Solidworks鈑金在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用

尹顏群

摘? ? 要：本文介紹了Solidworks鈑金三維實(shí)體模型建立的方法和設(shè)計(jì);分析了展開生成圖，并利用SolidWorks鈑金功能進(jìn)行了建模切割放樣。

關(guān)鍵詞：Solidworks鈑金;建模;應(yīng)用

鈑金件是機(jī)械工業(yè)尤其是輕工業(yè)的主要零件類型之一，而折彎是鈑金件最典型最主要的成型工序。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，鈑金件的形狀越來越復(fù)雜、精度要求越來越高，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理和毛料尺寸是否準(zhǔn)確直接決定了鈑金件能否具有良好的外觀、足夠的強(qiáng)度和必需的精度，所以合理設(shè)計(jì)鈑金件的結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確計(jì)算其展開尺寸就成為鈑金設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。

一、三維實(shí)體模型的建立

（一）建立鈑金零件的方法

在SolidWorks中建立鈑金零件有兩個(gè)基本方式：

（1）從零件開始就建立鈑金零件，以最先的特征，基體—法蘭特征開始建立。這個(gè)方法充分體現(xiàn)了鈑金特有的功能，以及鈑金應(yīng)用程序中特定的工具、命令與選項(xiàng)，這對(duì)幾乎所有的零件而言是比較好的方法。在鈑金零件中可以生成放樣的折彎，放樣的折彎如同放樣特征使用由放樣連接草圖，基體—法蘭特征不與放樣的折彎一起使用。

（2）從一個(gè)已經(jīng)建好的零件文件中轉(zhuǎn)換為鈑金零件，如此一來它可以被展開，而鈑金特定的特征就可以套用上去。轉(zhuǎn)換一個(gè)匯入零件成為鈑金零件，典型的問題為何時(shí)轉(zhuǎn)換才會(huì)有意義。

（二）模型設(shè)計(jì)

在鈑金設(shè)計(jì)環(huán)境下建立放樣的鈑金零件可同時(shí)具有平板與非平板型式，這特征有以下的主要約束及準(zhǔn)則：

（1）以開放輪廓作為草圖繪制。

（2）不允許超過兩個(gè)以上的草圖繪制輪廓。

（3）輪廓開口應(yīng)同向?qū)R以使平板型式更精確。

這意味著在三維空間中可建立兩個(gè)模型設(shè)計(jì)所需要的基準(zhǔn)平面，分別用于繪制鈑金件兩端面的草圖輪廓。

工程上，設(shè)計(jì)大尺寸的工件時(shí)，可通過拆分，由多個(gè)合適的、利于制造的零都件組合構(gòu)成整體。水輪機(jī)中尾水肘管的單線，該管由圓形斷面逐漸變形過渡至矩形斷面，根據(jù)流道型式可由多節(jié)的鈑金件組合構(gòu)成，除滿足設(shè)計(jì)要求及制造需要。制造過程中需要對(duì)每節(jié)具有空間上聯(lián)系的兩個(gè)斷面的鈑金件進(jìn)行放樣展開。下面?zhèn)扰e一個(gè)圓頂矩形底異口連接管（只取1/2，通過鏡像可得整體）的模型建立過程。

（1）繪制草圖輪廓

啟動(dòng)SolidWorks 2003進(jìn)入主界面，通過新建零件開始繪制草圖輪廓，包括開放的光滑連接的兩個(gè)草孱繪制輪廓與一個(gè)參考平面，草圖繪制輪廓中的尖角連接處應(yīng)根據(jù)材質(zhì)厚度設(shè)計(jì)合適的折彎半徑，以滿足鈑金特定的折彎特征。

（2）建立放樣的鈑金件

從鈑金工具欄中選取放樣的折彎工具，或者點(diǎn)擊菜單選擇插入—鈑金一放樣的折彎都可以建立一個(gè)放樣的鈑金件，選擇輪廓中幾乎相同位置的點(diǎn)作為放樣的上升依據(jù)，并設(shè)置好材質(zhì)厚度。系統(tǒng)將模擬顯示出要建立的預(yù)期模型，若結(jié)果是設(shè)計(jì)所需要的則單擊確定，完成特征后的立體模型放樣的折彎。

