钢板护罩模具的优化设计

０１ ．， ０ 并且 Ａ ８长宽相等） ， ＝（ 时 应取表 中较小 的数 值； 当相对厚度 ｔ ＞ ． ５ ／ Ｏ １， Ｂ ０ 并且 Ａ≥２ 日时 ， 应取表 中较大值 。假如矩形拉深件 的相对高度 ／不超 『 ｒ 过上表所给出的极 限值 ，拉深件就可以用一道工 序拉深 出来【 ２ ］ 。按理论计算此产品可一次成形 ， 所 以采用 一次 成 型 的复合模 具 。
计， 同时为避 免 板料 成形 过 程 中出现 断裂 、 皱 和 起
１２相 关数 据 的求解 方 法 ．
首先对零件的展开尺寸进行求解 ，传统上采 用公式求解 ， 这样 比较繁琐 ， 容易出错 ， 而且误差 较 大 。 为 了节 省 时间 ，所 以本文 运 用 ｄｎｆｒ ｙａｏｍ进 行毛坯尺寸计算 。 利用 Ｕ Ｇ导 出 ｉ ｓ ｇ 格式文件 ， ｅ 再 导入 ｄｎｆ ｍ 中或 直接 由 ｄｎｆ ｍ前处理器 建 ｙａ ｒ ｏ ｙａ ｒ ｏ 模， 由于软件本身造型功能不够强大 ， 因而应用受 限制。 但是前者需要先检查是否存在破 面， 若没有 破 面再使用 曲面网格划分工具划 分网格单元 ， 单
ｌ ＝ ； ：
图 ４模具设计检查
Ｆｉ． ｅ Ｄｅ ｇｎＣｈ ｋ ｇ４ Ｄｉ ｓｉ ｅｃ
图 ２零件的网格划分
Ｆｇ． ｉ ２ Ｍ ｅ ｈｅ ｈ ａ ｓ ｓｏｆ ｅ ｐ ｎｓ ｔ
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农业装备与车辆工程
２ １ 拄 ０２
由于 Ｄ ｎｆ ｍ 自身 的建 模 功能 不 足 ， 了提 ｙａｏ ｒ 为 高效 率 ， 在 三维软 件 中进 行 工艺补 充 。 先根据 先 首 经验 在 Ｕ 中进 行 模具 结 构 的设计 ，然 后再 将需 Ｇ
能 。如表 ｌ 示 ，当矩形 拉 深件 的相对 厚 度 ｔ ＜ 所 ／ Ｂ
ｓｒ ｉ ａｔ ｏ Ｐｃ Ｐｒ选项 ． ｋ 选择零 件上 的一个单元 ． 单击 ＹＳ Ｅ 按钮接受法线方向。如果没有问题进行下一 步操作 ． 由于零件中有内孔 ， 所以在求解前 先要用 Ｉｎｒ ｉ 命令 进行填充 内孑 。然后选 择 Ｂ Ｅ ｎｅ Ｆ ｌ ｌ Ｌ ｓ ＢａｋＳ ｅ ｓｍ ｔ 菜单项依次定 义毛坯材料种 ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｚＥ ｉ ｅ 类、 材料厚度 ， 最后单击 Ａ ｐ 计算 ， 图 ３ ｐｌ ｙ 如 所示。 这种方法简单实用 ， 所得结果符合要求。
钢板护罩模 具的优 化设计
张献 文 ． 王镇 江
（ ４０ ６ 广西省 柳州市 ， ５５０ 广西工学 院）
［ 摘要 ］为 了 高产品的质量和生产效率， 提 复合模具被广泛运 用在工业生产 中。 钢板护罩结构复杂 、 质量要 求高，
因此优 化 冲 压工 艺对提 高零件 的使 用性 能 和 降低 成本 尤为 重要 。通 过 对零 件 落料 、 成型 、 冲孔 复合 模 具 的 结构 、
工作过程和设计要 点的研 究， 出合理的设计方案， 找 解决 实际生产中的问题 。通过 实际生产验证 ， 产品质量合
格 。 具操 作 简便 ， 模 安全 、 实用 。
［ 关键词 ］ 优化设计 ； 复合模具 ；ｙａ ｒ ｄ ｎｆ ｍ ｏ ［ 中图分类号 ］ Ｇ ０ Ｔ ３５ ［ 文献标志码 ］Ｂ ［ 文章编号］１７ — １２２ １）５ ０ ５— ３ ６ ３ ３ ４ （０ ２０ — ０ ６ ０
