利用UG软件进行级进模设计 设计论文

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1、毕业设计（论文）班 级 机制3081 专 业 机械制造与自动化 题 目 级进模模具设计 学生姓名 指导教师 2011 年 6 月 14 日摘 要近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。其中级进模用处相当广泛。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或嵌件的塑料制品。在注射模设计时。必须充分注意以下三个

2、特点：（1）塑料熔体大多属于假塑料液体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。（2） 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。（3）在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。级进模是由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一

3、系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。关键词：级进模；3D设计；毛坯；实体族；冲孔目 录第1章 级进模设计概述41.1级进模的特点41.2级进模的发展现状41.3模具在国民经济中的地位51.4模具CAD的优势61.5本设计的研究任务7第2章 级进模设计82.1 钣金成型82.2创建毛坯82.3创建实体族112.4项目初始化及导入毛坯体142.5坯料排样及废料设计152.6条料排样172.7模架设计182.8组件设计192.9冲孔222.10型腔设计242.11装配图纸24

4、结束语26参考文献27第1章 级进模设计概述1. 1级进模的特点级进模是由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。（1）级进模是多任务序冲模,在一副模具内,可以包括冲裁,弯曲成型和拉伸等多种多道工序,具有很高的生产率; （2）级进模操作安全; （3）易于自动化; （4）可以采用高速冲床生产; （5）可以减少冲床,场地面积,减少半成品的运输和仓库占用; （6）尺寸要求机高的零件,不宜使用级进模生产.1.2级

5、进模的发展现状模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。从我国的情况来看，不少工业产品质量上不去，新产品开发不出来，老产品更新速度慢，能源消耗指标高，材料消耗量大，这都与我国模具生产技术落后，没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，尽快缩短和发达国家之间的差距，加速实现社会主义现代化步伐，惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具在国民经济中的关键作用。特别是近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004年，塑料模具在整个模具行

6、业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。其中级进模用处相当广泛。随着近年来工模制造业的不断进步和发展, 冲压工艺和冲模技术也在不断地革新和发展。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具, 是技术密集型模具的重要代表, 同时也是冲模的发展方向之一。这种模具除了可以进行冲孔落料工作外, 还可根据零件结构的特点和成型性质, 完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成型工序, 甚至可以在模具中完成装配工序, 实现设计无纸

7、化, 操作无人化。目前级进模设计主要以2D方式为主, 使用3D设计的非常少, 且多为插件外挂, 无法满足复杂产品模具设计的需求。随着级进模产品复杂程度及要求的不断提高, 传统的2D设计已越来越不能满足级进模技术的发展需要, 采用更为先进的专业3D设计手段成为必然趋势。现代模具制造技术的深入推广与应用，促成了模具标准化程度的日渐模具标准件的使用率已接近50%。模具标准化、模具制造技术数控化和模具标准件的广泛采用，有效缩短了模具制造周期，并同时提高了模具品质、降低了模具制造成本。以较复杂的精密级进模的制造周期为例：小型的约50天，中型的约80天，大型的约110天。制造周期已与国际同类模具水平相当1

8、.3模具在国民经济中的地位在现代工业生产中，模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，有60一90的工业产品需要使用模具加工，由于模具成型具有效率高、精度高、节省材料和复杂形面成型快等优点，在国民经济各个行业和部门，尤其是在机械制造、汽车、家用电器、仪器仪表、石油化工、轻工用品等各行业得到了极其广泛的应用，占有十分重要的地位。模具工业的大规模高速度发展及其在国民经济发展中的重要作用，已经引起了我国政府的高度重视，科技兴国，科技创新，建立创新型国家已经成为我们重要的发展战略。振兴和发展模具工业，受到了国家的重视和关注。国务院近期颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具制造技术的发展作为机械行业发展

9、的首要任务，使得我国模具工业发展迅速。据有关资料统计，工业体制改革以来，我国己拥有模具生产企业18000家，模具工业已经初具规模，先后制定了冲压模、塑料模、压铸模和模具基础技术的50多项国家标准，近300个标准号。随着世界经济发展格局的转变，中国正在成为世界机械制造业大国，国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，也都要求模具工业与之相适应，由此牵动了我国模具制造业的迅猛发展。在模具产品中，有些产品已接近或达到国际水平，在国家产业发展的政策引导下，模具需求量每年仍以15的幅度递增，这将形成一个巨大的国内市场需求。目前，我国的模具制造技术己从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密

