拖拉机覆盖件是比较复杂的冲压件，它具有材料薄、形状复杂（三维曲面）、结构尺寸大等特点。生产拖拉机覆盖件要用到拉伸模、修边模和翻边模，其中，拉伸模是最关键的，没有合格的拉伸模就生产不出合格的拖拉机覆盖件[1]。
UG软件是一个庞大的CAD/CAM/CAE软件，它广泛应用于各种车型覆盖件模具的生产中，利用它可以方便地进行覆盖件模具的设计、分析和加工。本文具体介绍利用UG软件设计覆盖件拉伸模的一般过程。
1 工艺分析
设计拉伸件首先确定拉伸工艺，它是拖拉机覆盖件模具设计过程中非常关键的一步，决定拉伸工序的成败和质量。拉伸工艺设计包括以下几个步骤：确定拉伸方向、设计工艺补充部分、设计压料面、布置拉伸筋等。
1.1 拉伸方向确定
覆盖件的拉伸件设计,首先是确定拉伸方向。它不但决定能否拉伸出满意的拉伸件，而且影响到工艺补充部分的多少和压料面的形状。有些形状复杂的拉伸件往往会由于拉伸方向确定不当，而拉伸不出满意的效果，只好改变拉伸方向，这样就需要修改拉伸模。有些拉伸模是很难或者无法修改的，需要重新设计和制造拉伸模，同时还必须相应地修改前后工序的模具，所以拉伸方向的确定必须慎重。确定拉伸方向应遵循以下原则:
保证凸模能进入凹模；
凸模开始拉伸时与拉伸毛坯的接触面积要大；
压料面应尽量保证毛料平放,拉伸深度应均匀[2]。
1.2 工艺补充面的设计
拖拉机覆盖件一般都是由复杂曲面构成的,所以工艺补充面的设计过程实际上也是曲面的编辑和构造过程。在曲面编辑部分经常用到的功能有切割曲面、修改曲面的控制点(线)、修改边界线等。UG具有强大的曲面造型功能，这些功能都能集成在“Edit”→“Free Form Feature”菜单下,利用该菜单下提供的各种编辑曲面的功能,可以对现有的曲面做各种各样的修改以获得所需要的曲面。在工艺补充面设计中,常用到的曲面构造方法主要有:Ruled 、ThroughCurves、Swept、Extension、Bridge和TrimmedSheet。这些功能都集成在“Insert”→“Free Form Feature”菜单下。
1.3 压料面及拉伸筋设计
压料面常用的形状主要有平面、圆柱面、圆锥面和直曲面四种[3]。这几种压料面相对来说都是比较规则的曲面,所以很容易构造,用常用的曲面构造方法就可以实现。平面压料面压料效果最佳,一般情况下尽可能采用平面压料面。拉伸筋的位置、数目和长短是根据拉伸件形状特点、变形特点和拉伸深度等因素确定的。在拉伸件上设计拉伸筋实际上就是在压料面上布置拉伸筋的位置和选定拉伸筋的结构形式,实际操作中,主要用到的是ＵＧNX的曲线生成功能。比如在一个平面上生成曲线,可以用“Insert”→“Curve”→“BasicCurves”。如果压料面不是平面,则还可能用到其它一些生成空间曲线的功能。
2 拉伸模设计
2.1 拉伸模零件设计
拉伸件设计完成后，就可以开始拉伸模的设计了。拉伸模的主要部分包括：凸模、凹模和压边圈。可以先建立装配图，软件系统会自动建立零件图和装配图之间的联系[4]。在UG软件中，零件图和装配图的变化是同步的，就产生了这样的设计方法，即：先设计零件图的装配部分，然后把各个零件按相应的装配关系组成装配图，进行干涉分析，如果装配关系合格，再对每个零件进行详细设计，由于装配图和零件图的相关性，最终装配图就得到细化、完善。根据这个思路，先进行凸模、凹模和压边圈的初步设计，同时考虑凸模、凹模和压边圈各个尺寸的配合，如压边圈内轮廓尺寸和凸模外轮廓尺寸的关系，凸模和凹模型面关系，它的设计和前面所述的拉伸件的设计是相关的。
2.1.1 拉延凸模的设计
初步设计中零件的设计是从凸模开始的 。而凸模的复杂的型面和拉伸件是相关的，通过拉伸件曲面缝合后截取出来，利用已有的拉伸件和UG的建模功能，可以生成需要的凸模的基本结构如图1所示。
图1 Feature modeling of punch
凸模特征造型
2.1.2 压边圈的设计
由于压边圈的高度与压力机的外滑块的闭合高度有关，压边圈的外形宽度和长度与凹模的外形宽度和长度一致，且压边圈的内圈尺寸与凸模的外形尺寸相仿，因此，在生成压边圈的时候，先根据凹模外轮廓尺寸和压边圈的高度确定生成一个长方体 。再将凸模进行增厚，增厚的尺寸等于凸模与压边圈的间隙，得到一个新实体。在选取基点后，用该实体与长方体进行布尔运算（subtract），即可得到压边圈的内轮廓。图2所示是运用ＵＧNX的各种功能构造出的某拖拉机前机罩的压边圈。
图2 The blankholder of tractor-lid
拖拉机前机罩的压边圈
2.1.3 拉延凹模的设计
凹模的内部型面和凸模的型面是一致的，因此，将凸模与预先生成的长方形凹模体进行布尔运算（subtract）,即可得到凹模的内型面。最后还需要对凹模外壁进行挖空 （减轻模具的重量）这样得到凹模的基本结构。图3所示是运用ＵＧNX的各种功能构造出的某拖拉机前机罩的凹模。
凸模固定板
图3 The retainer of tractor-lid
2.2 拉伸模的装配
零件设计完成后，还要进行模具零件的装配。装配的目的是进行模具的干涉检查，如果检查不合格，可对局部尺寸进行修改，如果检查合格，则可出图或对有关数据和文件进行转换，使其与CAM直接相连，加工出模具。UG软件装配功能就比较简单，常用的有Open Component、Add Existing Component、Mate Component、 Reposition Component等。图4所示是运用ＵＧNX的各种功能构造出的某拖拉机前机罩的模具装配图。
图4 拖拉机前机罩的拉伸模装配图
3 结束语
本文介绍了利用UG软件从零件到拉伸模设计的一般过程。在设计中，利用UG的特征造型技术提高了模具设计的质量和效率,大大缩短了开发周期。
参考文献：
1．赵殊，吴伯杰.基于UG软件的汽车覆盖件拉伸模设计[J]. 模具工业,2003（1）
2．王洪俊.基于二次开发的轿车覆盖件拉伸模参数化设计[J]. 模具制造，2003（9）
3．谭建周，吴伯杰.应用UGII设计汽车覆盖件的拉延件[J]. 现代制造工程，2002（1）
4．胡海，李建华等.基于UG的汽车覆盖件拉延模的KBE技术的研发与应用[J]. 计算机应用 ，2003（4）
来源：《现代模具》(end)
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