Ｏｐ ｉ ａ ｓｇ ｆｔ ｅ Ｓ ｅ ｌＳ ｉｌ ｅ ｔ ｍ ｌＤｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｔ ｅ ｈ ｅｄ Ｄｉ
Ｚ Ａ Ｇ Ｘａ － ｅ ，ＷＡ Ｇ Ｚ ｅ －ｉ ｇ Ｈ Ｎ ｉ ｗ ｎ ｎ Ｎ ｈｎ ｊ ｎ ａ （ ｕｎｘ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ ｈｕＣｔ， ｕｎ ｘ Ｐｏｉｃ ４ ０ ６ Ｃ ｉ ） Ｇ ａｇｉ ｎｖ ｓｙｏ ｃ ｎｌ ｙ Ｌｕ ｏ ｉ Ｇ ａｇｉ ｒｖ ｅ５５ ０ ， ｈｎ ｅ ｔ Ｔ ｏ ｚ ｙ ｎ ａ
第５ Ｏ卷 第 ５ 期
Ｖｏ ． Ｏ １ ５ Ｎｏ ５ ．
农 业装备 与车 辆工 程
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ ＨＩＬ Ｎ ＩＥ Ｒ Ｎ Ｇ Ｉ Ｕ Ｔ Ｒ ＬＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｅ Ｃ ＥＥ ＧＮ Ｅ Ｉ Ｇ
２１ ０ ２年 ５月
Ｍａ ０１ ｖ２ ２
ｄ ｉ１ ． ６／．ｓ． ７ — １２２ １ ．５ １ ｏ ：０ ９ ９ｊ ｓ １ ３ ３ ４ ．０ ２ ． ５ ３ ｉｎ ６ ０ ０
［ ｅ ｗ ｒ ］ｏｔ ａ ｄｓ ｎ ｃｍｐｕ ｄｄｅ Ｄ ｎ ｏ Ｋ ｙ ｏ ｄ ｐｉ ｌ ｅｉ ； ｏ ｏ ｎ ｉ； ｙ ａ ｒ ｍ ｇ ｆｍ
０ 引言
目前 ， 电子 部 件 的工 业 生 产 以轻 盈 、 密 、 精 组
１ 冲压成形工艺设计
１１冲压成 形工 艺性 分析 ．
成零件少为特征 ． 为了满足这些需求 。 许多部件通
击 Ｅｅ ｎ 工具栏
回弹等缺陷， 必须反复进行试模和修模 。这种设计
方 法大大延 长 了模 具开发 时 间 ，增 加 了模具 成 本 。
由于 ｄｎｆ ｍ的模 面工程（Ｆ ） ｙａ ｒ ｏ Ｄ Ｅ模块具有强大的 仿真分析功能 ， 所以模具设计完成先用它进行仿真 分析 ， 以便得到优化 的设计参数 ， 减少试模 和修模 的时间和费用 ， 从而提高了效率 ， 降低了成本 。
过 冲压 成形 生产 。特 别 是高 速 自动化 金属 成形 工 艺 被用 于大 量生 产小 尺 寸零件 。金属 成形 过程 中
如图 １ 所示 。以钢板护罩为例对复合模具工 艺设计进行分析 。零件使用的材料为 ：钢板 ０ 一 ． ８ Ｇ ７ ８ ８ — — — ＢＴ ，其抗 拉强 度 为 ２０ ＢＴ ０／ Ｆ Ｂ Ｐ Ｇ ／７０ ０ １ ７～ ３０ Ｐ ， ５Ｍ ａ延伸率 ≥３％， ８ 具有 良 的塑性【 好 ” 。
该产品采用三副模具生产 ， 第一副模具落料 、 第二副模具成形 、 第三副模具冲孔 ， 由于 占用了较 多的机床和人力 ， 使加工成本增加 。 而且工序较多 降低了产品的精度 。为了提高产品精度和生产效 率降低成本 ， 必须对模具结构进行优化。 图所示 如
产品为矩形拉深然后翻边 ， 矩形拉深 ｒ ／ Ｂ越大 。 直
表 １ 矩形件初次拉深的最大相对高度
Ｔ ｂ Ｍａ ． ｒ ｌ ｉ ｈ ｉｈ ｏ ｒ ｃａ ｇ ｌｒ ｐ ｎ ａ ｅ １ ｔ ａ ．１ ｘ ｅａ ｖ ｔ ｅ ｅｇ ｔ ｆ ｅ ｔ ｎ ｕａ ａ ｓ ｆ ｒ ｔ ｓ
