基于UG電器插座排樣優(yōu)化級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

李錦妍，何敏紅

（江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)系，廣東江門 529090）

1 制件工藝分析

圖1所示為電器插座，制件的材質(zhì)為QSn6.5-0.1，厚度為1.5mm，需要大量生產(chǎn)。通過對(duì)圖1的分析可以知道本制件屬于左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其外形由直線和圓弧構(gòu)成，中間需要沖裁出1個(gè)圓孔，4個(gè)彎曲為L形，工序包括沖孔、落料和彎曲。制件精度要求較高，結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，適合大批量生產(chǎn)。

圖1 電器插座零件圖

2 排樣設(shè)計(jì)

排樣是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，排樣的優(yōu)化程度不同，可導(dǎo)致材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度等都受影響。UG軟件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)者可以通過毛坯布局工具設(shè)計(jì)排樣的步距、料寬、并得到材料的利用率。毛坯布局設(shè)計(jì)好后，可以通過條料排樣工具對(duì)排樣進(jìn)行三維仿真，這樣設(shè)計(jì)者就可以獲得直觀的3D料帶，便于對(duì)制件的沖裁成形工藝進(jìn)行分析和檢查。

為便于對(duì)電器插座的成形工藝進(jìn)行分析，利用UG軟件對(duì)該制件進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下：

方案一。如圖2所示，毛坯布局為單排豎排設(shè)計(jì)、步距（螺距）取值為45mm、料寬（寬度）取值為60mm，系統(tǒng)得出該設(shè)計(jì)方案的材料利用率為36.41%。仿真后的料帶如圖3所示。

方案二。如圖4所示，毛坯布局為雙排橫排對(duì)稱設(shè)計(jì)、步距（螺距）取值為60mm，料寬（寬度）取值為90mm，系統(tǒng)得出該設(shè)計(jì)方案的材料利用率也為36.41%。仿真后的料帶如圖5所示。

圖2 單排毛坯排樣設(shè)計(jì)

圖3 單排毛坯排樣的仿真料帶

圖4 雙排毛坯排樣設(shè)計(jì)

圖5 雙排毛坯排樣的仿真料帶

對(duì)以上的兩種方案比較后發(fā)現(xiàn)，雖然兩種方案的材料利用率相同，但在方案一的設(shè)計(jì)中，只有第二個(gè)工位有導(dǎo)正銷，后面的工位由于載體結(jié)構(gòu)尺寸的限制，沒有設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷，這樣就會(huì)導(dǎo)致在后面的沖裁過程中，條料的定位精度不夠，影響制件質(zhì)量。如果加大載體尺寸增加導(dǎo)正孔，材料利用率就會(huì)降低，導(dǎo)致成本增加。而在方案二的設(shè)計(jì)中，利用載體結(jié)構(gòu)在第②、③、④工位上各設(shè)置有導(dǎo)正銷，在不降低材料利用率的前提下，保證了制件精度要求的同時(shí)還能提高制件的生產(chǎn)效率。另外，方案二的設(shè)計(jì)還能克服單側(cè)彎曲使模具受側(cè)向力較大的問題。通過對(duì)材料利用率、制件的精度等級(jí)要求，模具結(jié)構(gòu)等方面綜合分析，最后采用方案二，即雙排橫排對(duì)稱排列、中間載體的排樣設(shè)計(jì)方案。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

UG軟件可根據(jù)三維仿真料帶，通過調(diào)用模架、加工過程所需的各種凸模、凹模以及標(biāo)準(zhǔn)件等來完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。模具結(jié)構(gòu)圖及各零部件圖可導(dǎo)出到CAD軟件中進(jìn)行相應(yīng)的修改和完善，操作過程此處不再遨述，完善后的電器插座級(jí)進(jìn)模的模具結(jié)構(gòu)如圖6所示。該副模具的工藝包括沖孔、落料、彎曲，共分為6個(gè)工位完成：工位①?zèng)_導(dǎo)正銷孔及沖周邊廢料；工位②沖切廢料；工位③沖孔；工位④和工位⑤進(jìn)行彎曲；工位⑥完成切斷。

模具工作過程如下：首次條料送進(jìn)粗定位是依靠自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，上模下行沖切工件周邊廢料和導(dǎo)正銷孔。以后各次送進(jìn)，自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)為粗定位，導(dǎo)正銷為精定位。在第①工位沖切工件周邊廢料后，帶料寬度方向不再受到約束，只能在送進(jìn)方向上控制送料。因此在②、③、④工位各設(shè)置一個(gè)導(dǎo)正銷，既作帶料的精定位，又可防止帶料偏擺。上模下行時(shí)，卸料板將帶料壓緊在凹模工作面上。當(dāng)上?；爻虝r(shí)，頂桿20將帶料頂起，以便送料，導(dǎo)料板側(cè)面的臺(tái)階限制帶料頂起的高度。

模具采用雙重導(dǎo)向，上、下模4根導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向，凸模固定板5和卸料板4之間用小導(dǎo)柱17導(dǎo)向。模具卸料板4設(shè)計(jì)成整體臺(tái)階形式，有小導(dǎo)柱導(dǎo)向，可保護(hù)細(xì)小的凸模。凸模與卸料板孔配合間隙單邊為0.01～0.02mm。將向上彎曲的凸模3固定在卸料板4上，以便維修。在第②、③、④工位上各設(shè)置有導(dǎo)正銷，以確保條料定位的準(zhǔn)確性，不致產(chǎn)生左、右偏擺。

圖6 模具結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

UG軟件的PDW模塊功能強(qiáng)大，在排樣設(shè)計(jì)中可通過修改料寬、步距、廢料設(shè)計(jì)等參數(shù)實(shí)時(shí)獲得材料利用率，條料的三維仿真實(shí)現(xiàn)了“所見即為所得”，大大方便設(shè)計(jì)人員對(duì)排樣進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，與傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)相比，提高行業(yè)設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，值得推廣。