五金模具设计是家电制造，尤其是空调等产品生产中的核心环节。它直接关系到零件的精度、生产效率与成本。本教程将聚焦于五金家电空调零件的CAD展开设计及工艺排样，系统讲解关键知识点与操作流程。

第一部分：五金模具设计基础与CAD环境设置

五金模具主要用于冲压、弯曲、拉伸等工艺，将金属板材加工成所需形状。在开始设计前，必须理解以下几个基础概念：

1. 材料特性：了解所用金属板（如冷轧钢板、镀锌板、铝板）的力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等，这些直接影响展开计算和模具结构。
2. 展开计算原理：金属板在弯曲时，外层受拉变长，内层受压变短，中间存在一个长度不变的“中性层”。展开尺寸的核心就是准确计算中性层的长度。对于90度弯曲，常用公式为：展开长度 = 直段长度A + 直段长度B + 中性层补偿值（K因子 材料厚度 π/2）。K因子需根据材料、厚度和弯曲半径通过实验或经验表确定。
3. CAD软件准备：推荐使用AutoCAD或中望CAD等专业软件。需设置好图层（如轮廓线、中心线、尺寸线分层管理）、线型、标注样式及模板，以提高绘图效率和规范性。

第二部分：空调五金零件的CAD展开设计实战

以空调常见的安装挂板、外壳钣金件或散热片固定架为例，展开设计步骤如下：

1. 分析零件图：仔细阅读零件三维图或二维工程图，明确所有弯曲特征、孔位、凸包等细节。识别出所有需要展开的弯曲部位。
2. 计算展开尺寸：

• 简单直角弯曲：使用上述公式，结合经验K因子（通常0.3~0.5之间）进行计算。

• 复杂多折弯：将零件分解为多个直段和弯曲段，逐一计算后累加。可利用CAD的查询工具辅助测量线段长度。

• 特殊特征处理：对于压筋、百叶窗、凸包等特征，其展开计算更为复杂，通常需要依据经验公式或通过有限元模拟进行近似，设计中常预留试模调整余量。

1. CAD绘图展开：

• 根据计算出的尺寸，在CAD中绘制出零件的平面展开图。

• 精确绘制所有内部孔、槽的位置和尺寸，注意它们在弯曲后位置的变化。

• 使用不同线型和颜色清晰区分轮廓线、折弯线、中心线。

• 务必进行尺寸标注和技术要求说明（如毛刺方向、未注弯曲半径等）。

1. 检查与验证：通过将展开图在脑海中“反向折弯”，或使用CAD的简易三维功能进行粗略验证，检查孔位、边缘相对位置是否与零件图一致。

第三部分：工艺排样（排料）的核心知识点

工艺排样是将零件的展开图形在条料或板料上进行最优排列，是影响材料利用率、生产效率和模具复杂度的关键步骤。

1. 排样基本原则：

• 提高材料利用率：目标是尽量减少废料（工艺废料和结构废料）。常见方式有单排、对头双排、多排、混合排样等。对于空调零件，常采用多工位连续模生产，排样需综合考虑多个工序。

• 保证冲压工艺性：合理安排冲裁、弯曲、拉伸等工序的顺序。一般遵循先冲孔后弯曲、先拉伸后冲孔（避免孔变形）等原则。排样需确保条料在送进过程中有足够的强度和定位精度。

• 模具结构简化与寿命：排样应使模具受力均衡，避免局部应力集中。复杂的排样可能增加模具制造难度和成本。

1. 搭边与料宽计算：

• 搭边：指零件与零件之间，以及零件与条料边缘之间预留的工艺材料。搭边值过小会导致送料困难、毛刺增大甚至损坏模具；过大则浪费材料。其大小取决于材料厚度、硬度及零件形状。

• 料宽与步距：根据排样方式、零件最大宽度和搭边值，计算所需的条料宽度。步距是每次送料前进的距离，通常等于零件在送料方向上的最大尺寸加上搭边值。

1. CAD中的排样操作：

• 在CAD中，将绘制好的展开图创建为块，便于复制和阵列。

• 根据选择的排样方式（如直排、斜排、对排），使用阵列或复制命令排列零件。

• 绘制出条料边界线，精确测量并标注料宽、步距和搭边值。

• 可以尝试多种排样方案，通过CAD的面积查询功能计算每种方案的材料利用率（所有零件总面积 / （料宽×步距）× 100%），选择最优解。

第四部分：综合实例与学习建议

以一个简单的空调安装挂板（含多个弯曲和安装孔）为例，综合演练：

1. 分析零件，计算各弯曲处展开尺寸。
2. 在CAD中绘制精确展开图。
3. 根据产量（大批量）选择连续模生产，采用单排或对头双排样。在CAD中进行排样设计，计算材料利用率。
4. 考虑在排样图中加入导正孔、载体（连接各工位零件的部分）的设计。

学习建议：
理论与实践结合：深入理解展开计算和排样原理的多在CAD软件上练习。参考实际模具图纸和行业标准（如《冲压模具设计手册》）。
积累经验数据：建立自己的K因子、搭边值、弯曲系数等经验参数库，这对家电五金这类标准化程度较高的领域尤为重要。
* 关注行业动态：了解新材料、新工艺（如激光切割与数控折弯的配合）对传统模具设计和排样带来的优化可能。

掌握五金家电空调零件的CAD展开与工艺排样，是成为一名合格五金模具设计师的基石。通过持续学习与实践，你将能够设计出既经济高效又稳定可靠的模具方案，为家电制造业贡献力量。