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面鈑金零件沖壓模具設(shè)計探究

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了面鈑金零件沖壓模具設(shè)計探究范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

面鈑金零件沖壓模具設(shè)計探究

摘要:在復(fù)雜型面鈑金零件生產(chǎn)過程中,做好沖壓模具三維數(shù)字化設(shè)計屬于非常重要的工作內(nèi)容。本文針對三維數(shù)模造型基礎(chǔ)原理展開分析,通過研究沖壓方向確定、沖壓力的計算、通用部分設(shè)計、型面模型修補(bǔ)、搭建三維模型、三維圖紙表達(dá)等內(nèi)容,其目的在于提高沖壓模具設(shè)計內(nèi)容的合理性,提升零件的生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:沖壓模具;三維數(shù)字化;復(fù)雜型面鈑金零件;三維圖紙

0引言

傳統(tǒng)的圖紙表達(dá)以二維工程圖為主,對于具有復(fù)雜曲面的模型,配以三維實體模型。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展,這種表達(dá)方式已經(jīng)不能滿足高效率生產(chǎn)的需要。三維圖紙是借助三維設(shè)計平臺,將模型的結(jié)構(gòu)形狀信息,標(biāo)注、公差、制造技術(shù)要求等非幾何制造信息以及設(shè)計管理信息融為一體的新型表達(dá)方式。應(yīng)用其參數(shù)化及曲面建模功能,設(shè)計了一副具有復(fù)雜空間曲面的冷沖壓模具,可以積累相應(yīng)的應(yīng)用數(shù)據(jù),為后續(xù)模型參數(shù)的不斷完善奠定基礎(chǔ)。

1三維數(shù)模造型基礎(chǔ)原理分析

在三維數(shù)模造型在應(yīng)用中,其核心內(nèi)容便是進(jìn)行幾何建模,建模質(zhì)量直接影響成品質(zhì)量。在具體設(shè)計過程中,其基礎(chǔ)應(yīng)用原理在于利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來對三維物體的幾何形狀進(jìn)行建立,同時借助計算機(jī)系統(tǒng)來完成信息模型的應(yīng)用處理,使搭建的模型完整性和使用價值得到有效提升。已經(jīng)完成建立的三維模型中,涉及到物體的幾何應(yīng)用信息和拓?fù)鋺?yīng)用信息,前者主要是對物體內(nèi)容的幾何元素進(jìn)行準(zhǔn)確呈現(xiàn),內(nèi)容包括空間位置參數(shù)、尺寸大小等,而且在應(yīng)用中,也會借助數(shù)學(xué)公式對于物體的邊界參數(shù)進(jìn)行合理描述,從而提升內(nèi)容的可靠性。后者在應(yīng)用中,主要呈現(xiàn)出的信息包括元素的基礎(chǔ)數(shù)目和相應(yīng)的連接關(guān)系,借此來滿足模型的應(yīng)用要求。

2沖壓模具的三維數(shù)字化設(shè)計要點(diǎn)分析

2.1沖壓方向確定

在對沖壓模具展開三維化應(yīng)用設(shè)計時,明確沖壓模具中的沖壓方向?qū)儆诜浅;A(chǔ)的工作內(nèi)容。在具體的應(yīng)用中,需要重點(diǎn)考量以下兩類內(nèi)容,一種是沖壓模具中不允許存在沖壓負(fù)角,避免模具開裂情況的出現(xiàn)。另一種是模具的方向需要與翻邊孔保持一致,減少模具使用期間沖量所帶來的影響。目前常用的處理軟件為CATIA,在具體應(yīng)用中,會通過Point、Line兩種軟件功能,依托于沖壓模具方向來展開沖壓坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系當(dāng)中會默認(rèn)Z軸作為模具的沖壓方向,隨后利用拔模分析工具來對所建立坐標(biāo)系合規(guī)性進(jìn)行分析,滿足要求后可以進(jìn)入到下一設(shè)計環(huán)節(jié)。

2.2沖壓力的計算

復(fù)雜型面鈑金零件在生產(chǎn)制作過程,需要借助沖裁力來完成零件的加工處理,因此在沖模設(shè)計環(huán)節(jié),也需要做好沖壓力的計算工作,確保零件生產(chǎn)過程的有序性。在具體應(yīng)用中,沖裁力的最大值可以根據(jù)公式F=ST(其中F表示沖裁力;S表示剪切斷面的面積;T表示材料本身的抗剪力強(qiáng)度。)來完成計算。而在零件實際的生產(chǎn)過程中,還需要考慮材料加工期間力學(xué)性能變化情況,結(jié)構(gòu)之間地應(yīng)用間隙等內(nèi)容,那么此時在對其進(jìn)行設(shè)計時,可以使用下列公式來完成計算,即F=kLDT,其中k表示生產(chǎn)過程中的安全系數(shù);L表示加工過程中沖裁輪的整體長度;D表示加工板料的總厚度。利用上述兩類公式來作為后續(xù)設(shè)計期間應(yīng)關(guān)注的內(nèi)容,這也是提升結(jié)構(gòu)設(shè)計合規(guī)性的基礎(chǔ)條件。