二、展開圖生成

（一）解除壓縮

在鈑金設(shè)計(jì)環(huán)境下建立的鈑金件立體模型同時(shí)具有平板型式，在特征管理器中可方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)體的非平板型式與平板型式的轉(zhuǎn)換。選擇平板型式，右擊鼠標(biāo)并選擇解除壓縮即可得到實(shí)體的平板型式，通過轉(zhuǎn)換實(shí)體引用后生成鈑金件的展開圖輪廓線中的平板型式輪廓線。值得一提的是，由于SolidWorks是完全基于Windows平臺(tái)上開發(fā)的，具有良好的兼容性，支持的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有：IGES、DXF、DWG、SAT（ACIS）、STEP、STL、VI）AFS（VDA）、VRML、Pamsolid等。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，SolidWorks可以很容易地和目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上幾乎所有的CAD/CAM軟件如Pro/ENGINEER與AutoCAD、UG、 MasterCAM之問的圖樣進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，與各企業(yè)現(xiàn)有的CAD/CAM/CNC系統(tǒng)順利接口也成為可能。至此，在二維環(huán)境下可測(cè)量引用展開圖中的各種平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程及切割加工。

（二）折彎偏差

如果需要了解鈑金展開的誤差及相關(guān)質(zhì)量特性，放樣的折彎在平板型式中所產(chǎn)生的變形，可以在折彎偏差管理屬性中測(cè)量出變形。折彎變形管理器將顯示出放樣的折彎的折彎表面積與曲線長(zhǎng)度，在圖形中一致的值會(huì)被顯示在折彎偏差的每一個(gè)邊上。

三、利用SolidWorks鈑金功能進(jìn)行建模切割放樣

在運(yùn)行的SolidWorks軟件中選擇以基面繪制椎體上平面尺寸草圖。其中R19970的一段弧線設(shè)定為實(shí)線，其余各段為構(gòu)造線，完成確定之后，創(chuàng)建一個(gè)新的基準(zhǔn)面與剛作完草圖的基準(zhǔn)面平行，使兩基準(zhǔn)面的距離等于爐椎體的高度值，在新基準(zhǔn)面上繪制一草圖。圓半徑等于上一草圖中的R3130，其中A點(diǎn)的位置為上一草圖中的R19970與R3130切點(diǎn)的垂直投影，B點(diǎn)為A點(diǎn)對(duì)中心軸線的鏡像點(diǎn)，A和B之間為實(shí)踐，其余為構(gòu)造線、選擇實(shí)線，用“鈑金放樣折彎”工具，生成一鈑金零件，厚度填入40mm，折線數(shù)量處填入“16”，使其在最后生成的放樣圖上出現(xiàn)折彎線，在工人壓制殼體和各片殼體組對(duì)時(shí)有參考基線，如此說生成一個(gè)瓦片。接下來，選第一個(gè)草圖基準(zhǔn)面，用“轉(zhuǎn)換實(shí)體運(yùn)用”命令，選擇轉(zhuǎn)換第一個(gè)草圖中R1260的線段，確定退出。選擇新創(chuàng)建的基面，用“轉(zhuǎn)換實(shí)體運(yùn)用”命令，選擇第二個(gè)草圖中圓的線段進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后，用剪裁體命令剪裁線段。線段的一端點(diǎn)與已經(jīng)形成的萬片一端點(diǎn)重合，另一端點(diǎn)與中心軸線的距離為150mm，這是為了避免使形成的瓦片形成一尖角，在組對(duì)焊接的時(shí)候產(chǎn)生應(yīng)力集中。確定退出之后，選擇兩草圖中的實(shí)線，用“鈑金放樣折彎”工具，生成另一塊鈑金零件，厚度同樣填入“40mm”，折彎線數(shù)量處填“16”，這樣形成另一個(gè)瓦片。同理生成第三塊瓦片。對(duì)已經(jīng)生成的第一、第二塊瓦片做鏡后得到很好的效果，到這個(gè)時(shí)候，爐椎體不規(guī)則部分的建模完成，余下的另一半為規(guī)則的圓柱體，這樣整個(gè)異性爐椎體的建模就完成了。

四、小結(jié)

通過SolidWorks強(qiáng)大且完備的功能，人性化的操作界面，利用不同參數(shù)的組合和變換，可以迅捷而準(zhǔn)確地創(chuàng)作組成三維立體的模型，達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。在3DCAD條件下建立鈑金零件的實(shí)體模型從而快速生成展開圖的方法是一種理想、高效的實(shí)用鈑金展差分析開法，必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過實(shí)踐證明，這種方法在鈑金零件的制造過程中具有快速、準(zhǔn)確、易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程及切割下料等特點(diǎn)，在工程實(shí)踐上具有實(shí)際意義。