CAD-CAM在冲孔翻边复合模具设计中的应用

CAD/CAM在冲孔翻边复合模具设计中的应用

摘要：对金属材料进行冲孔并翻边需要经过两道工序和两套模具，冲孔翻边复合模具的出现即减少了工序和模具数量，又提高了生产效率。但这种复合模具往往结构较复杂，设计和制作周期较长。计算机技术的发展为这一问题提供了很好的解决办法，cad/cam集成系统的引进，大大缩短了模具的设计和制作周期，有效提高了模具生产效率和加工质量，对翻边模的设计实例证明了该集成系统的有效性。

关键词：冲孔翻边复合模具 cad/cam 系统集成

中图分类号：tg316.1+5

1 引言

在金属板料上进行冲孔并翻边，一般需要两道工序来实现：先在一套模具上冲孔，然后在另一套模具上对板料进行翻边。

为降低成本，提高生产效率，近年来随着科学技术的发展，一种冲孔翻边的复合模具应运而生，利用这种复合模具可以同时完成冲孔和翻边两道工序，即减少了工序又减少了模具数量，省时又省力，冲孔翻边复合模的结构可根据制件的翻孔直径、翻边高度h和板料厚度t等具体情况而定。但是，相比于冲孔和翻边单工序模具而言，这种复合模具结构较复杂，特别是对于一些翻孔直径较小和板料厚度较薄的制件，其模具设计周期更长，制作过程更困难，严重制约了我国制造业的发展。

近些年来，随着计算机技术的日益发展，其应用领域也越来越广

泛，将计算机技术，尤其是cad/cam技术应用于模具工业中，即利用计算机对模具结构进行设计并输出模具尺寸图等，可以大大缩短模具的设计周期，有效提高模具生产效率和加工质量。

本文首先对cad/cam技术做了简单介绍，其次分析研究了几种常见的冲孔翻边复合模具，最后利用开发的集成系统完成了对冲孔翻边复合模的设计实例。

2 cad/cam技术概述

2.1 cad/cam技术的基本概念

产品模具的设计制造周期和加工水平直接影响着产品的质量和更新速度。随着工业的迅速发展，传统的模具设计与制造方法已不再能满足产品及时更新和产品提高质量的要求，长久以来人们一直致力于对缩短模具设计制作周期和提高模具加工质量的研究，而计算机技术的发展为这一问题的解决提供了很好的方法。

cad（computer aided design），即计算机辅助设计，是指利用计算机的硬件和软件系统来辅助人们对工程或产品进行设计、绘图、工程分析等一系列设计活动的总称。人具有学习、思维、直观判断和逻辑推理的能力，而计算机运算速度快、信息储存量大，并且不易出错，精度很高，通过cad系统，可以把人和计算机的特性很好的联系起来，是一种人和计算机联合进行共同设计的新型设计方法。该方法的人机结合方式是首先由人根据设计目标对设计过程和设计方法综合分析后建立数学模型或几何模型，并编制解析这种模型的运行程序。然后由计算机来运行这些程序，并完成计算、数

值分析和图像处理等任务。而人将运用自己的经验与判断能力通过人机对话或显示器来控制整个过程，从而完成人机间的信息交流，获得最优设计结果。

cam（computer aided manufacturing），即计算机辅助制造。狭义上的cam通常指的是数控程序的编制，比如刀位文件的生成、刀具路径的规划和刀具轨迹仿真，以及生成nc代码等。广义上的cam 指的是利用计算机对产品的制造过程（包括工艺准备、自动编程、装配、检测等）进行设计、管理和控制。

2.2 cad/cam系统的集成

随着计算机技术日益广泛深入的应用，人们发现采用cad、cam 各自独立的系统不能实现相互之间信息的自动交换和传递。例如cad系统设计的结果，必须经人工转换成cam系统所需要的输入数据时才能被cam系统接收，这不但影响了生产效率，而且在人工转换过程中难免会发生错误，因此，人们提出了cad/cam系统集成的概念，并致力于cad、cam系统之间数据自动交换和传递的研究。cad/cam集成系统具有数据共享，系统集成化和开放性三个重要特征，是制造系统重要的组成部分。

cad/cam集成系统有利于系统各应用模块间的资源共享，提高了系统运行效率，降低了系统成本；避免了应用系统之间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而可有效提高产品质量，提高企业的市场竞争力。

3 几种常见的冲孔翻边复合模具

（1）当冲压件的翻孔直径较大，翻边高度h>6*材料厚度t时，可采用图1所示的复合模具结构。

（2）当冲压件的翻孔直径和翻边高度h都较小，且翻边高度

h1.5mm）时，图1所示的复合模具中，凸模将变为阶梯形，其上部为翻边用，下部为冲孔用。当上模向下运动时，凸模的下部首先在材料上进行冲孔，当上模继续向下时，凸模的上部与凹模作用完成翻边。

4 集成系统对翻边模具的设计实例

cad/cam集成系统开发完成后，作者对系统进行了测试，结构表明该集成系统功能强大且运行稳定，可以设计出满足用户需求的模具，基本达到预期目标，使得模具设计的周期大大缩短，这里给出一个翻边模的设计实例。

5 总结

通常情况下，对金属材料进行冲孔并翻边需要经过两道工序和两套模具，冲孔翻边复合模具的出现即减少了工序和模具数量，又提高了生产效率。但这种复合模具往往结构较复杂，设计和制作周期较长，并且模具质量有待进一步提高。计算机技术的发展为这一问题提供了很好的解决办法，cad/cam集成系统的引进，大大缩短了模具的设计和制作周期，有效提高了模具生产效率和加工质量，对翻边模的设计实例证明了该集成系统的有效性。