《级进模CAD软件研制》修改版

《级进模ＣＡＤ软件研制》学生姓名：付杰李晨光武吉吉指导老师：乔继彤摘要：本文首先对当今世界级进模的发展趋势进行了概况介绍，并着重介绍了关于级进模的计算机辅助设计(CAD)应用趋势。

其次，文章用大篇幅对本次《级进模CAD软件研制》的设计原理、设计准备、设计过程以及设计后期调试等方面予以说明。

本次软件研制是基于VB6.0程序，通过简单的展示窗体对级进模的设计计算过程进行数字化再现，减轻了以往对目标零件的手工设计、校核等计算内容的负担，大大提高了级进模冲压设计效率。

综上，本课题对于CAD在级进模设计制造领域的应用提供了新的、有益的实践。

关键词:CAD，级进模，软件编程1前言这部分报告对当今世界机械模具发展的概况进行了介绍，并且着重介绍了机械模具行业中对于计算机辅助的应用，分别极少了计算机辅助设计的研究背景、级进模的发展趋势以及计算机辅助对于级进模发展的推动作用。

通过以上介绍，我们可以看出计算机辅助对于机械模具加工，尤其是对于级进模加工的帮助和发展的重要性。

1.1计算机辅助设计的研究背景计算机辅助设计简称CAD（Computer Aided Design），随着微电子技术和计算机技术的非属发展，CAD技术已经成为辅助人们进行给中工程设计的主要手段，在很多领域得到了非常广泛的应用。

与传统设计相比，CAD技术极大地减轻了设计人员的劳动复杂性，提高了设计效率。

运用CAD，可以对产品进行模拟工况下的动态分析和优化设计，降低产品开发费用，缩短开发周期，确保产品质量。

通过调用CAD专家系统，可以适当改变传统设计中过多依赖经验积累的局面，使经验不足的设计人员也能做出较高水平的设计。

CAD技术和计算机辅助工艺规程编制（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）等技术的有机结合，形成计算机集成制造系统（CIMS），可以实现整个企业生产管理的现代化。

1.2级进模的发展趋势本课题的软件主要是应用于级进模-冲压模的应用，就目前全球发展趋势来看，主要有以下特点：模具与压力机是冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。

先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。

模具的发展方向为：充分运用IT技术发展模具设计、制造和缩短金属成形模具的试模时间。

1.3 CAD、CAE、CAM在级进冲模领域的发展应用国外级进模CAD/CAE/CAM的研究始于上世纪60年代末，70年代便有初步应用，但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。

弯曲级进模CAD/CAM系统出现在80年代，如日本日立公司和富士通公司的弯曲级进模系统等。

应用三维几何造型技术的级进模系统始于80年代末，如美国Auto-trol公司的Die-Design系统，该系统采用三维几何模型来描述钣金零件，并将三维图形技术应用于模具结构设计，显示出三维图形软件在模具设计中的重要作用。

进入90年代，国际著名商品化三维CAD/CAM系统，如美国的Pro/E、UG-II、 CADD5、Solidworks、MDT等均陆续在模具界得到应用。

美国PTC公司基于Pro/E系统开发了钣金零件造型模块Pro/Sheet Metal。

UG Solution公司在UG-II的基础上开发了同类型的模块UG/Sheet Metal。

以上两个系统都缺乏面向级进成形工艺及模具结构设计的专用模块，但这方面的工作进展很快，有的已经初见成效。

本世纪之初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。

该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。

具有特徵识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入巿场。

2研究目的本次课题通过编写一个人机交流的软件，来帮助设计者完成手工设计过程，给出绘图参数从而将设计效率大大提高。

本课题所研制的软件有助于学生综合使用所学的专业知识，有助于学生了解软件设计过程，有助于提高分析问题和解决问题的能力。

更帮助学生进一步了解机械模具制造的发展趋势和计算机辅助对于帮助模具制造的重要性。

通过基于VB软件的开发应用，逐步让我们接触到计算机辅助对于机械制造的帮助，并为以后的工作和学习提供一定的基础，为适应未来机械自动化的大趋势打好基础。

3研究方法及主要观点这部分介绍了本小组对本次课题的理解以及将会用何种方法去进行软件开发研究，并介绍了本次开发研究中小组成员提出的部分研究观点。

3.1 技术路线本次课题的内容是级进模CAD软件研制，选择的是对板料的冲压。

当中参考了不少关于级进模（尤其是弯曲模）设计的书籍，了解和熟悉了板料级进模的结构设计和力学分析等等。

将级进模设计的基本过程归纳为毛坯选择、条料排样、压力选择计算等。

构成了级进模模块化参数设计系统：如图3-1所示。

图3-1 技术路线图3.2设计主要步骤我们力图通过一个简单经典的冲压模实例的手工计算过程来体现出最基本的冲压级进模的常规计算过程，方法和公式应用都是冲压模设计过程中最常见也最具代表性的。

3.2.1弯曲件的最小弯曲半径弯曲件的圆角半径不宜过大和过小，过大时因弹性回复的影响，弯曲件的精度不易保证，过小时弯曲容易产生裂纹。

3.2.2弯曲件的直边高度a.当弯曲成90度角时，为了保证工件的弯曲质量，必须满足弯曲件的直边高度为H>2tb.如果H<2t，则必须先压槽弯曲或加高直边，弯曲后再切除多余部分。

