用始用挡料销定距的冲孔落料级进模动画仿真

绪论 1 冲压模具零件的制造1.1冲压工艺简介与分析冲压是塑性加工的基本方法之一。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。由于冲压通常实在室温下进行加工，所以常常成为冷冲压；又由于它的加工材料主要是板料，所以又称为板料加工。冲压不但可以加工金属材料，还可以加工非金属材料。在冲压加工中，将材料加工成冲压零件（或半成品）的一种特殊的工艺装备，成为冲压模具或冷冲模。冲压模具在现实冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有符合要求的冲压模具，冲压加工就无法进行；没有先进的冲压模具，先进的冲压工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成型工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。与其它加工方法相比，冲压生产无论在技术方面还是经济方面都具有其优势：⑴冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压成产是利用模具成型，模具制造精度高，故冲压件质量稳定，制件互换性好，尺寸精度高，一般情况下，冲压生产的尺寸精度可达到 IT10~IT14,最高可达到 IT16 级，有的制件不需要进行机械加工，便可满足装配和使用要求。⑵生产率高，成本低。冲压生产是利用冲压模具和冲压设备完成加工，其什产率高，操作方便，易于实现机械化、自动化。对于普通压力机，每分钟可生产几件到几十件制件，高速压力机每分钟可生产数百件甚至上千件制件。冲压件质量轻、刚性好、强度高，冲压过程耗能少，中、大批量生产时，成本较低。⑶材料利用率高。冲压生产是一种少、无切削加工的方法之一。冲压生产能实现少废料甚至无废料生产，在某些情况下，边角余料也可以充分利用（冲压小零件），因此，材料的利用率高，一般为 70﹪ ~85﹪。⑷易得到复杂制件。由于利用模具加工，所以可获得用其他加工方法所不能或难加工的形状复杂的零件。冲压生产同时还存在缺点：⑴模具制造周期长，制造成本高，不适应小件生产。冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须重视安全生产、安全管理和采取必要的安全技术措施。⑵冲压加工产生振动和噪音两种公害。这些问题并不完全是冲压工艺本身带来的，主要是由于传统的冲压设备落后造成的，随着科学技术的进步，这两中公害会得到一定程度的解决。由于冲压生产存在着上述诸多优点，冲压加工的应用十分广泛，在汽车、拖拉机、机电、电器、仪表玩具以及日常生活用品的生产方面，都占十分重要的地位。不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在被刚度好、质量轻的冲压件代替。根据近年来的统计表明，在机电以及仪表、仪器生产中，有 60﹪~70 ﹪的零件是采用冲压工艺完成的。在汽车生产中，大概有 60﹪~70﹪的零件是采用冲压工艺制成的，冲压生产所占的劳动量是整个汽车行业劳动量的 25﹪~30﹪.在电子产品中，冲压件所占的比例也相当大。人们日常生活中的金属制品，冲压件所占的比例更大，如：铝锅、不锈钢餐具等，随处都可看到冲压制品，因此，冲压技术应用非常广泛。学习、研究和发展冲压技术，对发展我国国民经济和加速现代化工业建设具有重要意义。1.2Pro/ENGINEER简介1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。Pro/ENGINEERWildfire3.0系统是一个大型软件包，它支持并行工作和协同工作，是一个应用广泛、功能强大的CAD/CAE/CAM工程设计软件，它将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，并且能够实现所有用户同时参与同一产品的设计和制造工作。Pro/ENGINEERWildfire3.0系统由以下六大主模块组成：工业设计（CAID）模块、机械设计（CAD）模块、功能仿真(CAE)模块、制造(CAM)模块、数据管理(PDM)模块和数据交换(GeometryTranslator)模块。这些主模块又包含了许多不同的子模块，每种子模块可完成不同的设计、分析和制造功能，Pro/E的动画模块可以制作出模拟产品运动、装配、构造等展示性的动画，无需单独安装。Pro/ENGINEER是美国PTC公司的标志性软件产品，是一套由设计至生产的机械自动化软件。自1988年问世以来，引起了机械CAD/CAE/CAM界的极大震动，由于其强大的功能，很快得到业内人士的普遍欢迎，其销售额连年递增，并使其迅速称为当今世界最为流行的CAD软件之一。自20世纪90年代中期，国内许多大型企业开始选用Pro/ENGINEER，发展至今，已拥有了相当打的用户群。1.2.1Pro/ENGINEER的特点Pro/ENGINEER采用了单一数据库、参数化、基于特征及工程数据再利用等概念，改变了MDA的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界MDA（MechanicalDesignAutomation，机械设计自动化）领域的新标准。利用此概念开发的软件Pro/ENGINEER能将产品从设计至生产的过程集中到一起，让所用的同时进行同一产品的设计制造工作，即所谓的并行工程。Pro/ENGINEER具有一下特点。（1）参数化设计和特征功能。Pro/ENGINEER是采用参数化设计的、基于特征的实体模拟化系统，工程设计人员采用具有智慧特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了设计上从未有过的简易和灵活。（2）单一数据库。