2.3通用部分設(shè)計

2.3.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對沖模結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計時,需要先進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計,在具體應(yīng)用過程中,主體結(jié)構(gòu)主要是由上、下模結(jié)構(gòu)和卸料結(jié)構(gòu)組成。在對其展開應(yīng)用設(shè)計時,需要將滾動導(dǎo)向作為設(shè)計過程中的副導(dǎo)向結(jié)構(gòu),這樣可以有效提升結(jié)構(gòu)導(dǎo)向過程的應(yīng)用精度。為了滿足復(fù)雜零件的生產(chǎn)需求,在結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,也需要在軟件中對于模具的閉合高度進(jìn)行調(diào)整,使模具結(jié)構(gòu)的限位板能夠和卸料板座進(jìn)行直接關(guān)聯(lián),以此來優(yōu)化彈性元件壓邊力的不足。所設(shè)計參數(shù)內(nèi)容也需要借助軟件來進(jìn)行校正,修正偏差數(shù)值,提升所設(shè)計內(nèi)容的精準(zhǔn)度。對于修正后的參數(shù)信息進(jìn)行保存,保持動態(tài)監(jiān)督的狀態(tài),可以對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)偏差的情況進(jìn)行及時調(diào)整,從而確保所設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性。2.3.2定位裝置設(shè)計。在復(fù)雜型面鈑金零件制作過程中,需要進(jìn)行多個步驟的應(yīng)用操作,因此在前期設(shè)計期間,需要做好定位裝置的設(shè)計工作,其作用便是確保料帶在工作期間能夠維持在比較穩(wěn)定的狀態(tài),不會因此發(fā)生偏移的情況,這樣也確保結(jié)構(gòu)應(yīng)用后能夠得到和合規(guī)的生產(chǎn)元件。在具體的設(shè)計中,主要借助導(dǎo)尺、浮料銷等結(jié)構(gòu)來輔助結(jié)構(gòu)的順利定位,以導(dǎo)尺結(jié)構(gòu)為例,這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常使用到的結(jié)構(gòu),在具體的應(yīng)用設(shè)計中,會將導(dǎo)尺布置在料帶的送進(jìn)方向,并且將其放置在凹模平面的兩側(cè),使其和凹模的中心線保持平行,以此來確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。另外,定位裝置的各項參數(shù)都需要在數(shù)據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行提前備份,這樣在對其進(jìn)行更換處理時可以及時更新新的數(shù)據(jù)信息,以便于設(shè)計體系內(nèi)容的不斷完善。2.3.3卸料裝置設(shè)計。除了上述提到的設(shè)計內(nèi)容外,還需要注意卸料裝置的應(yīng)用設(shè)計,在沖壓模具工作過程中,其模具處于閉合的應(yīng)用狀態(tài),并且彈簧結(jié)構(gòu)也處于被壓縮的袋狀態(tài),而此時在結(jié)構(gòu)應(yīng)用環(huán)節(jié),會采用彈壓卸料裝置來進(jìn)行處理,這樣可以避免材料在應(yīng)用中出現(xiàn)位移的情況,確保結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程的完整性。同時在結(jié)構(gòu)完成沖壓操作之后,結(jié)構(gòu)彈簧會重新復(fù)位,此時卸料板會在此作用下被卸下,而且彈壓卸料也會高出模板結(jié)構(gòu),對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓住,隨后再進(jìn)行沖壓,從而提升結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程的穩(wěn)定性[1]。另外,在卸料裝置應(yīng)用過程中,還需要依托于其他技術(shù)來不斷完善設(shè)計體系,從而為卸料工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

2.4型面模型修補(bǔ)

完成上述應(yīng)用設(shè)計后,需要對型面模型進(jìn)行修復(fù)處理,在具體應(yīng)用中,可以對工藝面結(jié)構(gòu)進(jìn)行形狀補(bǔ)充,并且沿著沖壓方向向外延伸進(jìn)行補(bǔ)充,使結(jié)構(gòu)的完整性得到進(jìn)一步提升。而且在修補(bǔ)過程中,還可以在補(bǔ)充面上進(jìn)行定料銷及導(dǎo)向銷孔的布設(shè),使其可以根據(jù)要求初步形成滿足應(yīng)用要求的型面模型,并且由此來組成實體結(jié)構(gòu),提高其應(yīng)用效果[2]。在此過程中,也會利用相應(yīng)的軟件進(jìn)行輔助,軟件應(yīng)用過程的主要作用在于,對于外形設(shè)計模塊進(jìn)行應(yīng)用處理,了解具體的參數(shù)信息,隨后以了解到的參數(shù)信息為基礎(chǔ)條件,對于缺陷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ),做好相應(yīng)的校驗處理工作,使其能夠按照要求生成實體命令,滿足應(yīng)用要求。同時在模型修補(bǔ)過程中,還會對修補(bǔ)情況進(jìn)行反饋,整理反饋信號后確定所修補(bǔ)參數(shù)的合規(guī)性,如果指令沒有達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果,還需要對其進(jìn)行再次調(diào)整,提高信號內(nèi)容的實用性,提升修補(bǔ)結(jié)果的可靠性。

