彎曲角小于90°的U形彎曲模具運(yùn)動(dòng)仿真【說(shuō)明書+CAD+PROE+仿真】

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由于沖壓加工具有節(jié)材、節(jié)能和生產(chǎn)效率高等突出特點(diǎn)，決定了沖壓產(chǎn)品成本低廉，效益較好，因而沖壓生產(chǎn)在制造行業(yè)中占有重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，因而，促成了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到了世界各國(guó)的高度重視。 彎曲是利用金屬的塑性變形,將板材、棒料、型材或管料等完成一定形狀和角度的零件的一種沖壓成型工序。采用彎曲成形的零件種類繁多，常見(jiàn)的如汽車大梁、自行車把、門窗鉸鏈、各種電器零件的支架等。由于金屬的流動(dòng)發(fā)生在金屬的塑性變形范圍內(nèi)，因此當(dāng)所施加的外力取出后將會(huì)保留一個(gè)永久性的彎曲變形。 V形壓彎模和U形壓彎模是彎曲模中兩種最基本的彎曲模。U形彎曲中（如下圖所示），在凹模的圓角半徑支撐點(diǎn)B處產(chǎn)生反力P，這樣就形成彎曲力矩M=PL，該彎曲力矩使板料產(chǎn)生彎曲。在彎曲過(guò)程中，隨著凸模進(jìn)入凹模的深度不同，凹模圓角半徑支撐點(diǎn)的位置及彎曲件毛坯彎曲半徑r發(fā)生變化，即支撐點(diǎn)距離L和彎曲半徑r逐漸減小，而彎曲力P逐漸增大，彎矩M也增加。當(dāng)毛坯的彎曲半徑達(dá)到一定值時(shí)，毛坯在彎曲凸模圓角半徑處開始塑性變形，最后將板料彎曲成與凸模形狀一致的工件。 1 凸模 2凹模 1.2 Pro/ENGINEER簡(jiǎn)介 Pro/ENGINEER是由美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司推出的一套博大精深的三維CAD/CAM參數(shù)化軟件系統(tǒng)，它的內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算；動(dòng)態(tài)模擬和仿真、工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過(guò)程，其中還包括了大量的電纜和管道布線。模具設(shè)計(jì)與分析等使用模塊。應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、汽車、機(jī)械、數(shù)控（NC）加工、電子等諸多行業(yè)。 由于其強(qiáng)大而完美的功能，Pro/ENGINEER幾乎成為三維CAD/CAM領(lǐng)域的一面旗幟和標(biāo)準(zhǔn)。它在國(guó)外大學(xué)校園里已成為學(xué)生工程必修的專業(yè)課程，也成為工程技術(shù)人員必備的技術(shù)。 1.2.1 Pro/ENGINEER的動(dòng)畫模塊概述 （1）將產(chǎn)品的運(yùn)行用動(dòng)畫來(lái)表示，使其具有可視性。只要將主體拖動(dòng)到不同的位置，并拍下快照來(lái)創(chuàng)建動(dòng)畫。 （2）可以用動(dòng)畫的方式形象的表示產(chǎn)品的裝配和拆卸序列。 （3）可以創(chuàng)建維護(hù)產(chǎn)品步驟的簡(jiǎn)短動(dòng)畫，用來(lái)指導(dǎo)用戶如何維修或建立產(chǎn)品。 1.2.2 動(dòng)畫創(chuàng)建的一般步驟 （1）進(jìn)入動(dòng)畫模塊 （2）新建并命名動(dòng)畫 （3）定義主體 （4）拖移主體并生成一連串的快照 （5）用所生成的快照建立關(guān)鍵幀 （6）執(zhí)行動(dòng)畫，播放動(dòng)畫 （7）保存動(dòng)畫文件 1.2.3 Pro/ENGINEER動(dòng)畫模塊里的常用圖標(biāo)命令 定義動(dòng)畫名稱； 動(dòng)畫中的主體定義； 創(chuàng)建新關(guān)鍵幀序列； 從動(dòng)畫時(shí)間線中移除選定的圖元； 啟動(dòng)動(dòng)畫； 回放，可以回放動(dòng)畫，輸出視頻文件。 