10、、复杂、寿命长的模具。许多模具产品都达到了国际同类模具产品的技术水平。1.4模具CAD的优势随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，原来依靠主模型和绘制图形制造模具的传统方法,逐步由CAD/CAM终端将由数字描述的覆盖件形状转为加工轨迹的方法所取代。用电话线路遥控加工过程则又将模具制造科学化的水平推向一个新高度。现在可将这种新技术的特征归纳为以下几个方面： (1)由三坐标测量机进行检验。用于配合CAD/CAM系统进行检验的三坐标测量机也与原来适合于传统工加工模具的可移动式三坐标测量机不同。现在所用的三坐标测量机都带有自动化测量系统。在加工时，三坐标测量机不仅可作为一种最终检验模具品质的工具，也应

11、该作为一种对加工过程进行检测的工具。即在加工过程中对各道工序加工后进行中途检验。例如对加工后模具的主要型腔面进行检验。特别是在拋光之前应对加工面作全面的检验，以便确定如何更精确地达到加工面所需的几何形状。在对模具进行检验时，需以较密的流线通过零件的各处。每一副模具需检验两次。一次在冲压加工之前，另一次在冲压加工以后。应用理论计算厚度对上、下模型腔的对合状况进行测量，以掌握实现CAD设计数据精度的实际状况。(2)不需要主模型和靠模。虽然不再使用主模型和靠模，但加工精度反而有了提高。用CAD数据加工以对加工结果进行检验，对模具的型腔面还可以进行数学分析，从而保证了制造过程能极严格地按照原始设计数据

12、实施。正是由于排除了模具制造过程中的手工操作，改善了模具精度和加工周期方面的竞争力。为此应用CAD数据进行模具加工技术在大多数模具制造厂中得到了推广。现在由许多工厂的经验可证实，应用这种技术之后，虽然按CAM生成的刀具轨迹时间增加了14%，但用于拋光的时间却减少了33%，总加工时间缩短了16.5%，模具的品质提高了12%。 现在，各种CAD/CAM软件可以帮助工程师进行模具设计和生成CNC铣床的刀具轨迹。该系统还可以在屏幕上显示3维彩色模型供设计模具和进行分析之用。还可以提供用于改进铸造品质的有限元分析和模具的热性能分析。实际上，任何客户的数据库都可以直接被用于输入，或者通过转换以后输入。(3

13、)塑料板材模压成形模具的特点。用于对塑料板材进行模压成形的模具，与冲压金属板材的模具不同，它没有材料回弹的问题。所以加工这种模具时不需要去调整模具的对合状况，而是眼于塑件需使用表面的状况。即以使用表面的表面精度和形状精度为重点。1.5本设计的研究任务本课题是对一钣金进行级进模设计，要求对级进模进行概述，理解级进模的发展现状及在经济中的地位，最后利用UG软件完成对其的设计。第2章 级进模设计2.1 钣金成型 （1）打开ug软件，单击，打开级进模向导，单击打开模型如图2-1-1。图2-1-1 模型图（2）单击钣金工具，单击打开钣金成形话框，如图2-1-2 ，操作之后单击【确定】完成操作并退出对话框

14、，结果如图2-1-3。 图2.1.2 钣金形话框 图2-1-3 完成图2.2创建毛坯（1）单击打开抽取曲线对话框，选择边缘曲线，如图2-2-1选取所需的曲线，单击【确定】完成操作并退出对话框，隐藏体，结果如图2-2-2。 图2-2-2 完成图 图2-2-1 抽取曲线（2）单击【插入】/【来自曲线集的曲线】/【合并】，弹出如图2-2-3对话框，选择图2.2.2外框的所有曲线，单击【确定】完成操作并退出对话框。 图2-2-3 合并曲线（3）单击，弹出如图2-2-4对话框，分别选择内孔线和刚合并的外框线，修改参数，如图2-2-4单击【确定】完成操作并退出对话框。完成结果如图2-2-5 图2-2-4

15、拉伸 图2-2-5 完成图（4）单击进入草图界面，在如图2-2-6工具条中选择创建基准平面，选择原始曲线所在平面为基准平面，单击确定。图2-2-6 工具条（5）单击在外框外做一矩形将其框住，单击。（6）单击弹出有界平面对话框如图2-2-7，选择刚作的矩形外框，单击【确定】完成操作并退出对话框。完成结果如图2-2-8 图2-2-7 有界平面图 图2-2-8 完成图（7）单击【插入】/【裁剪】/【修剪片体】，修剪结果如图2-2-9 图2-2-9 修剪图（8）单击【插入】/【偏置/比例】/【加厚片体】将图2-2-9中片体加厚。（9）单击【文件】/【导出】/【部件】，跳出如图2-2-10对话框，单击【

