鈑金零件的建模與工程圖表達(dá)★

平學(xué)文

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 長(zhǎng)治 046011）

引言

鈑金零件與人們的生活息息相關(guān)，絕大多數(shù)的工業(yè)產(chǎn)品中都會(huì)涉及鈑金零件，比如汽車車身、電腦機(jī)箱、通訊產(chǎn)品、電器柜、設(shè)備的外殼等。鈑金零件具有結(jié)構(gòu)輕便、強(qiáng)度高、可批量生產(chǎn)和成本低等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，其典型特征是同一零件厚度一致[1-2]。傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》教材[3-4]所包含的典型零件表達(dá)方法一般包括軸套類零件、輪盤蓋類零件、叉架類零件、箱體類零件等四大類零件的表達(dá)方法，但目前很少有教材涉及鈑金零件的表達(dá)方法。本文基于鈑金加工工藝，通過(guò)Solidworks 軟件對(duì)某機(jī)床的外觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選取其中一個(gè)用于支撐的較為典型的鈑金零件為例，提出鈑金零件的建模過(guò)程與工程圖的表達(dá)方案。

1 零件分析與模型創(chuàng)建

圖1 是某支撐鈑金零件的三維結(jié)構(gòu)。該零件是一個(gè)對(duì)稱零件，為便于分析，將該零件分為三部分：底板、左板、右板。該零件底板上有4 個(gè)長(zhǎng)圓孔，1 個(gè)方孔；左板和右板各有1 個(gè)方孔和2 個(gè)較大的倒角。下料完成后，需要折彎2 次。該零件所用板料厚度為3 mm，折彎半徑R=2.56 mm。

圖1 某支撐鈑金零件的三維結(jié)構(gòu)

用Solidworks 軟件建立該零件的三維模型，需要在“鈑金”模式下進(jìn)行。草繪好底板平面圖形，在“鈑金”模式下用“基體法蘭/薄片”命令設(shè)置鈑金參數(shù)，板的厚度為3 mm，其他參數(shù)按默認(rèn)設(shè)置；然后在特征樹的“基體-法蘭”特征上方設(shè)置“鈑金”參數(shù)，設(shè)置折彎半徑為2.56 mm，并根據(jù)需要設(shè)置“折彎系數(shù)”（包含有折彎系數(shù)表、K 因子等5 個(gè)選項(xiàng)）和“自動(dòng)切釋放槽參數(shù)”，折彎系數(shù)下的K 因子為0.348 mm。

底板設(shè)置完成后進(jìn)行折彎。選擇“鈑金”模式下的“邊線法蘭”命令，選擇底板上用于折彎的2 條邊線，勾選“使用默認(rèn)半徑”；“角度”輸入90°；“法蘭長(zhǎng)度”選擇給定深度，輸入75 mm，從外部虛擬交點(diǎn)、內(nèi)部虛擬交點(diǎn)、雙彎曲三個(gè)選項(xiàng)選擇默認(rèn)的“外部虛擬交點(diǎn)”；“法蘭位置”則從材料在內(nèi)、材料在外、折彎在外、虛擬交點(diǎn)的折彎、與折彎相切這5 個(gè)選項(xiàng)中選擇“材料在內(nèi)”。若繪制的底板尺寸不包含圓角處尺寸，折彎時(shí)選擇“材料在外”。

折彎設(shè)置完成后，在左板或右板的外表面上繪制方孔和2 個(gè)三角塊的草圖，選擇“鈑金”模式或“特征”模式下的“拉伸切除”，“方向”選擇“完全貫穿”，這樣即可切出相應(yīng)方孔和大倒角特征。大倒角特征亦可通過(guò)“特征”模式下“倒角”特征進(jìn)行繪制。

至此，某支撐鈑金零件的建模完成。該過(guò)程中需要注意的是，建模時(shí)只需保證“基體鈑金先行，折彎隨后”的原則，實(shí)際過(guò)程則較為靈活，比如，底板上各長(zhǎng)圓孔、方孔可和底板既可以一起繪制草圖建模，亦可以單獨(dú)建模。

2 工程圖生成

工程圖（零件圖）是表達(dá)單個(gè)零件形狀、大小、技術(shù)要求的圖樣，也是在制造和檢驗(yàn)機(jī)器零件時(shí)所用的圖樣，是指導(dǎo)零件生產(chǎn)的重要技術(shù)文件。鈑金工程圖與軸套類、箱體類、盤蓋類等典型零件的零件圖相比，有很大不同[5]。鈑金零件圖上不僅需要有表達(dá)加工完成后用于檢驗(yàn)鈑金結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小的視圖，還需要有用于下料的展開圖，這是其最大的特點(diǎn)。

