CAD技术在冲压模具设计制造中的应用

CAD技术在冲压模具设计制造中的应用

陈佳

保定成聚模具冲压有限公司 河北保定 071100

摘要：近年来，由于我国进入到了一个改革开放的进程中，整个国家的经济水平和科学技术水平都得到了明显的提升和发展，尤其是对于机械制造业和在工业化进程来说更是具有一定的促进意义。这使得我国的冲压模具企业也在改革创新的道路上逐渐实现了自身的价值，将CAD技术应用在冲压模具的设计和制造过程中，能够有效提升该种工作的效率，对于企业的发展和进步也具有关键意义。

关键词：CAD；冲压模具设计；应用

前言：模具成型具有很多优点，例如效率非常高、能够保证质量，同时还可以节省材料，成本比较低，因而采用模具制造产品零件在现代工业生产中得到了广泛的应用与推广。近年来，创新的冲压成型方法以及先进冲压设备不断被研制出来，冲压模具的应用越来越广泛。随着工业化进程的不断加快，如果使模具设计周期与生产周期缩短、如何进一步提高提高模具加工的质量已成为相关工作者研究的重要。部分先进工业国家首先将计算机技术与模具工业相结合，应用NC或者CNC机床对模具进行加工，使模具CAD一体化系统得到有效的实现，使模具的生产效率与加工质量得到提高，缩短模具生产周期。尤其是近年来，模具CAD技术的发展速度非常快，应用范围也不断广大，从而取得了可观的经济效益。

1、冲压工艺的种类及优势 　　1.1冲压工艺的种类 　　在在分类冲压时，主要的依据是应用的工艺，一般情况下分为分离与成形工序，这两种类有着他们的不同特征。分离工序一般叫做冲裁，利用这种工序，可以把冲压件沿着一定的轮廓线从板料上进行分离，还可以保证分离断面质量满足相应的标准与要求。成形工序同时又有着不同的特点，它的重要目的是使板料在不被破坏的情况下产生塑性变形，再依据所需要的工件形状与尺寸完成相关的加工流程，使工件制作的尺寸与形状满足相应的要求。在现实操作中，在同一个工件中可能同时应用多个工序，每道工序共同发挥作用，从而使工件的加工制造过程有效地完成，保证设计和制造能够满足标准与要求。在模具制作的过程中，必须做好每道工序的加工制作，以确保整个模具制造质量。 　　1.2冲压工艺的优势 　　冲压工艺可以满足每一个钢材加工制造的要求，在实际的操作应用中具有明显的优势，一般来说，这些优势主要表现在以下几个方面。首先表现为操作简单。冲压工艺利用冲压模具、冲压设备等对各道工序进行制作，操作相对便捷，同时可以使机械自动化得以实现。对于普通压力机来说，每一分钟的行程量仅为几十次，而对于高速压力机而言，每分钟的行程量可以达到几百或者上千，与此同时，压力机的每一次行程都可以获取一个冲件，从而使得加工过程顺利进行，同时还可以有效地提高加工工艺的生产效率。其次，质量相对稳定。冲压工艺具有很好的稳定性，在进行加工时，可利用冲压模具使冲压件的形状尺寸以及精度得到有效的保证。

一般情况下，冲压件表面的质量会得到相对较好的保护，同时应用冲压模具制作出来的工件的质量很好，具有较长的使用寿命。同时应用同一冲压模具制造的冲压件形状和尺寸能够一模一样，便于保证冲压件的标准化，使加工制造的需要得到满足。最后，具有良好的性能。冲压工艺可以加工出形状较复杂，较大尺度跨度的零件，与此同时板料在加工过程中有着冷变形硬化的效应，使冲压件的硬度与刚度得到提高，保证了冲压件的质量。

