级进模设计实验报告

级进模设计实验报告 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、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。

板金构型创建板金零件

条料排样条料初始化工艺布置工位调整

工程初始化创建新工程打开旧工程毛坯排样插入毛坯旋转毛坯设定步距确定料宽废料设计整体废料废料分割搭边设计过切设计模具结构凸凹模设计标准件设计让位槽设计模架设计开孔设计二维工程图工艺库结构库材料性能设计规则经验公式冲压信息功能组件标准零件标准模架标准图纸特征重构特征识别特征重构

是否UG板金特征否是

特征预定义定义冲压工艺特征

压力中心计算自动计算交互计算

模具总成物料清单部件工程图

图1 PDW设计流程图 六、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，，选择“级进模向导”，出现“PDW工具条”。

图3 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。在对话框上选择新建分页。点击插入部件，插入钣金零件；在部件材料中选择零件的材料，这里选择45钢，确定。 图4 工程初始化对话框 3 工艺预定义与零件的展开

点击按钮，弹出特征工艺定义对话框。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。 选择两个Z型折弯，。两个90°弯曲，两个翻孔，一个拉伸。参数都是默认，但是都采取一步成形。 图5特征工艺定义对话框 图6 工艺选择对话框 点击按钮，弹出毛坯生成器对话框。在创建分页中点击打开部件按钮，再选择一个以后和凸模接触方向上的面，即可展开毛坯。

图7毛坯生成器对话框 图8 毛坯的展开 4 毛坯排样和废料分割 点击 按钮，弹出坯料排样对话框。点击插入按钮，选择一个毛坯，根据下面的对话框设置参数。旋转为90°，螺距为120，宽度为266。

图9 坯料排样对话框 图10 毛坯排样图 在毛坯排样之后，进行废料分割线的绘制。 图11 废料分割线 中间两条水平的分割线之间绘制一个圆，用于以后定义导正孔。

点击按钮，弹出废料对话框。在定义分页下，选择处于最外面的4条分割线，然后选择应用按钮，生成废料的整体轮廓。

图12 废料分割对话框定义分页图 图13 废料完整轮廓及废料搭接 图14 废料对话框编辑分页 在排样图中选择一块较大的废料，再点击选择拆分曲线按钮，选择分割线，然后点击应用按钮，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。 回到定义分页，更改废料类型为Piloting，选择两个废料之间的那个圆，单击应用按钮，这样导正孔就创建了。

图15 废料分割对话框附件分页 选择附件分页，进行废料的搭接设计。单击按钮，选择一块废料；单击按钮，选择一个依付边；单击应用按钮，生成废料的搭接。 5 条料的排样 点击按钮，弹出条料排样对话框。在初始化分页下，将总工步数设为8，其余采用默认设置，单击应用按钮，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。 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。

图16 条料排样结果 条料排样完成后可以进入仿真分页进行整个工艺流程的仿真。 条料排样的仿真有3种方式： 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，单击应用进行仿真。

图17 条料排样仿真结果 6 工艺力的计算 单击按钮，弹出冲压力计算对话框。 图18 冲压力计算对话框 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，弹出模架管理对话框，进行模架设计工作。 图19 模架管理对话框 在目录中选择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。单击应用按钮，插入模架。

图20 模架 (2) 导柱设计 在模架对话框中切换至零件组设计，单击插入导柱导套按钮，进入标准件设计管理界面，在下拉菜单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21 标准件管理界面 进入尺寸界面，编辑A和B参数即4个导柱的相对位置，这里A=900，B=500，另外设定合适的TOP Z值。单击应用，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，如下图所示。

图22 导柱组尺寸编辑选项 选择编辑这个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176。 图23 导柱组设计效果 (3) 导套设计 在标准件设计界面中的目录中，还是选择MISUMI_GUIDE_MM；在列表中选择导套组 VGBH Set；切换至尺寸编辑界面。为了使导套的上表面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80；选择导套尺

寸A,单击对话框下面的“零件间表达式关联”按钮； 最后单击应用按钮，驱动模型更新并完成导套设计。

图24 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25 冲裁组件设计对话框 8.1.1 设计圆孔标准冲头

单击按钮，在条料上选择废料。单击按钮，在标准件管理对话框中有许多标准冲头选项，这里选择P9(Circular punch)，编辑好尺寸，调入此标准凸模

图26标准件管理 8.1.2用户自定义冲头 首先还是要激活按钮,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 Scraps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。

单击按钮，然后单击应用按钮，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，弹出标准件管理对话框，选择凹模的类型。

图27 凹模镶件标准件管理对话框