Pro/ENGINEER是建立在统一基层的数据库上的，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的，换言之，再整个设计过程的任何一处发生改动，可以反映再整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反映再整个三维模型上，这种独特的数据结构与工程设计的完整地结合，使得一件产品的设计能结合起来。这一优点，使得设计更优化，产品质量更高，价格也更便宜，产品能更好的推向市场。（3）工程数据再利用。设计产品时生成的工程数据是整个设计中的关键所在，产品的外形尺寸和结构功能是由工程数据所驱动的，对工程数据的变更可以迅速反映在整个产品上。工程数据库再利用可以让使用者快速生成整个产品系列，从而简化了产品的设计更改，更容易实现产品的系列化设计。1.2.2Pro/ENGINEER的模块与功能Pro/ENGINEER采用了模块方式，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。目前共有20多个模块，涉及工业设计、机械设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。下面介绍Pro、ENGINEER中的一部分模块和功能，某些模块和功能在设计中的应用将在书本的后续章节中进行详细讲解。1.Pro/ENGINEER基本模块Pro/ENGINEER基本模块是整个系统的基本部分，其他模块都是在基本模块上扩展实现的。基本模块不仅包括了特征建模工具，也可实现模型的参数化定义，这种参数功能可采用关系式赋予零件形体尺寸，而不像其他系统是直接指点一些数值于形体。这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其他相关的特征也会自动修正。这样功能使得修改更为方便，可令设计优化更趋完美。Pro/ENGINEER的特征建模是通过各种不同的设计专用功能来实现的，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等。采用这种手段来建立形体，对于工程师来说更自然，更直观，而无需采用复杂的几何设计方式。1.3装配模块Pro/ASSEMBLYPro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统，允许将原件零件和子组件放置在一起以形成组件。可对该组件进行修改、分析或重新定向。SPro/ASEMBLY具有如下功能。（1）装配功能。此功能提供了基本的装配工具，能够将零件按照规定的位置装配并约束其全部或有限的自由度。（2）简化表示。简化表示是一个模型的变体，可用此模型来改变某一特定设计的视图效果，从而可以控制Pro/ENGINEER调入进程并显示的组件成员。这样就能定制工作环境使其只包含当前关注的信息。（3）互换组件。互换组件是一种可创建并在设计组件中使用的特殊类型组件。互换组件由与功能或表示相关的模型组成。（4）骨架模型。骨架模型是组件的一种特殊元件，它定义组件设计的骨架、空间要求、界面及其他物理属性，此组件设计主要用于定义元件的几何形体。另外还可在组件上采用骨架模型进行运动分析，即首先创建骨架模型的放置参照，然后修改骨架尺寸以模仿运动。（5）自顶向下设计。通过Pro/NOTEBOOK来实现自顶向下设计功能，这是一个可选模块，它为创建层次相连的组件布局提供了工具，支持自顶向下的组件设计。3.工程图模块Pro/DETAILPro/ENGINEER提供了一个强大的生成工程图的能力，包括：自动尺寸标注，参数特征生成，全尺寸修饰，自动生成投影面、辅助面、截面和局部视图。Pro/DETAIL扩展了Pro/ENGENEER的基本功能，允许直接从Pro/ENGENEER的实体造型产品生成符合ANSI/ISO/DIN标准的工程图。4.金模块Pro/SHEETMETALPro/SHEETMETAL扩展了Pro/ENGINEER的设计功能，用户可建立参数化的钣金造型和金组装，包括生成金属板的设计模型以及将它们放平成平面图形。Pro/SHEETMETAL还提供了通过参照折弯库弯曲和放平能力，允许通过弯曲或放平状态下的模型附加特征的功能，同时支持生成、库储存和替换用户可自定义的特征。5.数控加工模块Pro/NCPro/NC模块能生成驱动数控机床加工零件所必需的数据和信息，能够生成数控加工的全过程。它将生产过程生产规划与设计造型连接起来，所以任何在设计上的改变，软件也能自动地将已做过的生产上的程序和资料也自动的重新产生，而无需用户自行修改。它将具备完整关联性的Pro/ENGINEER产品线延伸至加工制造的工作环境里。Pro/NC的应用范围较广泛，包括数控车床、数控铣床、数控线切割、三轴至五轴的加工中心。6.自由曲面造型模块Pro/ISDXPro/ISDX模块用来设计带有复杂曲面的产品，它扩展了Pro/ENGINEER的生生、输入和编辑复杂曲面和曲线的功能。Pro/ISDX提供了一系列必要的工具，使得工程师们在整个工业范围内很容易地生成用于飞机和汽车的曲线和曲面、船壳设计以及通常所碰到的复杂设计问题。7.模具设计和铸造模块Pro/MOLDESIGN是Pro/ENGINEER的模具设计模块，提供在Pro/ENGINEER内模拟模具设计工艺时使用的工具。此模块允许创建、修改和分析模具元件和组件，并可根据设计模型中的变化对它们快速更新。Pro/CASTING提供设计模具组件和元件用的工具并为制造做铸造准备。8.电缆和布线设计模块Pro/CABLING使用Pro/CABLING模块可在Pro/ENGINEER组件中定义三维电缆线束。在CABLING中，电缆布线可与电气及机械元件和装配同步进行。Pro/CABLING从示意图中提取逻辑信息的能力极大的推动了三维电缆布置的自动化。另外，关联的线束制造和文档工具减少了错误和返工。9.管道设计Pro/PIPLINGPro/PIPLING是可选的Pro/ENGINEER模块，可通过组件模式进行访问。使用Pro/PIPLING能够在Pro/ENGINEER组件中生成三维管道系统。可在规范驱动或非规范驱动的管道设计模块中创建管道系统。管道系统的创建包括建立管道参数、布线以及插入管接头。10.行为建模扩展模块BehavioralModelingBehavioral