换。模具规划02项目整体设计在模具规划中能根据不同工序调出相应的设计工具条，并设置工作图层。根据工序内容自动创建相应图层，各工序图层设置如下：OP10：拉延10-19层OP20：修冲20-29层OP30：翻边30-39层模具规划02项目整体设计在模具规划中每道工序各图层会自动分配冲压坐标系、工艺数模、模具结构等，OP10（拉延工序）图层设置如下：OP10：10层—冲压坐标系OP10：11层—工艺数模OP10：12层—工艺内容线，板料线、分模线、修边线等OP10：13层—模具各部分结构02项目整体设计在模具结构设计时脱离“模具规划”主对话框，直接启动设计工具条，冲压模具智能设计软件中各个结构设计功能依然能正常使用，但工艺与结构之间就不存在关联关系，另外软件不会自动进行图层设置，需手动分配冲压坐标系、工艺数模、模具结构等对应的图层。模具规划模具结构设计功能0303模具结构设计功能冲压模具智能设计系统能实现包括“模具结构预处理”、“拉延结构设计”、“修边结构设计”及“模具标准件调用”的功能，如图所示。各功能模块均由工具条图标引导操作人员一步步完成；设计功能的排放顺序符合实际结构设计流程，按工具条的顺序进行操作，能完成冲压件相应工序的模具结构设计。拉延结构设计02工艺补充的类型冲压模具智能设计软件提供拉延模结构设计功能工具条，如图所示，包含的设计功能有：创建装配调入工艺数模模架和压机计算行程设计工作零件创建定位器布置压力源创建导向布置安全螺钉布置紧固件标准件库生成BOM表修边结构设计02工艺补充的类型冲压模具智能设计软件提供修边模结构设计功能工具条，如图所示，包含的设计功能有：创建装配调入工艺数模模架和压机计算行程设计工作零件设计修边刀块设计非标冲头布置压力源创建导向布置安全螺钉布置紧固件标准件库生成BOM表辅助功能—颜色刷0404辅助功能—颜色刷模具结构设计完成后使用颜色刷功能，可根据零件的不同加工要求，给模具上需要加工的零件刷上不同颜色，以区分各零件的加工精度要求，颜色刷位于常用工具集中。05劳动教育“天行健，君子以自强不息”。自强不息是中华民族的优良传统，是改善民生、创造人民幸福生活的重要保证。正如习近平总书记指出的，“人世间的一切幸福都需要靠辛勤的劳动来创造”。教育引导学生在学习生活中、在以后的工作过程中要辛勤劳动并以此为荣，树立劳动最光荣、劳动最崇高、劳动最伟大、劳动最美丽的信念。养成主动辛勤劳动，践行孝敬父母、尊重老师、乐于助人等德行，通过日积月累的点滴劳动塑造学生正确的人生观价值观。数控加工相关知识Comprehensivetrainingofpresstool冲压模具CAD/CAE/CAM综合实训（含劳动教育）PRESSTOOLcontents目录01CAM软件02数控加工的基本步骤03CAM常用的加工类型04走刀方式和切削方式05刀具的切入与切出06切削参数控制07其他概念08劳动教育CAM软件0101CAM软件

数控加工技术已广泛应用于模具制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法；对于复杂的模具零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，如SIEMENSNX、Mastercam、Pro/ENGINEER、Cimatron等。01CAM软件

无论是手工编程还是计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数是编制高质量加工程序的前提。在此以SIEMENSNX软件编制模具零件数控加工程序为例进行讲解。数控加工的基本步骤0202数控加工的基本步骤绘制图形或读取图形检查图形后置处理检查程序传输程序找正工件制定数控加工工艺编制刀路执行程序检查工件是否符合图纸要求CAM常用的加工类型03平面铣03CAM常用的加工类型平面铣概述平面铣可创建去除平面层中材料的刀轨，平面铣可以不需要做出完整的造型，而只依据2D图形直接生成刀具路径。平面铣03CAM常用的加工类型平面铣加工的特点和应用

平面铣只能加工与刀轴垂直的几何体，所以平面铣加工出的是直臂垂直于底面的零件。刀轨是利用在垂直刀具轴的平面内生成二轴刀轨，通过多层二轴导轨一层一层切削材料，每一层刀轨称为一个切削层。其刀具轴向相对于工件平面不发生变化，属于固定轴加工。平面铣03CAM常用的加工类型平面铣加工的特点