16、指定部件】，输入名称demo，单击【类选择】，选中上一步中完成的片体，单击【确定】完成操作并退出对话框。 图2-2-10 导出部件图2.3创建实体族（1）打开初始模型然后打开部件导航器，选中实体右键【复制】，单击【编辑】/【粘贴】，隐藏原始实体。（2）单击打开钣金工具，单击跳出钣金成型对话框，按要求操作后结果如图2-3-1 图2-3-1 结果图（3）单击【插入】/【裁剪】/【修剪体】，跳出如图2-3-2所示修剪体对话框，按要求操作后结果如图2-3-3 图2-3-2 修剪体对话框 图2-3-3 结果图（4）单击弹出如图2-3-4对话框，选择所需曲线，设置参数，单击【确定】完成操作并退出对话框。

17、图2-3-4 拉伸对话框（5）单击【插入】/【来自曲线集的曲线】/【合并】，将图2-3-3所示绿色曲线合并。（6）单击弹出如图对话框，选择上一步中合并后的曲线，设置参数，单击【确定】完成操作并退出对话框，操作后结果如图2-3-5。 图2-3-5 操作结果图（7）单击【插入】/【裁剪】/【修剪片体】，将外边多余片体除去，然后将上一步中所作的片体隐藏，结果如图2-3-6。图2-3-6 结果图（8）单击【插入】/【偏置/比例】/【加厚片体】，弹出如图2-3-7所示对话框，设置参数，单击【确定】完成操作并退出对话框，操作后结果如图2-3-8 图2-3-7 片体加厚 图2-3-8 结果图（9）单击【编辑

18、】/【变换】，单击图2.3.8所示黄色区域，单击确定，弹出变换对话框，单击【用直线做镜像】/【两个点】，选择两点，单击【复制】，单击【确定】完成操作并退出对话框，操作后结果如图2-3-9。图2-3-9 结果图（10）单击将图2-3-9合并（11）单击【编辑】/【变换】，选择合并后的实体，单击确定，弹出变换对话框，单击【用直线做镜像】/【两个点】，选择两点，单击【复制】，单击【确定】完成操作并退出对话框。（12）单击弹出一般工具工具条，单击弹出简化体对话框，按要求操作后单击【确定】完成操作并退出对话框，结果如图2-3-10单击保存。 图2.3.10 结果图2.4项目初始化及导入毛坯体（1）打开u

19、g软件，单击【项目初始化】弹出如图2-4-1对话框，单击【插入部件】，选择demo02，单击【确定】完成操作并退出对话框，结果如图2-4-2。 图2-4-1 项目初始化 图2-4-2 结果图2.单击弹出对话框如图2-4-3所示单击选择demo，弹出对话框，单击【确定】完成操作并退出对话框，结果如图2-4-4。 图2-4-3 毛坯生成器 图2-4-4 结果图2.5坯料排样及废料设计（1）单击弹出如图2-5-1对话框，然后分别单击和设置参数，单击【取消】完成操作并退出对话框，结果如图2-5-2。 图2-5-1 坯料排样 图2.5.2 结果图 （2）单击/【建模】，单击弹出如图2-5-3对话框，作所

20、需曲线，结果如图2-5-4。 图2-5-3 基本曲线 图2-5-4 结果图（3）单击弹出如图2-5-5对话框，选择所需直线，单击【应用】弹出消息对话框，单击【确定】，按要求操作，完成废料设计，结果如图2-5-6。 图2-5-5 废料 图2-5-6 结果图2.6条料排样排样设计是多工位级进模设计的关键, 合理的排样是大批量冲压生产中降低成本的有效措施之一. 结合各种条件, 分析设计的排样（1）单击弹出条料排样对话框，将总工位数改为10，单击【应用】，单击【工艺】，修改参数如图2-6-1，单击，单击【仿真】，将类型改为废料，单击【开始仿真】，分别修改布局，单击【应用】完成条料排样，结果如图2-6-

