一、引言
合頁作為五金制品中的常見連接件,其沖壓生產(chǎn)對(duì)模具設(shè)計(jì)的精度和工藝排樣的合理性要求極高。利用CAD軟件進(jìn)行工藝排樣分析,是確保模具高效、經(jīng)濟(jì)、可靠生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本教程將詳細(xì)闡述合頁類產(chǎn)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(zhǔn)備
- 產(chǎn)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(xì)分析合頁的產(chǎn)品二維圖紙。
- 明確產(chǎn)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(guān)鍵信息。
- 重點(diǎn)分析合頁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):通常包含兩個(gè)頁片和連接它們的芯軸安裝孔(或多個(gè)孔),以及可能的加強(qiáng)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(jì)算: 根據(jù)合頁的彎曲部分(頁片根部),利用軟件計(jì)算或通過經(jīng)驗(yàn)公式(如中性層系數(shù)法)計(jì)算毛坯展開尺寸。這是排樣的基礎(chǔ)。
- 工序規(guī)劃: 典型合頁沖壓工序可能包括:沖裁外形及內(nèi)孔(可能復(fù)合)→ 彎曲成形(單彎或多彎)→ 后續(xù)精整或攻絲等。需根據(jù)產(chǎn)量、精度和設(shè)備確定采用復(fù)合模、連續(xù)模還是單工序模。連續(xù)模效率高,是批量生產(chǎn)的首選。
三、CAD軟件中的詳細(xì)排樣流程(以連續(xù)模排樣為例)
步驟1:創(chuàng)建毛坯展開圖
* 在CAD軟件中,根據(jù)計(jì)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(zhǎng)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(xù)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(duì)頭排樣(雙排) 是常見選擇。對(duì)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(fù)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(shè)計(jì)手冊(cè)(通常為1~2倍料厚),并考慮料帶強(qiáng)度。
- 精確測(cè)量并確定條料寬度和步距(進(jìn)距)。
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?xiàng)l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(biāo)出每個(gè)工位的中心線或參考線。
- 關(guān)鍵:設(shè)計(jì)工藝切口和載體。
- 載體: 設(shè)計(jì)連接所有毛坯并保證送料剛性的部分。對(duì)于合頁,常采用雙側(cè)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(yù)先設(shè)置切口,以便彎曲時(shí)材料流動(dòng),避免撕裂。需在排樣圖中詳細(xì)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(gè)典型的合頁連續(xù)模排樣可能包括:
- 工位1: 沖導(dǎo)正孔、沖切側(cè)刃(或用于定位的工藝孔)。
- 工位2: 沖裁部分外形及內(nèi)部軸孔(為后續(xù)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(qū)分不同工位要完成的工作,并添加詳細(xì)注釋。
步驟5:校驗(yàn)與優(yōu)化
* 材料利用率計(jì)算: 在CAD中使用面積查詢命令(AREA),計(jì)算單個(gè)毛坯面積、步距×條料寬度的面積,計(jì)算利用率。反復(fù)調(diào)整排樣參數(shù)以優(yōu)化利用率。
- 模具強(qiáng)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(jiǎn)單復(fù)制移動(dòng),檢查每一工步后料帶的狀態(tài),確保送料順暢、定位可靠。
四、輸出與后續(xù)工作
- 完成排樣圖后,應(yīng)在CAD圖中添加標(biāo)題欄,注明產(chǎn)品名稱、材料、料厚、條料規(guī)格、步距、理論材料利用率等關(guān)鍵信息。
- 此排樣圖是后續(xù)模具總裝圖設(shè)計(jì)、模板零件圖設(shè)計(jì)的核心依據(jù)。
- 可將CAD排樣圖導(dǎo)入更專業(yè)的三維模具設(shè)計(jì)軟件(如UG/NX Progressive Die Design、SolidWorks鈑金等)進(jìn)行三維模架與結(jié)構(gòu)細(xì)化。
五、軟件操作要點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)工藝組件(如導(dǎo)正銷)創(chuàng)建為塊,方便重復(fù)調(diào)用和整體修改。
- 參數(shù)化思維: 盡可能使用關(guān)聯(lián)尺寸和約束,當(dāng)毛坯尺寸修改時(shí),排樣圖能快速聯(lián)動(dòng)更新。
- 利用插件: 許多CAD軟件有模具設(shè)計(jì)專用插件或工具箱,可以自動(dòng)化執(zhí)行排樣、計(jì)算利用率、生成標(biāo)準(zhǔn)件,大大提高效率。
六、
合頁產(chǎn)品的CAD工藝排樣是一個(gè)系統(tǒng)性工程,需要設(shè)計(jì)者將產(chǎn)品知識(shí)、沖壓工藝?yán)碚摵虲AD軟件操作技能緊密結(jié)合。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒獭獜姆治觥⒄归_、排樣模擬到校驗(yàn)優(yōu)化——在計(jì)算機(jī)上完成工藝方案的虛擬驗(yàn)證,能最大限度地減少試模成本,提高模具設(shè)計(jì)成功率,為制造出優(yōu)質(zhì)高效的合頁模具奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。