作为一种常用的结构件,钣金零件在通信、电子、汽车、农业机械等行业有着广泛地应用。其常用加工形式有弯曲、成形、冲压等,形状和尺寸精度互换性较好,可以满足一般的装配及使用要求。经过塑性变形,金属内部组织得以改善,机械强度有所提高,具有重量轻、刚度好、精度高和外形光滑美观的特点,与焊接、胶接等工艺配合,可使零件结构更趋合理,加工更加方便,是制造复杂形状结构件的主要方法。 国内多数企业虽然已经引入CAD技术,但对钣金下料计算大多仍采用等分投影法,与传统手工计算方法相比,过程虽有所简化,其实质并没有得到根本改变,只是将图板换成了“电子图板”。目前业界流行的SolidWorks、Solid Edge、Pro/ENGINEER等三维CAD软件均具有钣金设计模块,可以便捷地完成钣金设计,获取所需下料展开图,提高设计质量和效率。本文将以Pro/ENGINEER为平台,通过两个典型案例,对其设计过程加以简介。* p% w* W2 U% t6 b- `
1 45°斜交三通管
% A/ P8 q) N% s0 r; ]4 A1 v/ z' \如图1所示,本工件由管1和管2成45°斜交焊合构成。
, P8 p% I. r9 g" @* f% M(1)斜交三通管 (2)管1 (3)管2 图1 45°斜交三通管结构图
: `/ Q P5 k7 w, c( L* l) R其中管1下料计算步骤如下。
4 @2 g" A# t% y5 m& K (1) 新建钣金零件,设定模板为“mmns_part_sheetmetal”。; [; B8 ~- ?" ] \3 H/ w
(2) 选择下拉菜单“插入/薄板伸出项/旋转”命令,在top基准面上绘制草图,设定旋转轴为Front,双侧对称旋转,预留加工余量为1°,确定旋转角度为359°,设定相应材料厚度。如图2所示。 Z4 c2 I9 ~ d8 A+ P$ g
(3)选择“插入/切削/旋转”命令,设定草图基准面为Front,如图3所示,绘制草图,设定45°基准轴线为旋转轴,双侧对称360°旋转除料。; r1 m: g* r5 i6 r9 S( l
(4)选择“插入/折弯操作/展开”命令,选取钣金展开固定面为359°处预留接缝,规则展开全部表面后,即可获得管1的下料展开图。如图4所示。
% f( t- p/ X: l9 x( E (5)同上所述,管2下料展开图如图5所示。在本例中,用户采用拉伸切削或钻孔命令,均可达到相同的效果。 a: d* }) S# A1 q x
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图2 设置草图 图3 绘制草图 图4 管1下料展开图 图5 管2下料展开图 6 K* B1 k" W* Z! |/ S
2 圆锥台-圆管90°弯头 8 E9 Y' p( B0 X! m5 g3 I
参见图6,弯头由斜切圆锥台管与斜切圆柱管焊合构成。本例中我们将采用Top-down设计方法,在装配设计中完成两斜切管下料计算。 - [- c- O5 f9 F* d" U- |
(1)弯头 (2)斜切圆锥台管 (3)斜切圆柱管9 V: i* I- L. E$ U/ T6 F
图6 圆锥台-圆管弯头结构图
( s6 j/ Q# d2 d# A5 n2.1 新建设计组件/ n! e7 O) b7 _. R7 P8 q. K
设定模板为mmns_asm_design。6 u2 O7 X! Z* a _$ t
2.2 斜切圆锥台管的设计" n5 I; f" Q3 Y$ q
(1)选择“元件/创建/零件/钣金件”命令,创建第一特征,如图7所示。
% u2 s/ k1 r: c$ a (2)选择“钣金件/薄壁/旋转”命令,设定asm_front为草图平面,asm_right为旋转轴,双侧对称旋转,确定旋转角度为359°,设定相应材料厚度。# ?- G2 |$ L: x% k+ y; k* w
(3)插入草绘基准曲线,选取asm_front为草绘平面,绘制45°分割线如图8所示。: x7 ?) w ^9 O% h9 E$ p
(4)选择“插入特征/钣金件/切割/实体”命令,使用前述45°分割线切除圆锥台管多余部分。
! ?: {8 u# ?" ]/ Y0 Y7 A2.3 斜切圆柱管的设计1 E9 z/ _5 z2 P( }
(1)创建新钣金零件,定义asm_def_csys坐标系为缺省定位基准。" t' m. ]: V9 M2 X$ V' G# n
(2)选择“钣金件/薄壁/拉伸”命令,单侧拉伸,以偏距asm_right基准面方式,设定右侧圆柱管端面为临时草图平面,以斜切圆锥台管外侧椭圆正投影为草图进行拉伸,如图9、图10所示。
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, V8 \5 t- C7 L图7 创建第一特征 图8 绘制分割线 图9 设定临时草图平面 图10 拉伸草图 (3)选择“插入特征/钣金件/切割/实体”命令,使用45°分割线切除圆柱管多余部分。! {4 p8 K2 w1 W X2 ^8 e% V; |/ J6 @
2.4 下料展开设计& N4 N1 m# C; ^
在进程中分别打开相应零件,选择“插入/折弯操作/展开”命令,选取钣金展开固定面为预留接缝处,规则展开全部表面后,即可获得所需下料展开图。参见图11、图12。
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7 ?+ q& L% c- L3 }" r9 O1 P* i图11 斜切圆锥台管下料展开图 图12 斜切圆柱管下料展开图 3 结束语
, H4 P: `/ T# [: p7 @- x& w/ f (1)在钣金设计时,应根据实际情况修正Pro/ENGINEER提供的缺省折弯表,其中Y系数=(π/2)×K系数,以获得正确结果。! h5 I- I a8 E
(2)预留加工余量( <360°)应根据零件实际尺寸加以确定。
" ]# N: X; X* b1 e* x- A (3)基于Pro/ENGINEER的统一数据库理念,推荐采用Top-down方法在装配组件中完成各钣金件配合设计,从而使工程技术人员摆脱二维平面的局限性和繁琐的设计工作,提高设计的自动化程度和设计质量。 |