一、引言
合頁作為五金制品中的常見連接件,其沖壓生產對模具設計的精度和工藝排樣的合理性要求極高。利用CAD軟件進行工藝排樣分析,是確保模具高效、經濟、可靠生產的關鍵環節。本教程將詳細闡述合頁類產品從圖紙分析到最終排樣圖生成的完整CAD流程。
二、前期分析與準備
- 產品圖分析:
- 在CAD軟件(如AutoCAD、UG/NX的工程圖模塊、SolidWorks工程圖等)中,詳細分析合頁的產品二維圖紙。
- 明確產品材料(如Q235鋼、不銹鋼等)、料厚、尺寸精度、形位公差、毛刺方向要求等關鍵信息。
- 重點分析合頁的結構特點:通常包含兩個頁片和連接它們的芯軸安裝孔(或多個孔),以及可能的加強筋、裝飾性輪廓。確定沖壓成形的主要特征:落料、沖孔、彎曲等。
- 工藝性分析與工序擬定:
- 展開計算: 根據合頁的彎曲部分(頁片根部),利用軟件計算或通過經驗公式(如中性層系數法)計算毛坯展開尺寸。這是排樣的基礎。
- 工序規劃: 典型合頁沖壓工序可能包括:沖裁外形及內孔(可能復合)→ 彎曲成形(單彎或多彎)→ 后續精整或攻絲等。需根據產量、精度和設備確定采用復合模、連續模還是單工序模。連續模效率高,是批量生產的首選。
三、CAD軟件中的詳細排樣流程(以連續模排樣為例)
步驟1:創建毛坯展開圖
* 在CAD軟件中,根據計算出的展開尺寸,精確繪制出合頁的平面毛坯圖(即展開后的輪廓和所有孔位)。
步驟2:確定排樣方向與條料寬度
* 分析毛坯形狀。合頁毛坯通常近似長方形帶凸耳。分析如何排列能使材料利用率最高,并考慮后續彎曲工序的送料方向。通常使彎曲軸線垂直于送料方向。
- 初步確定排樣方式:單排、對頭排樣(雙排) 是常見選擇。對頭排樣能顯著提高材料利用率,是合頁類零件的推薦方式。
- 在CAD中,通過復制、鏡像、陣列等命令,模擬不同搭邊值下的毛坯排列。搭邊值需參考模具設計手冊(通常為1~2倍料厚),并考慮料帶強度。
步驟3:繪制工藝排樣圖(料帶布局圖)
* 新建CAD圖層,繪制一條代表條料邊界的平行線。
- 按照確定的步距和排樣方式,將毛坯展開圖依次排列到料帶上。明確標出每個工位的中心線或參考線。
- 載體: 設計連接所有毛坯并保證送料剛性的部分。對于合頁,常采用雙側載體或中間載體,具體取決于排樣方式。
- 工藝切口/橋位: 在彎曲部位預先設置切口,以便彎曲時材料流動,避免撕裂。需在排樣圖中詳細畫出切口形狀和尺寸。
步驟4:工位分解與布局
* 在排樣圖上,沿送料方向劃分各工位。一個典型的合頁連續模排樣可能包括:
- 工位1: 沖導正孔、沖切側刃(或用于定位的工藝孔)。
- 工位2: 沖裁部分外形及內部軸孔(為后續彎曲留出連接橋)。
- 工位4: 彎曲工序(一次或分兩次彎曲成形頁片角度)。
- 在CAD圖中,用不同顏色或線型區分不同工位要完成的工作,并添加詳細注釋。
步驟5:校驗與優化
* 材料利用率計算: 在CAD中使用面積查詢命令(AREA),計算單個毛坯面積、步距×條料寬度的面積,計算利用率。反復調整排樣參數以優化利用率。
- 模具強度與可行性檢查: 檢查各工位凸凹模是否有足夠安裝空間,刃口壁厚是否足夠。檢查彎曲工位是否與料帶載體干涉。
- 模擬送料: 在思維或通過簡單復制移動,檢查每一工步后料帶的狀態,確保送料順暢、定位可靠。
四、輸出與后續工作
- 完成排樣圖后,應在CAD圖中添加標題欄,注明產品名稱、材料、料厚、條料規格、步距、理論材料利用率等關鍵信息。
- 此排樣圖是后續模具總裝圖設計、模板零件圖設計的核心依據。
- 可將CAD排樣圖導入更專業的三維模具設計軟件(如UG/NX Progressive Die Design、SolidWorks鈑金等)進行三維模架與結構細化。
五、軟件操作要點與技巧
- 圖層管理: 為輪廓線、中心線、注釋、不同工位元素建立不同的圖層,便于管理和修改。
- 塊(Block)的使用: 將毛坯展開圖、標準工藝組件(如導正銷)創建為塊,方便重復調用和整體修改。
- 參數化思維: 盡可能使用關聯尺寸和約束,當毛坯尺寸修改時,排樣圖能快速聯動更新。
- 利用插件: 許多CAD軟件有模具設計專用插件或工具箱,可以自動化執行排樣、計算利用率、生成標準件,大大提高效率。
六、
合頁產品的CAD工藝排樣是一個系統性工程,需要設計者將產品知識、沖壓工藝理論和CAD軟件操作技能緊密結合。通過嚴謹的流程——從分析、展開、排樣模擬到校驗優化——在計算機上完成工藝方案的虛擬驗證,能最大限度地減少試模成本,提高模具設計成功率,為制造出優質高效的合頁模具奠定堅實基礎。