ｓ ｒｔ ｈｎ ｔｅ ｃ ｉｇ
图 ３计算所得毛坯
０４ ． ０３ ． ０２ ． ４６ ￣ ０１ ． Ｏ０ ． ５
所选择 曲面的作用不同 ，在划分对象选择区域中 的下拉列表框里选择不同选项 ，利用此功能在选 定 曲面上创 建 网格 。 图 ２所 示 。 如 由于 划分 的 网格 中可能存在一些潜在的 、 影响模拟结果的缺陷 ， 因 此需要对 网格进行检查及修补 。 选择 Ｐｅｒ ｅｓ－ ｒ ｏｓ ￣ ｐ ｃ － Ｍ ｄｌ ｈｃ／ｅａ 菜单 项 ，弹出 Ｍ ｄｌ ｈｃ／ ｏｅ Ｃ ｅｋ ｐｉ Ｒ ｒ ｏｅ Ｃ ｅｋ Ｒ ｐｉ工 具栏 选择 自动 一 致法 线按 钮 ，选择 Ｃ ｒ ｅａｒ ｕ－
护罩为例介绍复合模具优化设计的方法。
收稿 日期 ：０ ２ ２ ２ ２ １— — ９
第５ ０卷 第 ５ 期
张献文 等 ：钢板护罩模 具的优 化设计
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边部分对圆角部分 的影响越小。矩形拉深件初次 拉 深 的极 限 变形 程 度 用拉 深 件 的相 对 高度 Ｈ ｒ ／ 表 示。 由毛坯一次拉深可能拉深的矩形拉深件 ， 最大 相 对 高 度 取 决 于拉 深 件 的 尺 寸 ｒ ｔ ／ ／ Ｂ、Ｂ和材 料 性
ｔｒ ｕ ｅ，ｗ ｒ ｒｃ ｓ ｅ ｎ ｅ ｉｎ ｅ ｅ ｎ ｓ ｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｄ ｓｇ ｃ ｅ ｓ ｆｕ ｄ ｏ ｔｔ ｏｖ ｒ ｃ ｉａ ｒ ｂ ｅ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｋ ｐ ｅ ｓ ｓａ ｄ ｄ ｓｇ ｌ ｍｅ ｔ ，ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｅ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ ｉ ｏ ｎ ｕ ｏ ｓ ｌｅ ｐ ａ ｔ ｌ ｏ ｌ ｍｓ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ． ｏ ｃ ｐ ｏ Ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｄ ｃｉ ｎ ｐ ａ ｔ ｅ ｈ ｕ ｌ ｙ ｏ ｅ ｐ ｄ ｃ ｓｇ ｏ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｒ ｕ ｔ ｒ ｃ ｉ ，ｔ ｅ ｑ ａｉ ｆ ｈ ｒ ｕ ｔｉ ｏ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄｅ ｉ ａ ｅ ｒｃ ｉａ ｎ ａ ｙ ｔ ｐ ｒ ｔ ． ｈ ｏ ｏ ｃ ｔ ｔ ｏ ｎ ｈ ｉ ｓｓ ｆ ，ｐ ａ ｔ ｌａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｏ ｅ ａｅ ｃ
使用复合模具 ． 易于实现 自 动化 ， 减少 了工序繁多 带来的误差 ． 确保 良 的产品精度 ， 好 同时减少了设 备和人力的投入 。 降低 了成本 ， 使得它适合大规模