2、冲压模具的材料及选用原则 　　制造冲压模具的材料有钢材、锌基合金、低熔点合金、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢以及高速钢、硬质合金等等。对用于制造冲压模具的材料要求是很严格的，不仅仅要求材料的硬度、强度和耐磨性要很高，而且材料也要有适当的韧性，还要有很高的淬透性以及热处理不变形和淬火时不易开裂等性能。要想保证模具的使用寿命，就要对制造模具的材料进行合理的选择并对热处理工艺进行正确的实施，除此之外还应该根据模具的工作状态、受力条件和被加工材料的性能、生产批量及生产率等综合因素来进行模具材料的选择。

3、冲压模具的结构及设计原则 　　以冲压模具在组成结构中起到的作用为依据，冲压模具的结构可分为工艺零件及结构零件。 　　工艺零件直接与坯料接触，并参与工艺的过程，工艺零件主要有压料零件、定位零件、工作零件以及卸料零件。结构零件与工艺零件有着不同的特点，它不会参与工艺过程，也不与坯料产生直接的接触，仅仅保证工艺过程的顺利完成，或使模具的功能得到完善。结构零件主要有导向零件、紧固零件、标准件以及其他零件。值得指出的是并非所有的有的冲压模具都包括在以上介绍的类型中。在设计冲压模具的过程中，必须遵循以下几个原则：①安全性原则。在进行冲压模具的结构设计时，必须应首先考虑的基本原则。②基本要求。在设计冲压模具的结构时，一定要考虑冲压模具的设计要求和其使用要求，另外，在设计之前一定要首先确定冲压模具的送料方式和卸料方式，以及冲压模具的模架形式。

4、CAD在冲压模具设计中的应用 　　模具计算机辅助设计（Computer Aided Die Design）简称模具CAD。它是利用计算机进行模具设计的一项技术。模具CAD系统给设计人员提供了一个高效的设计环境，使人的创造力获得完美的发挥，摆脱了大量繁琐的重复性绘图工作，更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式，从而大幅度地提高了模具设计制造质量及显著地缩短了设计周期，对于传统的模具设计是一次重大变革。CAD系统本身在设计方面具有着极大的优势，其能够提升模具的设计质量，在传统模具设计过程中，需要人工利用笔纸来完成设计，而这需要相当大的工作量，每一个细节都需要人工完成，并且在后期修改的过程中会造成极大的麻烦。但是利用CAD系统则不需要考虑这些情况，CAD系统本身附带有数据库，其中能够把保存大量的设计素材，在设计过程中能够被直接利用，同时其修改也是通过计算机来完成的，简单方便，节省了大量的修改时间，也就从侧面缩短了冲压模具本身的生产周期。同时，利用CAD系统对冲压模具进行设计，其可以极大程度上节省制造商的生产成本，采用系统优化设计选择的原材料能够使材料的利用率得到根本性的忒生，另外，设计人员也不需要负担传统设计工作中繁重的计算工作，其可以利用计算机系统实现简便化计算，数据的核算工作也可以一同完成，减小了员工的工作量，同时也节省了员工产生的生产成本。在实际设计过程中，首先要对冲压模具的冲裁件进行分析，了解其冲裁件的结构、尺寸等相关数据，并通过计算机系统计算出最优化的设计方案，还需要对冲压模具的形状进行严格的设定，对于各细节的尺寸要进行严格的把关，在利用CAD系统进行设计时，可以随时地对设计图进行优化，这样就能够将各细节的精确度最大程度的提升。

结语：综上所述，在我国进入到社会主义现代化的进程中以后，整个社会的信息技术和科学技术都得到了空前的发展，这使得我国的冲压模具已经从传统意义上的手动化和机械化结合形式转变成为了典型的机械自动化体系，对于整个冲压模具设计与制造行业来说具有里程碑式的意义。而且将这种先进的CAD技术应用在冲压模具的制造上，有效缩短了整个工业化进步的实践，促进了该行业的有效发展和进步。

参考文献：

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[2]钟君臣.CAD技术在轮胎模具设计制造中的应用解析[J].中国高新技术企业,2016(22):43-44.

[3]杨征宇. 面向大规模定制的车身覆盖件产品CAD开发关键技术研究[D].南京理工大学,2018.