基于UG电器插座排样优化级进模设计

李锦妍，何敏红

（江门职业技术学院机电技术系，广东江门 529090）

1 制件工艺分析

图1所示为电器插座，制件的材质为QSn6.5-0.1，厚度为1.5mm，需要大量生产。通过对图1的分析可以知道本制件属于左右对称结构，其外形由直线和圆弧构成，中间需要冲裁出1个圆孔，4个弯曲为L形，工序包括冲孔、落料和弯曲。制件精度要求较高，结构不算复杂，适合大批量生产。

图1 电器插座零件图

2 排样设计

排样是模具结构设计的主要依据，排样的优化程度不同，可导致材料的利用率、制件的尺寸精度、生产效率、模具结构与制造复杂程度等都受影响。UG软件的级进模设计模块中，设计者可以通过毛坯布局工具设计排样的步距、料宽、并得到材料的利用率。毛坯布局设计好后，可以通过条料排样工具对排样进行三维仿真，这样设计者就可以获得直观的3D料带，便于对制件的冲裁成形工艺进行分析和检查。

为便于对电器插座的成形工艺进行分析，利用UG软件对该制件进行排样设计，设计方案如下：

方案一。如图2所示，毛坯布局为单排竖排设计、步距（螺距）取值为45mm、料宽（宽度）取值为60mm，系统得出该设计方案的材料利用率为36.41%。仿真后的料带如图3所示。

方案二。如图4所示，毛坯布局为双排横排对称设计、步距（螺距）取值为60mm，料宽（宽度）取值为90mm，系统得出该设计方案的材料利用率也为36.41%。仿真后的料带如图5所示。

图2 单排毛坯排样设计

图3 单排毛坯排样的仿真料带

图4 双排毛坯排样设计

图5 双排毛坯排样的仿真料带

对以上的两种方案比较后发现，虽然两种方案的材料利用率相同，但在方案一的设计中，只有第二个工位有导正销，后面的工位由于载体结构尺寸的限制，没有设计导正销，这样就会导致在后面的冲裁过程中，条料的定位精度不够，影响制件质量。如果加大载体尺寸增加导正孔，材料利用率就会降低，导致成本增加。而在方案二的设计中，利用载体结构在第②、③、④工位上各设置有导正销，在不降低材料利用率的前提下，保证了制件精度要求的同时还能提高制件的生产效率。另外，方案二的设计还能克服单侧弯曲使模具受侧向力较大的问题。通过对材料利用率、制件的精度等级要求，模具结构等方面综合分析，最后采用方案二，即双排横排对称排列、中间载体的排样设计方案。

3 模具结构设计

UG软件可根据三维仿真料带，通过调用模架、加工过程所需的各种凸模、凹模以及标准件等来完成模具结构设计。模具结构图及各零部件图可导出到CAD软件中进行相应的修改和完善，操作过程此处不再遨述，完善后的电器插座级进模的模具结构如图6所示。该副模具的工艺包括冲孔、落料、弯曲，共分为6个工位完成：工位①冲导正销孔及冲周边废料；工位②冲切废料；工位③冲孔；工位④和工位⑤进行弯曲；工位⑥完成切断。

模具工作过程如下：首次条料送进粗定位是依靠自动送料机构，上模下行冲切工件周边废料和导正销孔。以后各次送进，自动送料机构为粗定位，导正销为精定位。在第①工位冲切工件周边废料后，带料宽度方向不再受到约束，只能在送进方向上控制送料。因此在②、③、④工位各设置一个导正销，既作带料的精定位，又可防止带料偏摆。上模下行时，卸料板将带料压紧在凹模工作面上。当上模回程时，顶杆20将带料顶起，以便送料，导料板侧面的台阶限制带料顶起的高度。

模具采用双重导向，上、下模4根导柱滑动导向，凸模固定板5和卸料板4之间用小导柱17导向。模具卸料板4设计成整体台阶形式，有小导柱导向，可保护细小的凸模。凸模与卸料板孔配合间隙单边为0.01～0.02mm。将向上弯曲的凸模3固定在卸料板4上，以便维修。在第②、③、④工位上各设置有导正销，以确保条料定位的准确性，不致产生左、右偏摆。

图6 模具结构图

4 结束语

UG软件的PDW模块功能强大，在排样设计中可通过修改料宽、步距、废料设计等参数实时获得材料利用率，条料的三维仿真实现了“所见即为所得”，大大方便设计人员对排样进行设计和分析，与传统的手工设计相比，提高行业设计效率，缩短设计周期，值得推广。