关键字:3D五金级进模具设计|冲压工艺|冲模技术
摘要:TopSolid是一款世界知名的CAD/CAM一体化软件,其级进模设计解决方案TopSolid´Progress为业界提供一个专业选择。其全3D设计方式、集成智能化操作,特别是集成用有限元分析软件AUTOFORM的模拟展开算法, 以及一体化钣金设计和数控加工与线切割编程模拟系统,真正实现CAD、CAM、CAE的完全集成,能够满足无纸化设计要求,对设计复杂塑性成型模具及仿真时,更是得心应手。
随着近年来工模制造业技术的不断进步和迅速发展,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,是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外,还可根据零件结构的特点和成形性质,完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序,甚至还可以在模具中完成装配工序,实现设计无纸化,操作无人化作业。目前做级进模设计主要是以2D的方式为主的,使用用3D设计的非常少,且多为插件外挂,做一些相对简单的模具还能够胜任,而对于一些复杂的产品则有些捉襟见肘,特别是要求较高的一些汽车零件,就更是束手无策了。随着级进模产品复杂程度以及要求的不断提高,传统的2D设计已经越来越不能满足当前级进模技术发展需要,采用更为先进的专业3D设计手段成为了种趋势和必然。
TopSolid作为一款世界知名的CAD/CAM一体化软件,其级进模设计解决方案TopSolid'Progress为我们提供了一个专业的选择,全3D的设计方式完全符合技术发展的要求,集成行业知识的智能化操作更是走在技术的前沿,特别是集成用有限元分析软件AUTOFORM的模拟展开算法,加上TopSolid本身一体化钣金设计和数控加工与线切割编程模拟系统,真正实现了CAD、CAM、CAE的完全集成,完全能够满足无纸化设计的要求,对设计复杂塑性成型模具及仿真时,更是得心应手。
TopSolid具体到实际的工作应用中,为我们的设计工作提供了无尽的方便:
1. 丰富的接口功能,能直接打开主流软件PROE、NX、CATTA、SW文件,避免或减少数据损失(如图1)。
图1 TopSolid提供的丰富数据接口
2. 提供了更多途径获取3D钣金零件的方式,可以使用强大的钣金建模功能直接在TopSolid环境下设计得到钣金零件,也可以通过导入其他软件的钣金模型关联或非关联的识别转换为TopSolid的钣金零件,在此基础上再做钣金的展开及模具设计。
钣金设计建模功能:

钣金识别转换功能:


3. 钣金零件模型与设计的料带始终保持关联强大的关联,在完成料带设计以后,依然可以对钣金零件进行必要的修改,而料带回自动关联修改。
4. 从钣金零件到料带以及整套模具,均采用全3D实体设计方式。较之2D或者曲面设计方式,全3D的设计方式可以可提供完整的物理数据,充分保证数据的正确性和一致性。

图4 全3D的料带设计
5. 根据具体的钣金零件情况,提供多种不同的展开方法。
图5 折弯钣金的展开设定 图6 成型钣金的展开设定
6.考虑到钣金零件加工的复杂性,全局与单个折弯可分开设置补偿,满足你模具设计时不同产品的不同弯曲工艺需求。
图7 全局相同折弯补偿 图8 局部不同折弯补偿
7. 自动的排料优化计算,提供最佳的材料利用率。

图9 自动的排样方向及利用率的计算
8.使用料带设计草图分割3D冲头,提供工艺过切冲头设定,展现了更加实用、更加高效的冲裁冲头设计方法。
9.灵活多变的折弯功能。既可分步折弯,又可折弯后再可展平,即使零件本身没有折弯特征,也可在料带上手动建立折弯,完全符合设计的工艺要求(如图10)。同时3D直观设计更能符合实际思维习惯,模具设计所见即所得,更加直观方便。

图10 不同的工艺要求的折弯
10.整合了AutoForm中的OneStep技术。(AutoForm工程是汽车模具和钣金工业中的领导者。全球 90% 以上的汽车制造商在使用 AutoForm。全球前 20 家最大的汽车制造商 100% 在使用AutoForm。全球超过 100 家模具制造商与薄板冲压件制造商均在使用AutoForm。在德国, AutoForm. 市场占有率为 90% 以上。在全球, AutoForm. 市场占有率为 80% 以上。在国内,AutoForm. 目前拥有众多的行业用户,如上海大众汽车有限公司、一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限公司及天津汽车模具有限公司等,工艺分析计算现代化,对复杂曲面零件进行有限元分析,,AutoForm能直接由设计师来完成模拟,不需要大的硬件投资及资深模拟分析专家,其高质量的结果亦能很快用来评估,在缩短产品和模具的开发验证时间、降低产品开发和模具成本、提高产品质量上效果显著,对冲压成形的评估提供了量的概念,给企业带来明显的竞争优势和市场机遇。

图11 成型局部采用AutoForm模拟算法计算的钣金展开
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