匡和碧

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東深圳 518055）

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)模具設(shè)計(jì)與制造水平的提高，沖壓模具設(shè)計(jì)手段也得到了不斷的改進(jìn)。由最初的手工繪圖，逐步發(fā)展到采用Autocad軟件繪圖。由于Autocad只是一個(gè)繪圖軟件，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)，依然需要花費(fèi)大量時(shí)間去繪制模具圖紙。在此背景下，很多專業(yè)軟件公司及大型模具企業(yè)通過(guò)對(duì)Autocad進(jìn)行二次開發(fā)，推出了很多沖壓模具設(shè)計(jì)外掛。其中被業(yè)界廣為使用的是臺(tái)灣省統(tǒng)贏公司的PRESSCAD，該外掛實(shí)現(xiàn)了沖壓模具設(shè)計(jì)的參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化。本文以FOX儀表面板沖孔、落料復(fù)合模設(shè)計(jì)為例，介紹采用PRESSCAD軟件設(shè)計(jì)沖壓模具的方法。

2 FOX儀表面板沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)

2.1 沖裁工藝分析與工藝計(jì)算

FOX儀表面板制件如圖1所示。

通過(guò)研讀圖紙，可以了解到：①繪圖尺寸單位為mm、沖壓件材質(zhì)為GI料（熱浸鍍鋅鋼板）、厚度為1mm；②制件上有4種沖孔：包括圓孔、矩形孔、腰形孔、鍵槽形孔；③制件的長(zhǎng)寬尺寸分別為500.8mm、330mm；④未注沖裁圓角半徑為R2mm；⑤最小孔徑φ5.4mm；⑥φ8.0mm兩孔的中心距最小，為16.97mm；⑦φ5.4mm的孔邊距最小，為12.3mm。

由于制件內(nèi)、外形，孔徑，孔間距、孔邊距均滿足沖裁工藝要求，因此，可以采用沖裁模具生產(chǎn)，并且制外形尺寸較大，故確定采用沖孔落料復(fù)合模。

使用PRESSCAD設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)，只有公差縮放需要手工完成，所謂公差縮放，就是對(duì)零件圖上帶公差的尺進(jìn)行換算。對(duì)磨損后會(huì)變大的尺寸，取接近該尺寸的最小極限尺寸；對(duì)磨損后會(huì)變小的尺寸，取接近該尺寸的最大極限尺寸；對(duì)磨損后不變的尺寸，則取公差中間尺寸。當(dāng)尺寸沒有標(biāo)注公差時(shí)，無(wú)須進(jìn)行公差縮放。

由于圖1所示的制件圖未注公差，因此，不需要進(jìn)行公差縮放，該制件可以直接導(dǎo)入到PRESSCAD軟件進(jìn)行沖裁模具設(shè)計(jì)。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）模具結(jié)構(gòu)型式。

圖1 FOX儀表面板零件圖

如圖2、圖3所示，在PRESSCAD軟件中，通過(guò)“模具種類”、“模具型式設(shè)定”對(duì)話框，可以選擇模具種類及模具結(jié)構(gòu)。

圖2 “模具種類”對(duì)話框

圖3 “模具型式設(shè)定”對(duì)話框

（2）模板厚度。

如圖4所示，通過(guò)“模板厚度及材料設(shè)定”對(duì)話框，可以設(shè)定模板的厚度、材質(zhì)、熱處理要求。當(dāng)不需要某塊模板時(shí)，可將該模板厚度設(shè)為零即可。同時(shí)，在該對(duì)話框中可以設(shè)定內(nèi)、外脫是否共用，上、下模是否共用。當(dāng)設(shè)定為共用時(shí)，共用的兩塊模板的零件圖繪制在同一視圖上。

圖4 模板厚度及材料設(shè)定對(duì)話框

（3）零件長(zhǎng)度。

如圖5所示，通過(guò)“零件長(zhǎng)度設(shè)定”對(duì)話框，設(shè)定開模時(shí)外脫突出高、內(nèi)脫突出高、有效沖切長(zhǎng)（閉模時(shí)，凸模進(jìn)入凹模的深度）、脫料板導(dǎo)引長(zhǎng)等參數(shù)。這些參數(shù)不但確定了沖孔凸模、內(nèi)導(dǎo)柱、等高套筒的長(zhǎng)度，還確定了打板行程、模具閉合高度等參數(shù)。

（4）模座備料尺寸及吊模螺絲規(guī)格、位置。

通過(guò)圖6所示的“模座尺寸設(shè)定”對(duì)話框，可以設(shè)定模座與模板的尺寸關(guān)系，吊模螺絲孔的位置及規(guī)格，同時(shí)，也可在該對(duì)話中設(shè)定外導(dǎo)柱的類型及排布形式。本次設(shè)計(jì)不在該對(duì)話框中設(shè)定外導(dǎo)柱的類型及安裝排布型式，將在標(biāo)準(zhǔn)件的選用中介紹。

圖5 零件長(zhǎng)度設(shè)定

圖6 模座尺寸設(shè)定

（5）托板、墊腳備料尺寸及墊腳排布方式。

通過(guò)圖7所示的“上托板、墊高塊輔助設(shè)計(jì)”、圖8所示的“下托板 墊高塊輔助設(shè)計(jì)”對(duì)話框，可以設(shè)定上、下墊腳的寬度、位置、數(shù)量、排布方向以及托板、墊腳、模座的聯(lián)結(jié)型方式。

圖7上托板、墊高塊輔助設(shè)計(jì)

