摘要：文章主要介紹了基于Pro/E的沖壓復(fù)合模具設(shè)計，首先分析了零件圖及加工要求，接著分析了沖壓件工藝、確定了沖裁方案，并探討了復(fù)合模具的設(shè)計，最后文章詳細(xì)地介紹了復(fù)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中包括沖孔凸模設(shè)計、落料凹模設(shè)計、凸凹模的設(shè)計、用Pro/E進(jìn)行零件裝配四個方面。該模具設(shè)計利用了Pro/E的零件設(shè)計與裝配功能，不僅降低了模具設(shè)計的成本，還提高了復(fù)合模具設(shè)計的自動化程度，提高了設(shè)計的工作效率。

關(guān)鍵詞：復(fù)合模具；沖壓件工藝；模具設(shè)計；沖孔凸模；落料凹模

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

1 概述

在進(jìn)行模具設(shè)計與加工的實際工作中，使用得較為廣泛的是CAD/CAM軟件，該軟件具有良好的性能，將其運用到實際設(shè)計與制造中，不僅能夠提高速度，還能夠提高效率。Pro/E是CAD/CAM軟件當(dāng)中的具體代表性的一款，其性能良好，功能強大，在模具產(chǎn)品的設(shè)計與制造中具有廣泛的運用空間。在設(shè)計和制造工作中，如果運用Pro/E軟件，能夠在較短的時間內(nèi)完成設(shè)計和制造工作，不僅節(jié)省了時間，減少了工作量，還顯著地提高了設(shè)計和制造效率。文章以變壓器硅鋼片為例，介紹了基于Pro/E的沖壓復(fù)合模具設(shè)計過程，希望能夠使人們對這一問題有更加深入的了解，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計實際工作發(fā)揮指導(dǎo)作用。

2 零件圖及加工要求

為了讓人們對該軟件有更加全面的了解，文章以變壓器硅鋼片為例（如圖1所示），介紹Pro/E在軟件設(shè)計和制造中的具體運用。設(shè)計和制造該模具的材料是硅鋼片，厚度為0.5mm。

3 沖壓件工藝分析與沖裁方案的確定

該沖裁件在結(jié)構(gòu)上具有對稱性，就使用的材料來看，該沖裁件的材料是硅鋼片。該零件圖屬于自由公差尺寸，就沖裁件來看，它有很多很多的小孔，并且孔邊距也非常小，由于具有這方面的特征，凸模在受到外力影響的時候，極易發(fā)生損壞。

在設(shè)計和制造該工件的過程中，主要包括沖孔和落料兩個最基本的工序。如果是運用復(fù)合模具，在零件成型的時候，往往只需要使用一副模具就能夠達(dá)到目的。就整個模具的結(jié)構(gòu)來看，它的結(jié)構(gòu)非常緊湊，精度高，適應(yīng)范圍廣泛，能夠滿足精密儀器的實際需求。此外，該模具適應(yīng)了批量生產(chǎn)的實際要求，因而在實際生產(chǎn)中，能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。該模具質(zhì)量良好，壓料沖裁不會發(fā)生彎曲現(xiàn)象，沖裁件的精確度能夠有保證。在生產(chǎn)實踐中，采用的是落料沖孔復(fù)合模具，既能夠保證質(zhì)量，又能夠提高速度，適應(yīng)了模具生產(chǎn)的實際需要。

4 復(fù)合模具設(shè)計

設(shè)計是復(fù)合模具相當(dāng)重要的工作，對接下來生產(chǎn)制造產(chǎn)生重要的影響，所以，我們必須根據(jù)相關(guān)的要求，做好設(shè)計工作，為以后的制造做好準(zhǔn)備。

4.1 總沖壓力的計算

4.2 沖裁間隙的確定

間隙的確定是設(shè)計中相當(dāng)重要的工作，所以必須高度重視。如果間隙過大，沖孔件的尺寸就會大于凸模尺寸；如果間隙過小，沖孔件的孔徑就會變小。出于這種考慮，在間隙的取值上，必須合理，以達(dá)到最佳的設(shè)計效果。按照沖模設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，在取值上，最小值Zmin=0.06mm，最大值Zmax=0.08mm。

4.3 模具刃口尺寸的計算

4.3.1 落料。對該零件來說，它的形狀比較復(fù)雜，并且料很薄，根據(jù)這種情況，在加工的時候，既運用凸模也運用凹模。對于沖裁模初始雙面間隙，在取值的時候，應(yīng)該注意最小值Zmin=0.06mm，最大值Zmax=0.08mm，在落料的時候，應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)，然后再配做凸模。當(dāng)凹模磨損之后，可以分為三種情況分析：尺寸變大為A類、尺寸變小為B類、尺寸不變?yōu)镃類，磨損系數(shù)都是0.5。經(jīng)過計算，三類尺寸都符合要求，在進(jìn)行匹配的時候，應(yīng)該保證雙面間隙值在0.06～0.08mm之間。

