彎曲角小于90°的U形彎曲模具運動仿真【說明書+CAD+PROE+仿真】

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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。由于金屬的流動發(fā)生在金屬的塑性變形范圍內(nèi)，因此當所施加的外力取出后將會保留一個永久性的彎曲變形。 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。在彎曲過程中，隨著凸模進入凹模的深度不同，凹模圓角半徑支撐點的位置及彎曲件毛坯彎曲半徑r發(fā)生變化，即支撐點距離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。當毛坯的彎曲半徑達到一定值時，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簡介 Pro/ENGINEER是由美國參數(shù)技術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)品從概念設計、工業(yè)造型設計、分析計算；動態(tài)模擬和仿真、工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其中還包括了大量的電纜和管道布線。模具設計與分析等使用模塊。應用領域包括航空航天、汽車、機械、數(shù)控（NC）加工、電子等諸多行業(yè)。 由于其強大而完美的功能，Pro/ENGINEER幾乎成為三維CAD/CAM領域的一面旗幟和標準。它在國外大學校園里已成為學生工程必修的專業(yè)課程，也成為工程技術人員必備的技術。 1.2.1 Pro/ENGINEER的動畫模塊概述 （1）將產(chǎn)品的運行用動畫來表示，使其具有可視性。只要將主體拖動到不同的位置，并拍下快照來創(chuàng)建動畫。 （2）可以用動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)建維護產(chǎn)品步驟的簡短動畫，用來指導用戶如何維修或建立產(chǎn)品。 1.2.2 動畫創(chuàng)建的一般步驟 （1）進入動畫模塊 （2）新建并命名動畫 （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鍵幀 （6）執(zhí)行動畫，播放動畫 （7）保存動畫文件 1.2.3 Pro/ENGINEER動畫模塊里的常用圖標命令 定義動畫名稱； 動畫中的主體定義； 創(chuàng)建新關鍵幀序列； 從動畫時間線中移除選定的圖元； 啟動動畫； 回放，可以回放動畫，輸出視頻文件。 2本次論文論述所要解決的問題 運用Pro ENGINEER野火4.0對《沖壓工藝與模具設計》3.7節(jié)彎曲模具的典型結(jié)構的彎曲角小于90°U形件彎曲模進行模具結(jié)構分析，將各個彎曲模具的零部件裝配在一起，用Pro ENGINEER野火4.0里的動畫模塊進行動畫設計，通過動畫用三維的動態(tài)效果來表現(xiàn)模具工作原理，形象，容易理解。 本次畢業(yè)論文的要求就是進一步解釋動畫制作的基本步驟和方法，根據(jù)我的學習下面將本動畫的詳細步驟敘述于下，希望老師給以檢閱審查，提出寶貴的意見。 3 彎曲角小于90°的U形件彎曲模動畫制作 3.1 彎曲角小于90°的U形件彎曲模動畫的制作進度 （1）了解國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間2天； （2）弄懂本模具的工作原理所用時間2天； （3）彎曲模具各個零部件設計所用時間3天； （4）彎曲模具的裝配，所用時間2天； （5）動畫的制作所用時間7天； （6）修改動畫，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，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，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的活動凹?？?、6分別向中間移動，將U形件的兩側(cè)邊向里完成小于90°的角度，當上模回程時，彈簧7 使凹模塊復位，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形件彎曲模模具動畫制作詳細過程 因為Pro ENGINEER 軟件動畫模塊功能里對動畫制作完全是瞬間拍照，然后經(jīng)過圖片的連接完成一連續(xù)的動畫；此模具的運動過程是彎曲，而在軟件中，坯料不能隨著凸模的下行而自動彎曲變形，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，把各個彎曲階段不同形狀的彎曲件裝配在凸模下行過程中的不同位置。本動畫制作過程中，根據(jù)10種不同彎曲狀態(tài)連接而成的動畫。 4.1 彎曲模具動畫制作準備工作 （1）用Pro ENGINEER 4.0零件模塊建立各個零件的三維模型，建立如圖3-1所示的每一個零部件。 （2）在組建模塊把各零部件進行裝配，裝配完成后，需要刪除裝配約束，為方便以后做動畫 4.2 彎曲工件凸模下行到工件表面動畫的制作 運行Pro ENGINEER 4.0，選擇下拉菜單【文件】下【設置工作目錄】命令，將工作目錄設置在D：\wangyafei-donghua\wanqumuju。 然后選擇下拉菜單【文件】點擊【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：進入動畫模塊，必須在裝配模塊中進行。 選擇下拉菜單【應用程序】--【動畫】命令。系統(tǒng)進入動畫模塊，如圖4-2。 圖4-2 單擊，在在彈出的對話框中的建立一個【重定向視圖】，命名為donghua保存，如圖4-3。 圖4-3 單擊圖標，新建動畫，在彈出對話框中可重命名動畫名稱，如圖4-4所示，定義動畫名稱后，關閉窗口。 