刀具轴垂直于XY平面，即在切削过程中机床两轴联动，而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才作单独的动作。普通的数控铣即可满足加工。采用定义边界几何的方法来约束刀具运动的区域，调整方便，能较好地控制刀具在边界上的位置。平面铣03CAM常用的加工类型平面铣加工的应用

平面铣用于加工直壁平底的工件，可加工直壁的、且岛屿的顶面和槽腔的底面为平面的零件。它可以用于粗加工，也可以用于精加工，如加工产品的基准面、内腔的底面、敞开的外形轮廓等。在薄壁结构件的加工中，使用平面铣是一种2.5轴的加工方式。它在加工过程中产生在水平方向的XY两轴联动，而在Z轴方向只完成一层加工后进入下一层时才单独动作。通过设置不同的切削方法，平面铣可以完成挖槽或者轮廓外形加工。03CAM常用的加工类型型腔铣与平面铣的比较型腔铣相同点：两者的刀具轴都垂直于切削层平面。刀路轨迹所用的切削方法相同，都包含切削区域和轮廓的铣削。切削区域的开始点控制和进刀/退刀选项相同。可以定义每层的切削区域开始点，提供多种方式的进刀/退刀功能。03CAM常用的加工类型型腔铣与平面铣的比较型腔铣不同点：

平面铣用边界定义零件材料。边界是一种几何实体、可用曲线/边界、平面的边界、点定义临时边界以及选用永久边界。型腔铣可用任何几何体以及曲面区域和小面模型来定义零件材料。

切削层深度的定义不相同。平面铣通过所指定的边界和底面的高度差来定义总的切削深度，并且有五种方式定义切削深度；而型腔铣通过毛坯几何体和零件几何体来定义切削深度，通过切削层选项最多可以定义10个不同切削深度的切削区间。03CAM常用的加工类型型腔铣的选用型腔铣

型腔铣适用于非直壁的、岛屿的顶面和槽腔的底面为平面或曲面零件的加工。而对于模具的型腔以及其他带有复杂曲面的零件的粗加工，多选用岛屿的顶平面和槽腔的底平面之间为切削层，在毎一个切削层上，根据切削层平面与毛坯和零件几何体的交线来定义切削范围。走刀方式和切削方式04走刀方式04走刀方式和切削方式

走刀方式是指加工过程中刀具轨迹的分布形式。切削方式是指加工时刀具相对工件的运动方式。在数控加工中，切削方式和走刀方式的选择直接影响着模具零件的加工质量和加工效率。其选择原则是根据被加工零件表面的几何特征，在保证加工精度的前提下，使切削时间尽可能短，切削过程中刀具受力平稳。CAM的走刀方式有往复式切削、单向切削、沿轮廓的单向切削、跟随周边、跟随工件、摆线、轮廓切削、标准驱动。铣削方式04走刀方式和切削方式

铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具寿命和加工过程的平稳性。在采用圆周铣削时、要根据加工余量的大小和表面质量的要求，合理选用顺铣和逆铣。通常，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式、以减小机床的震动；精加工时，为了达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。

铣削方式04走刀方式和切削方式

在采用端面铣削时、应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式。通常、在加工高硬度的材料时应选用对称铣削；在加工普通碳钢和高强度低合金钢时，应选用不对称逆铣、可以延长刀其的使用寿命，得到较好的工件表面质量；在加工高塑形材料时、应选用不对称顺铣，以提高刀具的寿命。

刀具的切入与切出05

05刀具的切入与切出

在模具型腔数控铣削中，由于模具型腔的复杂性，往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。在粗加工时，每次加工后残留余量形成的几何形状是变化的，在下次进刀时如果切入方式选择不当，很容易造成断刀事故。在精加工时，切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。因此，合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。05刀具的切入与切出

一般的CAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件(Plunge)、刀具以斜线切入工件(Ramp)、刀具以螺旋轨迹下降切入工件(Spiral)、刀具通过预加工工艺孔切入工件(EntryHole)，以及圆弧切入切出工件(ARC_TANGENT)。切削参数控制0606切削参数控制切削参数的选择对加工质量、加工效率，以及刀具的寿命有着直接的影响。在CAM软