2.5搭建三維模型

在具體的應(yīng)用過程中,搭建三維模型屬于非常重要的工作內(nèi)容,而且在應(yīng)用過程中,也會使用相應(yīng)的應(yīng)用軟件來進(jìn)行模塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計,根據(jù)復(fù)雜零件中所需要注意的應(yīng)用內(nèi)容,對于實體模型中的各類參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理,而且還需要依托于應(yīng)用模型來建立翻邊的凸模結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的應(yīng)用參數(shù)需要在前期做好應(yīng)用計算,得到可靠的計算結(jié)果。從目前使用的情況來看,經(jīng)常使用到的軟件包括CAD軟件、CATIA軟件等。以CATIA軟件為例,在具體應(yīng)用中,可以利用CATIA的Formula功能、DesignTable功能和Catalog功能,對于結(jié)構(gòu)零件參數(shù)進(jìn)行細(xì)化,從而提升分析結(jié)果的應(yīng)用價值[3]。并且在模型建立完成后,也需要結(jié)合實際情況來對其進(jìn)行糾偏,確保各項參數(shù)信息的合理性,提前做好數(shù)據(jù)存儲等工作,從而提升存儲內(nèi)容的合理性和合規(guī)性。

2.6三維圖紙表達(dá)

2.6.1標(biāo)注表達(dá)設(shè)計。在三維圖紙表達(dá)處理的過程中,展開標(biāo)注表達(dá)設(shè)計屬于非?;A(chǔ)的工作內(nèi)容,利用設(shè)計軟件提供的便利條件,可以對標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行合理控制。而且在此過程中也使用到了三維標(biāo)注技術(shù),對于已經(jīng)建立的模具模型,對其產(chǎn)品的尺寸內(nèi)容、公差情況、制造技術(shù)等內(nèi)容來順利完成信息的組織和表達(dá),提升操作管理結(jié)果的可靠性。而且在具體的使用過程中,也可以借助實體化應(yīng)用模型來完成產(chǎn)品定義處理,從而使結(jié)構(gòu)在定義期間可以成為現(xiàn)實結(jié)構(gòu)[4]。在表達(dá)過程中還需要對其他細(xì)化內(nèi)容進(jìn)行整理,同時兼顧一些基礎(chǔ)參數(shù),以滿足表達(dá)結(jié)構(gòu)具體的應(yīng)用需求。2.6.2屬性表達(dá)設(shè)計。與標(biāo)注表達(dá)相對應(yīng)的內(nèi)容便是屬性表達(dá),在具體的設(shè)計表達(dá)中,也會借助字符串來進(jìn)行表達(dá)。在相關(guān)設(shè)計軟件的輔助下,可以借助三維模型結(jié)構(gòu)規(guī)范內(nèi)容來完善應(yīng)用體系,并且在應(yīng)用中每一條屬性描述在應(yīng)用中都是由標(biāo)識名稱或?qū)傩灾禈?gòu)成。在應(yīng)用中需要對形式內(nèi)容進(jìn)行確定,一般情況下都會采用屬性值+數(shù)據(jù)值的方式來進(jìn)行表達(dá),對于表達(dá)的內(nèi)容也需要進(jìn)行細(xì)化處理,調(diào)整好各個參數(shù)信息的編號情況,對其進(jìn)行基準(zhǔn)處理,從而推升分析結(jié)果的使用價值,能夠為后續(xù)參數(shù)調(diào)整提供有利參考[5]。除此之外,對于得到的屬性數(shù)據(jù)也需要進(jìn)行定期更新,使其可以更加契合目前的應(yīng)用狀態(tài),從而提升各類數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值。

3結(jié)束語

綜上所述,基于模型的基礎(chǔ)情況,利用設(shè)計軟件中對應(yīng)設(shè)計模塊的優(yōu)勢,能夠順利完成復(fù)雜曲面冷沖壓模具設(shè)計,該模具實現(xiàn)了外形翻邊、凸筋成形、內(nèi)孔翻邊及錐形凸孔等工藝要求。并進(jìn)一步,實現(xiàn)了三維圖紙所需完整信息的表達(dá),直接反映設(shè)計人員的設(shè)計意圖,并被其他使用人員理解,減少因數(shù)據(jù)理解不一致導(dǎo)致出錯的可能性。實現(xiàn)了三維無紙化、數(shù)字化設(shè)計及制造,從而縮短研制周期,降低研制成本。

作者:鄒哲峰 張楊 姜宇峰 單位:哈爾濱第一機(jī)械集團(tuán)有限公司鈑金分廠 陸裝沈陽軍代局駐哈爾濱地區(qū)第一軍代室

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