圖2 是該支撐鈑金零件的工程圖。為不泄露單位信息，該工程圖中不包含標(biāo)題欄。從圖2 可以看出，該零件圖包含主視圖、俯視圖、左視圖三個(gè)視圖，此外還包含一個(gè)軸測(cè)圖，這四個(gè)視圖用于表達(dá)該鈑金零件加工后的最終形狀。該零件圖最右邊的是展開圖。企業(yè)員工根據(jù)鈑金件展開圖進(jìn)行板料的準(zhǔn)備與切割，根據(jù)展開圖上的折彎線進(jìn)行加工。展開圖為對(duì)稱圖，再結(jié)合主視圖、俯視圖、左視圖三個(gè)視圖可以確定零件各個(gè)特征的形狀尺寸和位置尺寸，展開圖中包含2 條用細(xì)點(diǎn)畫線繪制的折彎位置線，折彎線上附有“上90°R2.56”字樣，表示從折彎位置線向上折彎90°，所用的折彎半徑為2.56 mm。

圖2 某支撐鈑金零件的工程圖（mm）

該支撐鈑金零件的工程圖還包含技術(shù)要求，圖中指出該零件的板厚為3 mm，折彎半徑為2.56 mm，以便于板料和折彎模具的準(zhǔn)備。

3 鈑金建模和工程圖制作需要注意的其他問(wèn)題

本次研究的典型鈑金零件尺寸較小，可以作為支撐、連接用零件。但在工業(yè)生產(chǎn)及現(xiàn)實(shí)生活中的鈑金件各式各樣，有的折彎角度異于90°，有的結(jié)構(gòu)很大但孔很小，因此，這些具體問(wèn)題都是需要用圖樣表達(dá)出來(lái)的。碰到這種問(wèn)題，具體處理方式如下：

1）折彎角度異于90°。碰到這種情況，使用邊線法蘭折彎時(shí)，折彎角度需要按照具體的角度輸入，但涉及到對(duì)“法蘭長(zhǎng)度”“法蘭位置”等選項(xiàng)進(jìn)行選擇時(shí)，建模過(guò)程則需要根據(jù)具體問(wèn)題具體分析，充分考慮折彎半徑在其中的連接作用。此種情況下，出工程圖時(shí)通常較為容易。

2）鈑金結(jié)構(gòu)尺寸大但孔很小。這種情況也較為常見(jiàn)，一般采用打孔的方式在大尺寸鈑金上安裝、支撐其他零件，有的是鉆孔通孔，有的是鉆螺紋孔，有的是鉆長(zhǎng)圓孔（方便安裝）。長(zhǎng)圓孔在下料時(shí)切割，鉆孔多是折彎完成后制作，或者裝配時(shí)配做。這種情況下的建模較為簡(jiǎn)單，但出工程圖時(shí)難度較大。因?yàn)榇蟪叽绲拟k金要求用較小圖幅進(jìn)行表達(dá)，孔特征卻需要較為詳細(xì)地進(jìn)行表達(dá)，這是一對(duì)矛盾。碰到這種情況，也需要具體問(wèn)題具體解決：鈑金尺寸大、孔較少且規(guī)律分布時(shí)，可以用斷裂畫法表達(dá)，將需要表達(dá)的孔表達(dá)出來(lái)；鈑金尺寸大、孔較多且分布不規(guī)律時(shí)，用較大的圖紙進(jìn)行表達(dá)。碰到尺寸較大的鈑金，較好的辦法是不繪制工程圖，直接在三維模型上進(jìn)行標(biāo)注，這也是制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，在大尺寸鈑金零件上尤為適用。

3）鈑金工程師必須熟練掌握鈑金零件的結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計(jì)技巧，使得所設(shè)計(jì)的鈑金零件既能夠滿足產(chǎn)品的功能要求和外觀要求，又能夠降低沖壓模具的制造難度和成本。

4 結(jié)語(yǔ)

以工程設(shè)計(jì)實(shí)例為抓手，基于鈑金加工工藝，用Solidworks 軟件很好地完成了某典型鈑金零件的模型創(chuàng)建，并成功獲得了工程圖的生成過(guò)程及表達(dá)方案。此外，鈑金建模和工程圖制作過(guò)程中的注意點(diǎn)也為相關(guān)鈑金設(shè)計(jì)、工藝、制造工作者提供了參考，為鈑金零件的廣泛應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。