基于solidworks鈑金結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于SolidWorks鈑金結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】SolidWorks軟件提高了工程師的設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品原則上是在滿(mǎn)足其性能要求的條件下，盡可能達(dá)到最好的加工工藝性，鈑金結(jié)構(gòu)件亦是如此。本文首先闡述了SolidWorks鈑金工藝性設(shè)計(jì)的重要性，然后詳細(xì)介紹了一般鈑金件及其工藝要求，最后闡明了SolidWorks鈑金建模時(shí)對(duì)工藝要求的響應(yīng)。 </p>

2、<p>　　【關(guān)鍵詞】SolidWorks；鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝性； </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　三維設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)的主流方法，設(shè)計(jì)者通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件可以直接將所知所想的零部件模型，形象逼真地體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)顯示屏上。SolidWorks

3、 是目前主流的三維機(jī)械實(shí)體設(shè)計(jì)軟件之一，極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率。針對(duì)普通鈑金件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，人們利用它可以很輕松的模擬完成下料、繪制展開(kāi)工藝圖、折彎等工序。一般加工企業(yè)設(shè)計(jì)和工藝會(huì)分開(kāi)，有專(zhuān)門(mén)的工藝組來(lái)給加工圖紙貼工藝，也就是強(qiáng)化工藝要求。金屬板材加工就叫鈑金加工。鈑金行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)步和改進(jìn)，一方面就是采用先進(jìn)的制造工藝和設(shè)備，建立健全質(zhì)量保證體系。為了更方便工程師在設(shè)計(jì)時(shí)查閱一些常用的、關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，更好地保證設(shè)計(jì)出的零件有

4、較好的加工工藝性，統(tǒng)一結(jié)構(gòu)要素，推進(jìn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。因此要求工程技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前要進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)鈑金工藝知識(shí)要有一定的認(rèn)知和運(yùn)用。 </p><p>　　二、SolidWorks鈑金設(shè)計(jì)工藝性 </p><p>　　鈑金件是機(jī)械工業(yè)的主要零件類(lèi)型之一，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，鈑金件的形狀越來(lái)越復(fù)雜、精度要求越來(lái)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

5、的外觀(guān)、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(kāi)尺寸就成為鈑金設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。并且由于人們對(duì)產(chǎn)品的外觀(guān)要求越來(lái)越高﹐鈑金件的結(jié)構(gòu)工藝性也在不斷的提升。 </p><p>　　SolidWorks提供了方便易用和功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)解決方案，可以逼真地建立鈑金件的三維實(shí)體模型。通常用鈑金特征來(lái)產(chǎn)生零件，這些特征包括：幾種法蘭、薄片、增加折彎。首先這些特征要以鈑金工藝性設(shè)計(jì)為前提，舉個(gè)簡(jiǎn)單的零件為例

6、。圖1與圖3均為電腦托盤(pán)前端示意圖，起初的設(shè)計(jì)意圖是要防止各個(gè)棱角劃傷手指，且零件要美觀(guān)。圖1零件前端通過(guò)SolidWorks可以按照?qǐng)D2所示褶邊輕松成型，但在實(shí)際生產(chǎn)加工中難以實(shí)現(xiàn)。如果按照這個(gè)方向進(jìn)行下去，設(shè)計(jì)人員的時(shí)間與精力都無(wú)形中被浪費(fèi)了，所以在設(shè)計(jì)前的工藝性分析是很重要的。最終我們將產(chǎn)品定型為圖3，顯而易見(jiàn)在工藝上的差異，圖二零件各個(gè)邊均采用邊線(xiàn)法蘭成型，最后增加了倒圓角的工藝，最終切合了實(shí)際生產(chǎn)并滿(mǎn)足了防止劃傷手指的宗旨.