圖8下托板、墊高塊輔助設(shè)計(jì)

（6）模板繪制。

通過(guò)“模板繪制”命令，并輸入料邊留寬值，軟件根據(jù)沖壓零件尺寸及留寬值繪制出模板（上、下墊板，上夾板，外脫料板，母模板（上模板））、模座、墊腳的平面重疊圖，如圖9所示。

2.3 工作零件（凸模、凹模）設(shè)計(jì)

對(duì)于圓形凸模，通過(guò)圖10所示的對(duì)話框設(shè)定凸模固定方式、凸模類型（A沖或B沖）、模板線割間隙，再選定沖壓零件圖上的圓孔，PRESSCAD軟件就能在圓孔位置建立圓形凸模并在相關(guān)模板形成凸模過(guò)孔。

圖9 模板重疊圖

對(duì)于異形凸模，通過(guò)圖11所示的對(duì)話框設(shè)定相關(guān)參數(shù)，再選定沖壓零件圖上的異形孔，PRESSCAD軟件就能在異形孔位置建立異形凸模并在相關(guān)模板形成凸模過(guò)孔。

圖10 圓形凸模對(duì)話框

圖11 異形凸模對(duì)話框

對(duì)于復(fù)合模中的落料凸模、落料凹模，PRESSCAD軟件根據(jù)沖壓零件圖及設(shè)定的線割間隙自動(dòng)完成設(shè)計(jì)，毋須手工操作。

工作零件設(shè)計(jì)結(jié)果如圖12所示。

圖12 工作零件設(shè)計(jì)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)件選用

PRESSCAD軟件的標(biāo)準(zhǔn)件選用對(duì)話框如圖13所示，復(fù)合模的標(biāo)準(zhǔn)件包括導(dǎo)向零件（外導(dǎo)柱、內(nèi)導(dǎo)柱），緊固零件（上模螺絲、下模螺絲、凸模固定螺絲、上模合銷、下模合銷），坯料定位零件（活動(dòng)定位銷），壓料、卸料零件（等高套筒、彈簧、頂料銷）等。

圖13 標(biāo)準(zhǔn)件選用對(duì)話框

下面介紹導(dǎo)向零件的選用與排布。

（1）外導(dǎo)柱、外導(dǎo)套的選用與排布。

通過(guò)圖14所示的“外導(dǎo)柱資料設(shè)定”對(duì)話框設(shè)定外柱固定方式、導(dǎo)柱直徑，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出外導(dǎo)柱長(zhǎng)度、配套外導(dǎo)套長(zhǎng)度、外導(dǎo)柱及外導(dǎo)套安裝孔尺寸。點(diǎn)擊該對(duì)話框中的“執(zhí)行”按鈕，再指定外導(dǎo)柱的平面位置，系統(tǒng)在指定位置建立外導(dǎo)柱、外導(dǎo)套，并根據(jù)設(shè)定的線割間隙，在上、下模座形成外導(dǎo)柱、外導(dǎo)套安裝孔。

（2）內(nèi)導(dǎo)柱的選用與排布。

通過(guò)圖15所示的“內(nèi)導(dǎo)柱資料設(shè)定”對(duì)話框設(shè)定內(nèi)柱固定方式、內(nèi)導(dǎo)柱直徑，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出內(nèi)導(dǎo)柱長(zhǎng)度、安裝孔尺寸。點(diǎn)擊該對(duì)話框中的“執(zhí)行”按鈕，再指定內(nèi)導(dǎo)柱的平面位置，系統(tǒng)在指定位置建立內(nèi)導(dǎo)柱，并根據(jù)設(shè)定的線割間隙，在下墊板、外脫板、上模板上形成內(nèi)導(dǎo)柱安裝孔、過(guò)孔。

圖14 外導(dǎo)柱資料設(shè)定

圖15 內(nèi)導(dǎo)柱資料設(shè)定

導(dǎo)向零件的選用與排布結(jié)果如圖16所示。

由于篇幅所限，緊固零件，坯料定位零件，壓料、卸料零件等標(biāo)準(zhǔn)件的選用及排布僅給出設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖17所示。

圖16 導(dǎo)向零件的選用與排布

圖17 緊固零件，坯料定位零件，壓料、卸料零件的選用及排布

2.5 模具結(jié)構(gòu)圖及模板加工零件圖和標(biāo)準(zhǔn)件清單的制作

（1）通過(guò)“開模組立圖”命令，并按提示選擇欲輸出的零件，系統(tǒng)自動(dòng)繪制開模組立圖如圖18所示。

（2）通過(guò)“模板分離”命令，系統(tǒng)繪制出所有模板及異形凸模的零件圖。限于篇幅，在這里只列出上模板的零件圖，如圖19所示。

（3）通過(guò)“料表清單”命令，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出所有標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格及數(shù)量并繪制出標(biāo)準(zhǔn)件清單。標(biāo)準(zhǔn)件清單如圖20所示。

圖18 模具結(jié)構(gòu)圖

圖19 上模板的零件圖

圖20 標(biāo)準(zhǔn)件清單

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了使用PRESSCAD軟件設(shè)計(jì)FOX儀表面板沖孔、落料復(fù)合模的過(guò)程、方法。在合理設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，系統(tǒng)能自動(dòng)完成模具組立圖、模板加工零件圖、非標(biāo)零件加工圖的繪制、標(biāo)注，能自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)件清單。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，該軟件不但可以提高設(shè)計(jì)效率，減少出錯(cuò)率，還可使模具設(shè)計(jì)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。