單明柱，李兆龍，李方娟

(1.牡丹江師范學院，黑龍江 牡丹江157011;2.哈爾濱理工大學，黑龍江 哈爾濱150080;3.牡丹江醫(yī)學院，黑龍江 牡丹江157011)

0 引 言

電火花線切割加工，適用于難切削材料及特殊形狀和復雜形狀的零件加工，由于電火花線切割加工容易實現(xiàn)加工過程的自動化，并且可改進結構設計等特點，已經(jīng)被廣泛應用于模具制造業(yè)中.

Unigraphics NX 是一種功能強大的三維CAD/CAM/CAE 一體化、集成化軟件，主要應用于數(shù)字化產(chǎn)品設計、數(shù)字化仿真和數(shù)字化產(chǎn)品制造等三大領域.它覆蓋了產(chǎn)品從概念設計到制造的全過程，它具有基于特征，全參數(shù)、全數(shù)據(jù)相關的特點.實現(xiàn)了知識驅動型自動化和利用知識庫進行建模，同時能自上而下進行設計，實現(xiàn)完整的系統(tǒng)庫建模.Unigraphics NX 的加工基礎模塊的通用點位加工編程功能可用于數(shù)控車削、鉆孔、攻絲和線切割等加工編程，被廣泛應用于機械設計加工和模具設計制造等領域中.

1 模具的工藝分析

1.1 沖壓力的計算

圖1 所示定子片零件成形的主要工序是沖孔和落料，要使零件一次完成落料、沖孔兩道工序，首先要考慮零件內(nèi)部復雜形孔的沖孔力以及卸料力.

1.1.1 沖孔力的計算

F沖=1.3ltτ，其中l(wèi) 是工件內(nèi)輪廓周長為543mm，t 是工件的厚度為0.35mm，τ 是材料的抗拉強度為190MPa.

圖1 定子片零件圖

圖2 復合模簡圖

所以工件內(nèi)輪廓的沖裁力F沖=1.3×543×0.35×190=46943N

F卸=K卸F沖=0.03×46943=1408N，其中K卸為0.03.

圖3 UG 數(shù)控加工操作流程

圖4 沖壓模具設計實例

1.1.2 外部工件的落料力及卸料力

F落=1.3ltτ，其中l(wèi) 為工件外圓的周長64π，其他參數(shù)同上.

1.2 沖壓模具結構設計

1.2.1 落料時凹模刃口尺寸計算

根據(jù)圖1 中落料、沖孔件的尺寸分類，該工件落料加工時的外圓尺寸是屬于凹模磨損后增大的尺寸，因此，屬于A 類尺寸.

圖5 創(chuàng)建幾何體

圖6 ［EXTERNAL TRIM］對話框

圖7 線切割動態(tài)仿真

其尺寸計算公式為:

其中，X=0.75，計算得

落料加工時工件外圓上的小缺口尺寸，屬于在凹模磨損后小缺口的尺寸隨之減小的情況.因此，為B 類尺寸.

其尺寸計算公式為:

則:

1.2.2 沖孔時凸模刃口尺寸計算

采用凸、凹模配合加工，沖孔時多以凸模為基準件對相應的凹模進行設計加工.凸模刃口尺寸的計算公式為:

2 模具結構及運動分析

模具整體結構形式采用倒裝式復合模，落料凹模裝在上模的復合模，模具的整體結構如圖2 所示.

上、下模采用導柱導套導向模架.該模具要一次完成兩道工序，可以完成兩次沖孔與落料，其中9 為凸凹模，即為內(nèi)孔的凹模又為外圓的凸模.當沖床滑塊下滑時，內(nèi)孔凸模17，18 下行，首先與凸凹模9 進行沖孔，滑塊繼續(xù)下行，此時上部的凹模6 與凸凹模9 相接觸進行落料.這樣，完成了沖孔，落料兩道工序.

3 Unigraphics NX 的數(shù)控加工編程

3.1 Unigraphics NX 編程流程

Unigraphics 數(shù)控加工操作流程如圖3 所示:首先建立UG 零件加工模型，將零件的相關信息和技術要求等存放在UG 的數(shù)據(jù)庫中，確定加工路線和工藝參數(shù)等信息，然后進行數(shù)控加工.

3.2 沖壓模具設計及數(shù)控加工

根據(jù)模具設計圖紙，通過UG 進行模具實體造型，這里我們僅以17 凸模和9 凸凹模為例進行說明，沖壓模具的凸凹模是根據(jù)加工產(chǎn)品的工藝特點，通過數(shù)控線切割機床加工而成的.沖壓模具設計主要包括凸凹模設計，凸模刃口設計，基本尺寸的確定等.利用Unigraphics NX 建模模塊進行模具設計實例如圖4 所示，(a)，(b)分別為17 凸模和9凸凹模.

利用Unigraphics NX 對該模具進行數(shù)控編程與仿真加工.利用凸模創(chuàng)建程序創(chuàng)建幾何體如圖5所示;通過［EXTERNAL TRIM］對話框，選擇不同的加工類型，如圖6 所示;線切割運動仿真過程，如圖7 所示，通過觀察可以了解線切割的運動情況，然后自動生成數(shù)控程序代碼.

4 結 語

本文以沖壓模具的設計和數(shù)控編程為例，介紹了沖壓模具的設計過程，即在Unigraphics NX 軟件平臺上，利用參數(shù)化驅動造型制造設計和數(shù)控加工編程等技術，來進行模具的設計與數(shù)控線切割加工.利用CAD/CAM 技術，基于Unigraphics NX 軟件的模具設計制造方法與傳統(tǒng)制造方法比較，具有設計可靠性高，加工成本低和設計周期短等諸多優(yōu)點，大大提高了模具設計制造的效率.

［1］ 王彤，張新服.進給速度對高速走絲氣中線切割加工的影響［J］.機械工程師，2004，(5):3－5.

［2］ 高勇，苑桂萍.UG NX 中文版 數(shù)控加工基礎教程［M］.北京:人民郵電出版社，2006，4.

［3］ 沖模設計手冊編寫組編.沖模設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1988:125－127.

［4］ 王鐳健.往復走絲線切割機床自動穿絲研究及快速上絲裝置設計［D］.青島:青島理工大學，2014.