筒形件锥形压边圈拉深模具的动画制作

筒形件锥形压边圈拉深模的动画制作

第1章拉深模具零件的制造

1.1拉深工艺的简介和分析

拉深是在压力机上，将冲裁成一定形状的平板毛坯加工成各种形状的带底的开口空心零件或由大口径空心件再塑变成为小口径空心

件的冲压成形工艺，又称拉延或压延。通过拉深可以制成圆筒形、球形、锥形、盒形、阶梯形、带凸缘的和其他复杂形状的空心件。采用拉深与翻边、胀形、扩口、缩口等多种工艺组合，可以制成形状更复杂的冲压件。汽车车身、油箱、盆、杯和锅炉封头等都是拉深件。拉深设备主要是机械压力机。在圆筒形工件的拉深过程中，板坯由初始直径D缩小为冲压件的圆筒直径。表示拉深变形的大小，称为拉深变形程度。变形程度很大时，拉深所需变形力可能大于已成形零件侧壁的强度，而把工件拉断。为了提高拉深变形程度以制出满意的工件，常常把变形程度较大的拉深分为两道或多道成形，逐步缩小直径、增加高度。

拉深时，平板坯料受凸模向圆筒侧壁传递的拉力，由四周向中心移动，直径逐渐缩小，这部分金属互相受压。当板坯的厚度小、拉深变形程度大时，在压应力作用下，圆筒工件的平面法兰部分会出现失稳起皱现象。为了防止起皱现象和保证拉深件质量，在拉深模中常设有压边装置(压边圈)。简单的压边圈是靠弹簧或压缩空气压住坯料周边的。大型件拉深时，常采用双动压力机，利用外滑块的作用压边。当毛坯的厚度较大、零件的尺寸较小时，不用压边装置也可以进行拉深。压边圈的作用力在保证板坯不起皱前提下，应选取尽量小的数值。

拉深件各部位的厚度因受力不同有所不同。一般是底部中心厚度不变。底部周边和侧壁下部受拉力作用，厚度稍减少。侧壁上部和平面法兰部分受压力作用，厚度稍增加。若拉深模与压边圈之间的间隙稍大于坯料的厚度，则制成的拉深件的壁厚基本上等于初始的板料厚度。如果拉深模与压边圈之间的间隙小于坯料的厚度，拉深件的侧壁

就会受模具间隙的作用而变薄，这种方式称为变薄拉深。用变薄拉深法可以制成底厚、壁薄、高度大的零件，如深筒食品罐等。

拉深时板坯的法兰部位变形抗力最大。为减少这个部位的抗力、加大变形程度和提高变形效率，在生产中可采用差温拉深法。差温拉深的原理是：在坯料变形区，即板坯法兰部位加热，降低拉深变形抗力；在传力区，即筒壁下部和底部保持常温，以保持抗拉强度，防止拉断。用这种方法可以减少拉深次数，但需要耐高温的模具，在钢板拉深中应用尚少。此外，还可用橡胶、液体或气体代替刚体的凸模或凹模对金属进行拉深成形，即软模拉深，其特点是可以提高拉深变形程度和节省模具费用。

1.2 Pro/ENGINEER简介

带锥形压边圈的倒装拉深模的动画制造过程分为两大部分，拉深结构的制造过程和动画的制造过程，拉深模结构的制造包括模具各个零部件的制造，包括上模座、下模座、凸模固定板、凸模、压边圈、凹模和一些连接零件等，这些实体的生成我们主要用Pro/ENGINEER Wildfire 4.0来制造，下面我们主要介绍一下Pro/ENGINEER。

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/ENGINEER Wildfire 4.0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/ENGINEER Wildfire 4.0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(Geometry Translator)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、

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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。

1.2.1 Pro/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（Mechanical Design Automation，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。