圖4-4 單擊 圖標，彈出如對話框，在操作之前，每一個零件都是一個 boyd檢查裝配模具圖的整個剛體情況，根據(jù)本模具工作把上模部分整體連接組成一個剛體，先單擊每一個主體一個零件，再單擊body19上模座，點編輯按住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 ，彈出如圖4-6對話框，在圖4-6對話框中單擊擊圖標，彈出如圖4-7拖動對話框，先點拍下第一張圖snapshot1，然后在圖4-6對話框中點擊點拖動圖標，選擇拖動的方向Z軸方向，如圖4-8。 然后鼠標拖動上模部分向下移動至凸模與坯料接觸，再單擊擊圖標拍下模具下行的第二張圖snapshot2，如圖4-9所示，點關閉。 圖4-6 圖4-7 圖4-8 圖4-9 在如圖4-10 所示的對話框中設置時間，更改時間為5s，回車，再單擊確定 圖4-10 單擊圖標，查看動畫第一階段的動作是否正確。無誤后，再單擊圖標，彈出如圖4-11對話框中單擊捕獲，在彈出如圖 對話框，更改名稱為001.mpg，單擊確定輸出此階段的動畫視頻。最后刪除關鍵幀操作，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就會顯示在凸模上了，接著做動畫，如圖4-15。 圖4-14 圖4-15 單擊圖標，進行第二階段的拍照，彈出對話框后，和第一階段的操作相同，上模部分被拖動到的位置（如圖圖4-16 ）得到snapshot3和snapshot4兩張快照，時間為2s。查看模具的動作無誤后，輸出動畫視頻002。再保存文件。 圖 4-16 隱藏藏上次操作的工件，在左邊模型樹中對下一次需要操作的零件取消隱藏。如同第二階段的動畫操作，做出動畫，一直到gongjian-07.prt，每個階段的位置，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°的彎曲部分動畫制作 隱藏gongjian-07.prt，取消隱藏gongjian-09.prt得到模具這個的階段的視圖，如圖4-18。 圖4-18 單擊擊圖標，彈出自定義主體對話框，如圖4-19所示，單擊每一個主體一個零件。選擇整上模座、導套、斜楔、模柄和四個長螺釘為一個連接剛體，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?；顒訅K）分別為一個連接剛體，如圖4-21 圖4-21 圖4-22 點擊圖標，對此階段拍照，彈出對話框后，單擊圖標，在彈出對話框中單擊拍下一張圖，再單擊高級拖動選項中的X向平移，如圖4-22 。分別拖動左右凹?；瑝K到如圖4-23所示的位置，單擊Z向平移，拖動上模座和斜楔部分，是斜楔的斜面和滾輪面接觸，如圖4-24單擊拍下快照，設置時間2s。檢查模具動畫動作是否正確，輸出動畫008.mpg，并保存文件。最后再移除關鍵幀。 圖4-23 圖4-24 在下兩個階段gongjian-10.prt和gongjian.prt上一個階段的操作相同，拖動位置如圖4-25 gongjian-10.prt gongjian.prt 圖4-25 4.5彎曲模具上模部分回程制作 點擊圖標，對此階段拍照，彈出對話框后，單擊圖標，在彈出對話框中單擊拍下一張圖，再單擊高級拖動選項中的X向平移，如圖圖4-25所示的位置 。分別拖動左右凹?；瑝K到如圖圖4-26所示的位置，單擊Z向平移，拖動上模座和斜楔部分，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，設置時間2s。檢查和輸出動畫11.mpg。 圖4-26 圖4-27 單擊點擊圖標，利用上一張的快照，點擊圖標，在彈出的對話框中選擇Z向平移，使工件和整個上模部分上行到合適的位置，如圖4-28對此進行拍照生成照片后點關閉，完成拍照，會自動退入下一個對話框，設置時間為5s，單擊確定。檢查和輸出動畫12.mpg。 圖4-28 4.6 彎曲模具取出工件部分的動畫制作 擊圖標，在彈出的對話框中單節(jié)每個主體一個零件，單擊關閉。 點擊圖標，利用上一張的拍照，點擊圖標，在彈出的對話框中選擇Y向平移（如圖4-29），拖動gongjian.prt至合適的位置，如圖4-30設置時間為5s，單擊確定。檢查和輸出動畫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輸出的動畫視屏進行合理的修剪和合并，完成動畫制作。 5 總 結(jié) 通過這次畢業(yè)論文，使我學到了很多東西，Pro/ENGINEER的功能齊全而又強大，先是在建模模塊設計三維零件，再裝配成模具。在動畫模塊完成三維動態(tài)設計，做成形象的視頻來理解彎曲角小于90°的U形彎曲模的工作原理。在此過程中要利用桌面捕捉工具，詳細記錄各個步驟的操作圖片，在編輯成word格式的文件，最后檢查和修改模具動畫，編輯畢業(yè)論文。整個過程都是在計算機上完成的。鍛煉自己計算機操作能力，會使用軟件結(jié)局問題，總之受益匪淺。 致 謝 首先感謝本人的導師原紅玲老師，她對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。原紅玲老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗沈偉飛同學，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習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1]原紅玲主編.沖壓工藝與模具設計.北京：機械工業(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：清華大學出版社，2004.8 [3]葛正浩，楊芙蓮編著. Pro/E 機構設計與運動仿真勢力教程.北京：化學工業(yè)出版社，2007.8 [4錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [5楊占堯主編.沖壓模具圖冊.北京：高等教育出版社，2008.3 - 23 -