3.2.3弯曲件的其他工艺要求a.增添工艺孔，槽和转移弯曲线。

局部弯曲的某一段边缘时，为避免角部处于应力集中形成裂纹，可预先切出工艺槽。

也可将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处，在弯曲前冲制工艺孔。

b.冲连接带和定位工艺孔在弯曲区附近有缺口的弯曲件，若在毛坯上将缺口预先冲出，弯曲时不能保证缺口形状，会出现叉口现象，因此在弯曲类似工件时在缺口处留有连接带，待弯曲成形后将其多余部分冲去。

3.2.4.弯曲件的毛坯尺寸计算算出直线段L1,L2,L3的长度。

a. 根据r/t ，由表查出应变中性层位移系数x 值。

b. 计算中性层弯曲半径ρ=r+x*t (1) c. 计算L1,L2,L3的展开长度l=ρπα/180 (2)d. 计算毛坯总长度L=a+b+.......+L1+L2+ (3)3.2.5.弯曲力的计算a.自由弯曲力t r kbt F b +=/7.02σ自(4) F 自—弯曲结束时的自由弯曲力b —弯曲时的厚度，mmt —弯曲件的厚度，mmr —弯曲件的弯曲半径，mmσb —材料的强度极限，MPak —安全系数，一般取1.33.2.6.校正弯曲力p A F =校 (5) F 校—校正弯曲力，NA —校正部分投影面积，mm2p —单位校正力，MPa3.2.7.弯曲模凸，凹模间隙对于U 形件的弯曲，则必须选择适当的间隙，间隙越小，则弯曲力越大；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，以及发生划伤或拉长，降低凹模寿命。

间隙过大，则回弹大，降低零件的精度。

凸，凹模的单边间隙Z 一般按下式计算：ct t ct T Z +∆+=+=max max (6) Z--弯曲模凸，凹模单边间隙，mmt —材料厚度的基本尺寸，mm△max —材料厚度的正偏差，mmC —间隙系数。

按图查3.2.8.弯曲模工作部分的尺寸计算a.凸模的圆角半径的确定如果弯曲件的弯曲半径没有做明确规定，则取t r ）（凸3~1= (7) 若弯曲件的弯曲半径为r ，则t r =凸 (8)b.凹模的圆角半径及凹模的工作深度t r t tr t tr t d d d 24mm )3~2(4mm ~2)6~3(2mm =>===≤时，时，时， (9)3.2.9.凸，凹模工作部分的尺寸和公差a.用外形尺寸标注的弯曲件工件双向偏差时，凹模尺寸为：d L L d δ+∆=)0.5-（ (10)工件为单向偏差时，凹模尺寸为：d L L d δ+∆=)0.75-（ (11) 凸模尺寸为p Z L L p δ-=)2-（ (12) b.用内形尺寸标注的弯曲件工件为双向偏差时，凸模尺寸为:p L L p δ-∆+=)0.5（ (13) 工件为单向偏差时，凸模尺寸： p L L p δ-∆+=)0.75（ (14) 凹模尺寸为：d L L d δ+∆+=)2Z （ (15) Lp ，Ld —为凸模和凹模的宽度，mmL —弯曲件宽度的基本尺寸，mm∆--弯曲件宽度的尺寸偏差，mmZ —凸模和凹模的间隙，mm4 级进模CAD 的软件设计这部分介绍的是本次级进模CAD 软件设计的核心过程，其中包括软件设计流程（框图），主要VB 代码的应用示例等，目的是介绍小组在软件研制过程中的主要想法和软件设计的设计流程安排。

4.1软件设计流程软件设计流程不仅反映了设计者的设计思路而且也反映出软件的运行流程，如下为软件的设计流程：样例分析→工艺性分析→相关参数提取→开始设计→毛坯选择→排样设计→条料宽度计算→凸凹模间隙及尺寸→冲裁理计算→压力机的选择→总体数据输出→导出TEXT 文件。

4.2典型VB 代码应用示例在本次软件设计中应用最为广泛的程序代码，如下：Private Sub Command3_Click()----------//点击按钮3激活如下操作If Text1.Text = "" ThenMsgBox "请选择材料厚度", vbOKOnly ----//若Text.1内数据为空弹出对话框提示输入数据Exit SubEnd IfA = Text1.Text -----------------------//工件间a1A1 = Text2.Text----------------------//侧边aText3.Text = 30 + 2 * A1------------//计算条料宽度D2Text4.Text = 30 + 2 * A1 + 0.5-----//计算导料板间的距离A3Text5.Text = D + 1.5--------------//计算步距SEnd Sub5研究成果和主要经验本论文研究和探索了级进模CAD程序编制特点及需要解决的主要问题：级进模设计计算程序的编写方法;容器设计CAD 程序编制步骤;面向对象的CAD程序编制原理。

该系统以VB6.0为开发语言，VB6.0为软件环境，用户只需输入部分零部件的设计参数，运行程序后，排样，冲裁力，搭边，凹凸模等便可一个窗体一个窗体逐步地自动显示出来，从而实现了级进模设计设计的程序化、计算机化。

本次研究的主要成果有：（1）讨论了级进模设计的一般过程及一些设计参数的确定方法。