五金模具設(shè)計(jì)是家電制造,尤其是空調(diào)等產(chǎn)品生產(chǎn)中的核心環(huán)節(jié)。它直接關(guān)系到零件的精度、生產(chǎn)效率與成本。本教程將聚焦于五金家電空調(diào)零件的CAD展開設(shè)計(jì)及工藝排樣,系統(tǒng)講解關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)與操作流程。
第一部分:五金模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與CAD環(huán)境設(shè)置
五金模具主要用于沖壓、彎曲、拉伸等工藝,將金屬板材加工成所需形狀。在開始設(shè)計(jì)前,必須理解以下幾個(gè)基礎(chǔ)概念:
- 材料特性:了解所用金屬板(如冷軋鋼板、鍍鋅板、鋁板)的力學(xué)性能,包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等,這些直接影響展開計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)。
- 展開計(jì)算原理:金屬板在彎曲時(shí),外層受拉變長,內(nèi)層受壓變短,中間存在一個(gè)長度不變的“中性層”。展開尺寸的核心就是準(zhǔn)確計(jì)算中性層的長度。對(duì)于90度彎曲,常用公式為:展開長度 = 直段長度A + 直段長度B + 中性層補(bǔ)償值(K因子 材料厚度 π/2)。K因子需根據(jù)材料、厚度和彎曲半徑通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)表確定。
- CAD軟件準(zhǔn)備:推薦使用AutoCAD或中望CAD等專業(yè)軟件。需設(shè)置好圖層(如輪廓線、中心線、尺寸線分層管理)、線型、標(biāo)注樣式及模板,以提高繪圖效率和規(guī)范性。
第二部分:空調(diào)五金零件的CAD展開設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)
以空調(diào)常見的安裝掛板、外殼鈑金件或散熱片固定架為例,展開設(shè)計(jì)步驟如下:
- 分析零件圖:仔細(xì)閱讀零件三維圖或二維工程圖,明確所有彎曲特征、孔位、凸包等細(xì)節(jié)。識(shí)別出所有需要展開的彎曲部位。
- 計(jì)算展開尺寸:
- 簡單直角彎曲:使用上述公式,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)K因子(通常0.3~0.5之間)進(jìn)行計(jì)算。
- 復(fù)雜多折彎:將零件分解為多個(gè)直段和彎曲段,逐一計(jì)算后累加。可利用CAD的查詢工具輔助測(cè)量線段長度。
- 特殊特征處理:對(duì)于壓筋、百葉窗、凸包等特征,其展開計(jì)算更為復(fù)雜,通常需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或通過有限元模擬進(jìn)行近似,設(shè)計(jì)中常預(yù)留試模調(diào)整余量。
- CAD繪圖展開:
- 根據(jù)計(jì)算出的尺寸,在CAD中繪制出零件的平面展開圖。
- 精確繪制所有內(nèi)部孔、槽的位置和尺寸,注意它們?cè)趶澢笪恢玫淖兓?/li>
- 使用不同線型和顏色清晰區(qū)分輪廓線、折彎線、中心線。
- 務(wù)必進(jìn)行尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求說明(如毛刺方向、未注彎曲半徑等)。
- 檢查與驗(yàn)證:通過將展開圖在腦海中“反向折彎”,或使用CAD的簡易三維功能進(jìn)行粗略驗(yàn)證,檢查孔位、邊緣相對(duì)位置是否與零件圖一致。
第三部分:工藝排樣(排料)的核心知識(shí)點(diǎn)
工藝排樣是將零件的展開圖形在條料或板料上進(jìn)行最優(yōu)排列,是影響材料利用率、生產(chǎn)效率和模具復(fù)雜度的關(guān)鍵步驟。
- 排樣基本原則:
- 提高材料利用率:目標(biāo)是盡量減少廢料(工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料)。常見方式有單排、對(duì)頭雙排、多排、混合排樣等。對(duì)于空調(diào)零件,常采用多工位連續(xù)模生產(chǎn),排樣需綜合考慮多個(gè)工序。
- 保證沖壓工藝性:合理安排沖裁、彎曲、拉伸等工序的順序。一般遵循先沖孔后彎曲、先拉伸后沖孔(避免孔變形)等原則。排樣需確保條料在送進(jìn)過程中有足夠的強(qiáng)度和定位精度。
- 模具結(jié)構(gòu)簡化與壽命:排樣應(yīng)使模具受力均衡,避免局部應(yīng)力集中。復(fù)雜的排樣可能增加模具制造難度和成本。
- 搭邊與料寬計(jì)算:
- 搭邊:指零件與零件之間,以及零件與條料邊緣之間預(yù)留的工藝材料。搭邊值過小會(huì)導(dǎo)致送料困難、毛刺增大甚至損壞模具;過大則浪費(fèi)材料。其大小取決于材料厚度、硬度及零件形狀。
- 料寬與步距:根據(jù)排樣方式、零件最大寬度和搭邊值,計(jì)算所需的條料寬度。步距是每次送料前進(jìn)的距離,通常等于零件在送料方向上的最大尺寸加上搭邊值。
- CAD中的排樣操作:
- 在CAD中,將繪制好的展開圖創(chuàng)建為塊,便于復(fù)制和陣列。
- 根據(jù)選擇的排樣方式(如直排、斜排、對(duì)排),使用陣列或復(fù)制命令排列零件。
- 繪制出條料邊界線,精確測(cè)量并標(biāo)注料寬、步距和搭邊值。
- 可以嘗試多種排樣方案,通過CAD的面積查詢功能計(jì)算每種方案的材料利用率(所有零件總面積 / (料寬×步距)× 100%),選擇最優(yōu)解。
第四部分:綜合實(shí)例與學(xué)習(xí)建議
以一個(gè)簡單的空調(diào)安裝掛板(含多個(gè)彎曲和安裝孔)為例,綜合演練:
- 分析零件,計(jì)算各彎曲處展開尺寸。
- 在CAD中繪制精確展開圖。
- 根據(jù)產(chǎn)量(大批量)選擇連續(xù)模生產(chǎn),采用單排或?qū)︻^雙排樣。在CAD中進(jìn)行排樣設(shè)計(jì),計(jì)算材料利用率。
- 考慮在排樣圖中加入導(dǎo)正孔、載體(連接各工位零件的部分)的設(shè)計(jì)。
學(xué)習(xí)建議:
理論與實(shí)踐結(jié)合:深入理解展開計(jì)算和排樣原理的多在CAD軟件上練習(xí)。參考實(shí)際模具圖紙和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》)。
積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):建立自己的K因子、搭邊值、彎曲系數(shù)等經(jīng)驗(yàn)參數(shù)庫,這對(duì)家電五金這類標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的領(lǐng)域尤為重要。
* 關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài):了解新材料、新工藝(如激光切割與數(shù)控折彎的配合)對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)和排樣帶來的優(yōu)化可能。
掌握五金家電空調(diào)零件的CAD展開與工藝排樣,是成為一名合格五金模具設(shè)計(jì)師的基石。通過持續(xù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐,你將能夠設(shè)計(jì)出既經(jīng)濟(jì)高效又穩(wěn)定可靠的模具方案,為家電制造業(yè)貢獻(xiàn)力量。