4.3.2 沖孔。在沖孔的時候，也應(yīng)該以凸模為基礎(chǔ)，并配做凹模。計算凸模刃口尺寸，并做好配置工作，保證雙面間隙的合理取值，一般范圍應(yīng)該控制在0.06～0.08mm之間。

5 復(fù)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.1 沖孔凸模設(shè)計

在該模具設(shè)計的時候，其關(guān)鍵內(nèi)容是采取何種措施來提高凸模的強度與剛度，因此，必須注意以下相關(guān)問題，按照以下程序進(jìn)行設(shè)計。

5.1.1 校核承壓能力。凸模材料允許的壓應(yīng)

力為：

根據(jù)設(shè)計要求，凸模的最小直徑為3.25mm，大于1.33mm，承載能力符合設(shè)計要求。

5.1.2 校核抗縱向彎曲能力。在沖裁的時候必須限制凸模的自由長度。

凸模的細(xì)長部分為12mm，小于25.6mm，滿足沖孔抗縱向彎曲能力。具體的沖孔凸模設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示：

5.3 凸凹模的設(shè)計

首先繪制二維截面，在截面繪制完成之后，接下來的工作是進(jìn)行拉伸，拉伸之后，就完成了基本特征創(chuàng)建。接著選擇鉆孔平面，按照相關(guān)規(guī)定，選擇中心軸定位方式，指定圓孔的直徑與深度，完成工程特征圓孔的創(chuàng)建。最后完成凸凹模的零件創(chuàng)建，具體圖形如圖5所示：

5.4 用Pro/E進(jìn)行零件裝配

在單個零件設(shè)計完成之后，創(chuàng)建新的組件，然后進(jìn)行零件裝配，裝配過程中，會顯示相關(guān)的約束條件：貼合、對齊、插入，兩個零件的坐標(biāo)系重疊。圖6是利用Pro/E設(shè)計的總裝配圖。

6 實際應(yīng)用

模具設(shè)計完成之后，將該模具應(yīng)用于廣西恒順電氣有限公司，該模具順應(yīng)了變壓器廠的實際工作，提高了工作效率，收到了良好的效果，在實際工作中值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

7 結(jié)語

總而言之，Pro/E具有強大的零件設(shè)計功能與零件裝配功能，文章介紹的沖壓復(fù)合模具設(shè)計正是結(jié)合了產(chǎn)品的特點，并利用了Pro/E的這種功能，從而設(shè)計出了一套復(fù)合模具。該設(shè)計滿足了零件現(xiàn)代設(shè)計和制造的實際需求，不僅節(jié)約了設(shè)計和制造成本，還能夠有效地保證模具的精度，減少設(shè)計和制造時間，提高設(shè)計和制造效率，今后在實際工作中值得進(jìn)一步推廣和運用。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂琳，王正立，歐邦偉.發(fā)動機油底殼沖壓模具設(shè)計[J].金屬加工（冷加工），2011，（5）：54-55.

[2] 梁允魁，胡元，王長江.基于Pro/E和MasterCAM在沖壓模具中的應(yīng)用[J].煤礦機械，2011，（1）：234-235.

[3] 張永軍，韓靜濤.沖壓模具的多媒體演示系統(tǒng)[J].金屬世界，2011，（2）：69-71.

[4] 王德鵬.高職冷沖壓模具教學(xué)模式探討[J].黑龍江科技信息，2011，（9）：188.

[5] 譚海林.熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及模擬分析[J].模具制造，2012，（11）：28-31.

[6] 蒙以嫦.在《沖壓模具設(shè)計與制造》課程中引入UG軟件教學(xué)的實踐與探索[J].裝備制造技術(shù)，2012，（11）：234-236.

[7] 孔炎，梁辰，趙蒙，等.汽車端蓋零件的沖壓模具設(shè)計[J].精密成形工程，2012，（6）：129-131.

[8] 吳艷花，耿煜，雷俊杰.基于Pro/E的六角墊圈沖壓模具設(shè)計[J].湖北農(nóng)機化，2012，（4）：61-62.

作者簡介：徐永禮（1956-），廣西貴港人，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：數(shù)控技術(shù)、模具加工及金屬材料技術(shù)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）