2本次論文論述所要解決的問(wèn)題 運(yùn)用Pro ENGINEER野火4.0對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》3.7節(jié)彎曲模具的典型結(jié)構(gòu)的彎曲角小于90°U形件彎曲模進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)分析，將各個(gè)彎曲模具的零部件裝配在一起，用Pro ENGINEER野火4.0里的動(dòng)畫模塊進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)，通過(guò)動(dòng)畫用三維的動(dòng)態(tài)效果來(lái)表現(xiàn)模具工作原理，形象，容易理解。 本次畢業(yè)論文的要求就是進(jìn)一步解釋動(dòng)畫制作的基本步驟和方法，根據(jù)我的學(xué)習(xí)下面將本動(dòng)畫的詳細(xì)步驟敘述于下，希望老師給以檢閱審查，提出寶貴的意見(jiàn)。 3 彎曲角小于90°的U形件彎曲模動(dòng)畫制作 3.1 彎曲角小于90°的U形件彎曲模動(dòng)畫的制作進(jìn)度 （1）了解國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間2天； （2）弄懂本模具的工作原理所用時(shí)間2天； （3）彎曲模具各個(gè)零部件設(shè)計(jì)所用時(shí)間3天； （4）彎曲模具的裝配，所用時(shí)間2天； （5）動(dòng)畫的制作所用時(shí)間7天； （6）修改動(dòng)畫，寫畢業(yè)論文5天。 3.2 彎曲角小于90°的U形彎曲模的工作原理 首先先畫出此模具的二維主視圖，觀察模具結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。圖3-1 所示為彎曲角小于90°的U形件彎曲模。坯料首先在凸模8的作用下被彎成U形；隨著上模座4繼續(xù)向下移動(dòng)，彈簧3被壓縮，裝于上模座4上的兩塊斜楔2壓向滾柱1，使裝有滾柱1的活動(dòng)凹?？?、6分別向中間移動(dòng)，將U形件的兩側(cè)邊向里完成小于90°的角度，當(dāng)上?；爻虝r(shí)，彈簧7 使凹模塊復(fù)位，工件被凸模帶著上行，前后方向取出工件。 圖3-1 4 彎曲角小于90°U形件彎曲模模具動(dòng)畫制作詳細(xì)過(guò)程 因?yàn)镻ro ENGINEER 軟件動(dòng)畫模塊功能里對(duì)動(dòng)畫制作完全是瞬間拍照，然后經(jīng)過(guò)圖片的連接完成一連續(xù)的動(dòng)畫；此模具的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是彎曲，而在軟件中，坯料不能隨著凸模的下行而自動(dòng)彎曲變形，根據(jù)凸模下行的不同位置在Pro ENGINEER 中不同位置的工件彎曲形狀，把各個(gè)彎曲階段不同形狀的彎曲件裝配在凸模下行過(guò)程中的不同位置。本動(dòng)畫制作過(guò)程中，根據(jù)10種不同彎曲狀態(tài)連接而成的動(dòng)畫。 4.1 彎曲模具動(dòng)畫制作準(zhǔn)備工作 （1）用Pro ENGINEER 4.0零件模塊建立各個(gè)零件的三維模型，建立如圖3-1所示的每一個(gè)零部件。 （2）在組建模塊把各零部件進(jìn)行裝配，裝配完成后，需要?jiǎng)h除裝配約束，為方便以后做動(dòng)畫 4.2 彎曲工件凸模下行到工件表面動(dòng)畫的制作 運(yùn)行Pro ENGINEER 4.0，選擇下拉菜單【文件】下【設(shè)置工作目錄】命令，將工作目錄設(shè)置在D：\wangyafei-donghua\wanqumuju。 然后選擇下拉菜單【文件】點(diǎn)擊【打開】，打開裝配好的模具裝配圖文件asm0003.asm，如圖4-1。 圖4-1 注意：進(jìn)入動(dòng)畫模塊，必須在裝配模塊中進(jìn)行。 選擇下拉菜單【應(yīng)用程序】--【動(dòng)畫】命令。系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)畫模塊，如圖4-2。 圖4-2 單擊，在在彈出的對(duì)話框中的建立一個(gè)【重定向視圖】，命名為donghua保存，如圖4-3。 