21、2。图2-6-1 参数图 图2-6-2 结果图（2）在实体上右键，单击【转为显示部件】，选中如图2-6-3对象，单击完成。图2-6-3 对象图2.7模架设计（1）单击弹出模架管理对话框，单击选中如图2-7-1区域，设置参数如图2-7-2单击【应用】。图2-7-1 摸架管理对话框 图2-7-2 设置参数图 2.单击【组建集】，单击弹出对话框，设置参数如图2-7-3单击【应用】。弹出点构造器对话框，单击【确定】，弹出重定位组件对话框，将y方向距离改为2.5。图2-7-3 参数图（3）单击【设计工具】，单击分割模板，选取模板，单击【选取分割位置】，选取如图2-7-4区域，单击【确定】完成操作并退出对

22、话框，操作后结果如图2-7-5。 图2-7-4 分割摸板图 图2-7-5 操作结果图2.8组件设计（1）单击【项目初始化弹出对话框单击打开选择prj_control_000。（2）单击弹出对话框，单击【凸起】，选中所需面，单击，弹出标准件管理对话框，单击【尺寸】，设置如图2-8-1参数，单击【确定】，运行后单击弹出如图2-8-2对话框，单击【+Z】。运行后，弹出如图2-8-3对话框 图2-8-1 参数设置 图2-8-2 运行框运行后，弹出如图2-8-3对话框，观察方向后单击保持，完成操作。图2-8-3 对话框 （3）单击抽取曲线/边缘曲线，选择如图2-8-4所示曲线图2-8-4曲线示意图（4）

23、单击选取图2-8-4中曲线，向外拉伸0.5mm。（5）单击选择设计成形模，选中如图2-8-5曲面，操作后，结果如图2-8-6。 图2-8-5 曲面图 图2-8-6 结果图（6）单击选中如图2-8-7曲面，修改参数后结果如图2-8-8 图2-8-7 曲面示意图 图2-8-8 结果图（7）单击【插入】/【基准/点】/【基准平面】，弹出对话框单击作如图2-8-9所示基准面。图2-8-9 基准面示意图（8）单击提取出实体中与图2-8-9中基准面相交的曲线。（9）单击将上一步所提取的曲线中有间断的部分联接在一起。（10）单击选择图2-8-9中所示的基准平面为草绘平面，绘出所需四条直线。（11）单击选中前

24、几步中所作的曲线，拉伸成曲面，结果如图2-8-10所示。 图2-8-10 结果图（12）单击弹出工具条，单击修剪部件，单击选中图2-8-8中实体，单击选中图2-8-10中拉伸的上面一块片体，再重复之前步骤选中图2-8-10中拉伸的下面一块片体，结果如图2-8-11 图2-8-11 片体示意图2.9冲孔（1）单击选中图2-9-1区域，单击，弹出对话框，修改参数如图2-9-2. 修改尺寸W=5。结果如图2-9-3选中灰色区域，单击，单击【应用】。 图2-9-1 冲孔选中区域 图2-9-3 结果图图2-9-2 标准件管理（2）按照以上方法将后几个零件也如此操作，结果如图2-9-4。图2-9-4 结果

25、图2.10型腔设计（1）单击弹出型腔管理对话框，选中如图2-10-1单击选中如图2-10-1区域，单击，单击【确定】，完成操作。图2-10-1 选中区域2.11装配图纸（1）单击弹出创建/编辑级进模图纸对话框，设置参数如图2-11-1单击【视图】，结果如图2-11-2。图2-11-1 创建/编辑级进模图纸对话框图2-11-2 视图结果图结束语毕业设计是大学三年的综合性实践环节，它贯穿了我们整个的学习体系，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力，因此这篇毕业设计更是我大学三年中投入心血最多的一次，也是最认真的一次。在这次设计中设计的顺利完成，离不开曹老师的悉心指导和严格要求，谢谢你曹老师！经历了三年的认真学习，通过航运职业技术学院的各位老师对我的的精心培养和无微不至的关怀，我从当初懵懂求学的少年变成对社会可以有所作为的好青年，也已经养成了对问题不断探讨，自主学习的好习惯。我想我会带着这种好习惯慢慢的步入社会，会带着这种精神去干事业，让我的职业生涯充满成功的色彩。“严谨，勤奋，求实，创新”这校训将永远激励着我，我将永不言弃，追求创新，严格要求自己，抒写人生的美好篇章。最后衷心的祝愿蓬勃发展、再谱华章！参考文献1周传宏.UG NX4.0级进模设计实例入门到精髓.北京:化学工业出版社.2006。2