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(huán)節(jié)。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

1. 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。

1. 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(guī)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(xù)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(xù)模還是單工序模。連續(xù)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(xù)模排樣為例）

步驟1：創(chuàng)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(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。

• 精確測量并確定條料寬度和步距（進距）。

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。

• 關鍵：設計工藝切口和載體。

• 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(xù)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(xù)彎曲留出連接橋）。

• 工位3： 空位（或用于其他沖孔）。

• 工位4： 彎曲工序（一次或分兩次彎曲成形頁片角度）。

• 工位5： 最終落料，將成形好的合頁從料帶上分離。

• 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，并添加詳細注釋。

步驟5：校驗與優(yōu)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(yōu)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(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，應在CAD圖中添加標題欄，注明產品名稱、材料、料厚、條料規(guī)格、步距、理論材料利用率等關鍵信息。
• 此排樣圖是后續(xù)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(yè)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(chuàng)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(lián)尺寸和約束，當毛坯尺寸修改時，排樣圖能快速聯(lián)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(zhí)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(tǒng)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(yōu)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(yōu)質高效的合頁模具奠定堅實基礎。