圖4-3 單擊圖標(biāo)，新建動(dòng)畫，在彈出對(duì)話框中可重命名動(dòng)畫名稱，如圖4-4所示，定義動(dòng)畫名稱后，關(guān)閉窗口。 圖4-4 單擊 圖標(biāo)，彈出如對(duì)話框，在操作之前，每一個(gè)零件都是一個(gè) boyd檢查裝配模具圖的整個(gè)剛體情況，根據(jù)本模具工作把上模部分整體連接組成一個(gè)剛體，先單擊每一個(gè)主體一個(gè)零件，再單擊body19上模座，點(diǎn)編輯按住Ctrl鍵添加上模部分的所有零件，如圖圖4-5。 圖 4-5 單擊 圖標(biāo) ，彈出如圖4-6對(duì)話框，在圖4-6對(duì)話框中單擊擊圖標(biāo)，彈出如圖4-7拖動(dòng)對(duì)話框，先點(diǎn)拍下第一張圖snapshot1，然后在圖4-6對(duì)話框中點(diǎn)擊點(diǎn)拖動(dòng)圖標(biāo)，選擇拖動(dòng)的方向Z軸方向，如圖4-8。 然后鼠標(biāo)拖動(dòng)上模部分向下移動(dòng)至凸模與坯料接觸，再單擊擊圖標(biāo)拍下模具下行的第二張圖snapshot2，如圖4-9所示，點(diǎn)關(guān)閉。 圖4-6 圖4-7 圖4-8 圖4-9 在如圖4-10 所示的對(duì)話框中設(shè)置時(shí)間，更改時(shí)間為5s，回車，再單擊確定 圖4-10 單擊圖標(biāo)，查看動(dòng)畫第一階段的動(dòng)作是否正確。無(wú)誤后，再單擊圖標(biāo)，彈出如圖4-11對(duì)話框中單擊捕獲，在彈出如圖 對(duì)話框，更改名稱為001.mpg，單擊確定輸出此階段的動(dòng)畫視頻。最后刪除關(guān)鍵幀操作，如圖4-12。 圖4-11 圖4-12 單擊【文件】——【保存】，保存文件。 最后刪除關(guān)鍵幀操作，如圖4-13。 圖4-13 4.3 彎曲角大于90°彎曲部分的動(dòng)畫制作 在模型樹中右鍵單擊gongjian-01.prt隱藏，在右鍵單擊gongjian-02.prt取消隱藏，如圖4-14所示。gongjian-02.prt就會(huì)顯示在凸模上了，接著做動(dòng)畫，如圖4-15。 圖4-14 圖4-15 單擊圖標(biāo)，進(jìn)行第二階段的拍照，彈出對(duì)話框后，和第一階段的操作相同，上模部分被拖動(dòng)到的位置（如圖圖4-16 ）得到snapshot3和snapshot4兩張快照，時(shí)間為2s。查看模具的動(dòng)作無(wú)誤后，輸出動(dòng)畫視頻002。再保存文件。 圖 4-16 隱藏藏上次操作的工件，在左邊模型樹中對(duì)下一次需要操作的零件取消隱藏。如同第二階段的動(dòng)畫操作，做出動(dòng)畫，一直到gongjian-07.prt，每個(gè)階段的位置，如圖4-17所示。 gongjian-04.prt gongjian-05.prt gngjian-06.prt gongjian-07.prt 圖4-17 4.4彎曲角小于90°的彎曲部分動(dòng)畫制作 隱藏gongjian-07.prt，取消隱藏gongjian-09.prt得到模具這個(gè)的階段的視圖，如圖4-18。 圖4-18 單擊擊圖標(biāo)，彈出自定義主體對(duì)話框，如圖4-19所示，單擊每一個(gè)主體一個(gè)零件。選擇整上模座、導(dǎo)套、斜楔、模柄和四個(gè)長(zhǎng)螺釘為一個(gè)連接剛體，如圖4-20。 圖4-19 圖4-20 再編輯左右凹?；瑝K（包括滾柱、滾輪和凹?；顒?dòng)塊）分別為一個(gè)連接剛體，如圖4-21 圖4-21 圖4-22 點(diǎn)擊圖標(biāo)，對(duì)此階段拍照，彈出對(duì)話框后，單擊圖標(biāo)，在彈出對(duì)話框中單擊拍下一張圖，再單擊高級(jí)拖動(dòng)選項(xiàng)中的X向平移，如圖4-22 。分別拖動(dòng)左右凹?；瑝K到如圖4-23所示的位置，單擊Z向平移，拖動(dòng)上模座和斜楔部分，是斜楔的斜面和滾輪面接觸，如圖4-24單擊拍下快照，設(shè)置時(shí)間2s。檢查模具動(dòng)畫動(dòng)作是否正確，輸出動(dòng)畫008.mpg，并保存文件。最后再移除關(guān)鍵幀。 