生 产 的精密 成形 。
复合模具是在压力机的一次行程下， 可以同 时完成多道工序的冲裁模。 它的特点是 ： 提高冲压 件 的质量 。 使生产效率成倍提高 ， 但是对模具制造 精度要求较高。 模具 的设计主要依靠试验的方法 ，
［ ｓｒｃ］ ｎｏｄｒｏｉ ｐｏｅｐ ｄ ｃ ｑ ａｔ ａｄｐｏｕ ｔ ｎｅ ｃｅｃ ，ｃｍ ｏ ｎ ｉ ｉｗｄ ｌ ｕｅ ｄ ｓ ｉ ｒｄ ｃｉ ． Ａｂｔ ｔ Ｉ ｒｅ ｒｖ ｒ ｕｔ ｕ ｌｙ ｎ ｒｄ ｃ ｏ ｆ ｉ ｙ ｏ ｐｕ ｄｄｅ ｓ ｉｅ ｓｄｉ ｉ ｕｔａ ｐｏ ｕｔ ｎ ａ ｔｍ ｏ ｉ ｉ ｉ ｎ ｙ ｎ ｎ ｒｌ ｏ
图 １ 零 件 三维 图
Ｆｇ １ － ｄ ｌ ｇ ｏ ａ ｔ Ｉ． ３ Ｄ ｍｏ ｅｉ ｆ ｒ ｎ ｐ
因此花费大量 的金钱和时间，为了提高效率和降 低模具设计和制造的成本需要采取优化的设计方 案。由于 ｄｎｆ ｍ固有的精度和灵活性 ，它成了 ｙａ ｒ ｏ
金属成形工艺仿真的重要工具之一 。下面以钢板
Ｏ ｔ ｚ ｇ ｐ ｒｓｓａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｐ ｒ ｃ ｌ ｒ ｍｐ ｒ ｎ ｏ ｉ ｒ ｖ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｎ ｏ ｔｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｏ ｌｘ ｓ ｅ ｐ ｉ ｉ ａｔ ｔｍｐ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓ ａ ｉ ｕ ａｌ ｉ ｏ ａ ｔ ｏ ｉ ｇ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｎ ｅ ｕ ｉ ｇ ｃ ｓ ｅ ａ ｓ ｆｃ ｍｐ ｅ ｔ ｌ ｍｉ ｎ ｔ ｙ ｔ ｔ ｍｐ ｅ ｓ ｉｌ ｎ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｒｈ ｕ ｌ ｙ Ｔ ｒ ｕ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔｂ ａ ｋ ｎ ｈ ｅｄ ａ ｄ ｒ ｑ ｉ ｅ ｎｓ ｏ ｉｈ ｑ ａｉ ． ｈ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｌ ｎ ｉｇ，ｆ ｒ ｉ ｇ ｕ ｃ ｉ ｇ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｄ ｅ ｓｒ ｃ ｇ ｔ ｏ ｏ ｏ ｎ ，ｐ ｎ ｈ ｎ ｏ ｏ ｎ ｉ ｔｕ － ｍ
Ｆｉ ３ Ｂｌ ｋａ ｉｖ ｄ ｆ０ｍ ｌｕａｉｎ ｇ． ａｎ ｃｈｅ ｅ ｒ ｃａｃ ｌｔ ｏ
相 对圆角半径 ｒ ／ Ｂ 相对高度 ＨＩ ｒ
２ ３ ２８ ４ － ．—
８ ２ １—５ －１ ０ １
然后对模具相关参数求解 ， 由于在变形过程中 极易产生拉裂、 拉薄 、 起皱 ， 是成形工艺和模具设计 要控制的缺陷， 影响它们的因素主要有模具的几何 参数 、 润滑条件， 特别是凸凹模圆角对成形件质量 影响很大 。所 以对模具的结构设计 ， 相关参数的 求取非常重要 ， 传统方法主要依靠经验进行模具设