圖4-23 圖4-24 在下兩個(gè)階段gongjian-10.prt和gongjian.prt上一個(gè)階段的操作相同，拖動(dòng)位置如圖4-25 gongjian-10.prt gongjian.prt 圖4-25 4.5彎曲模具上模部分回程制作 點(diǎn)擊圖標(biāo)，對(duì)此階段拍照，彈出對(duì)話框后，單擊圖標(biāo)，在彈出對(duì)話框中單擊拍下一張圖，再單擊高級(jí)拖動(dòng)選項(xiàng)中的X向平移，如圖圖4-25所示的位置 。分別拖動(dòng)左右凹?；瑝K到如圖圖4-26所示的位置，單擊Z向平移，拖動(dòng)上模座和斜楔部分，是斜楔的斜面和滾輪面接觸，如圖4-27所示的位置，單擊拍下快照，設(shè)置時(shí)間2s。檢查和輸出動(dòng)畫11.mpg。 圖4-26 圖4-27 單擊點(diǎn)擊圖標(biāo)，利用上一張的快照，點(diǎn)擊圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中選擇Z向平移，使工件和整個(gè)上模部分上行到合適的位置，如圖4-28對(duì)此進(jìn)行拍照生成照片后點(diǎn)關(guān)閉，完成拍照，會(huì)自動(dòng)退入下一個(gè)對(duì)話框，設(shè)置時(shí)間為5s，單擊確定。檢查和輸出動(dòng)畫12.mpg。 圖4-28 4.6 彎曲模具取出工件部分的動(dòng)畫制作 擊圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中單節(jié)每個(gè)主體一個(gè)零件，單擊關(guān)閉。 點(diǎn)擊圖標(biāo)，利用上一張的拍照，點(diǎn)擊圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中選擇Y向平移（如圖4-29），拖動(dòng)gongjian.prt至合適的位置，如圖4-30設(shè)置時(shí)間為5s，單擊確定。檢查和輸出動(dòng)畫13.mpg。保存文件。 圖4-29 圖4-30 最后需在制作視頻的軟件上對(duì)輸出的動(dòng)畫視屏進(jìn)行合理的修剪和合并，完成動(dòng)畫制作。 5 總 結(jié) 通過(guò)這次畢業(yè)論文，使我學(xué)到了很多東西，Pro/ENGINEER的功能齊全而又強(qiáng)大，先是在建模模塊設(shè)計(jì)三維零件，再裝配成模具。在動(dòng)畫模塊完成三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，做成形象的視頻來(lái)理解彎曲角小于90°的U形彎曲模的工作原理。在此過(guò)程中要利用桌面捕捉工具，詳細(xì)記錄各個(gè)步驟的操作圖片，在編輯成word格式的文件，最后檢查和修改模具動(dòng)畫，編輯畢業(yè)論文。整個(gè)過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上完成的。鍛煉自己計(jì)算機(jī)操作能力，會(huì)使用軟件結(jié)局問(wèn)題，總之受益匪淺。 致 謝 首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她對(duì)我的仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！ 感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗沈偉飛同學(xué)，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻(xiàn) [1]原紅玲主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.8 [2]詹友剛編著. Pro/ENGINEER英文野火版教程-專用模塊.北京：清華大學(xué)出版社，2004.8 [3]葛正浩，楊芙蓮編著. Pro/E 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真勢(shì)力教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.8 [4錫棟、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [5楊占堯主編.沖壓模具圖冊(cè).北京：高等教育出版社，2008.3 - 23 -