7、</p><p><b>　　圖1圖2圖3 </b></p><p>　　因此，只有正確掌握了鈑金設(shè)計(jì)工藝方法才能最大限度地發(fā)揮SolidWorks其應(yīng)有的生產(chǎn)力。 </p><p>　　三、鈑金件一般工藝要求 </p><p>　?。ㄒ唬┩ǔＴ谠O(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性審查重點(diǎn)包括以下內(nèi)容： </p>&

8、lt;p>　　1、 從生產(chǎn)加工的角度分析結(jié)構(gòu)方案的合理性。即產(chǎn)品是否達(dá)到預(yù)期要求，本企業(yè)或外協(xié)加工的可能性。不能加工時(shí)，是否有辦法替代； </p><p>　　2、 分析方案的標(biāo)準(zhǔn)化程度。即是否盡可能采用了標(biāo)準(zhǔn)零部件； </p><p>　　3、分析方案結(jié)構(gòu)總裝的可操作性與方便性。即各零部件要便于裝配與調(diào)整，避免過(guò)程中的再處理加工，保證可靠的裝配基準(zhǔn)和調(diào)整因素； </p>

9、<p>　　4、 審核SolidWorks模型。要求鈑金零件必須能夠展開(kāi)； </p><p>　?。ǘ?在設(shè)計(jì)實(shí)施中，不同產(chǎn)品工藝要求有所不同，涉及方方面面，在此著重介紹設(shè)計(jì)彎曲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范： </p><p>　　1、為避免零件的折彎撕裂突起，對(duì)于料厚t≥2.5mm的零件，應(yīng)設(shè)計(jì)寬度為1～1.5t工藝缺口。 </p><p>　　2、料厚≤2.0

10、mm時(shí)，可任意角度折彎，料厚為2.5mm時(shí)，最小折彎角度為30°，不能壓死邊，料厚為3.0mm時(shí)，最小折彎角度為60°，料厚≥4mm時(shí)，不允許有銳角零件。料厚≤2.0mm時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)“Z”型折彎，即斷差折彎。 </p><p>　　3、帶斜邊的折彎邊應(yīng)避開(kāi)變形區(qū)（見(jiàn)圖4） 圖4 </p><p>　?。ㄈ┰谶M(jìn)行特征設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)編輯定義來(lái)改變特征，這些命令生成法蘭和

11、薄片，它們都是給零件添加材料，在零件的“折疊”和“展平”下，都可以進(jìn)行切除操作。在切除操作時(shí)要注意： </p><p>　　1、板材上的各種孔優(yōu)先選用數(shù)控或沖壓通用模具，減少不必要的開(kāi)模，減少數(shù)控沖床換刀時(shí)間。 </p><p>　　2、 關(guān)注孔到彎曲變形區(qū)的最小間距W。應(yīng)有一定的距離，以免孔的形狀因彎曲而產(chǎn)生變形（見(jiàn)圖5）。 </p><p>　　3、關(guān)注孔的位置

12、距離（見(jiàn)圖5）。 孔到板材邊的距離與孔的形狀、板材厚度等諸多因素有關(guān)，如果孔與孔之間、成型孔之間及板材邊緣之間的距離太小，會(huì)造成板材的扭曲、變形，影響加工的效果。 圖5 </p><p>　　4、沖裁件上應(yīng)避免窄長(zhǎng)的懸臂和凹槽。一般凸出或凹入部分的寬度應(yīng)大于或等于板厚t的一倍半。對(duì)高碳鋼、合金鋼等較硬材料此值應(yīng)再乘以系數(shù)K=1.3~1.5；對(duì)黃銅、鋁等材料此值應(yīng)再乘以系數(shù)K=0.75~0.8。 </p>

13、;<p>　?。ㄋ模┰阝k金折彎過(guò)程中，板料的彎曲變形極為復(fù)雜，不管是折彎系數(shù)、折彎扣除、K-因子還是折彎修正，它們都與鈑金件的材料種類(lèi)、材料力學(xué)性能、材料厚度、折彎半徑、折彎角度、加工成型速度等因素密切相關(guān)。SolidWorks 雖然提供了默認(rèn)的折彎系數(shù)、K-因子（一個(gè)常數(shù)，它是內(nèi)表面到中性面的距離與材料厚度的比率），但在生產(chǎn)中，我們要將不同種類(lèi)的材料在不同的折彎條件下進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，記錄折彎修正值并形成表格，再利用Micr

14、osoft Ecxel 將折彎修正值換算成折彎系數(shù)、折彎扣除或K-因子，最后按照SolidWorks 的表格模板建立起相應(yīng)的折彎表，也就是根據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)情況給定的數(shù)值。這樣既可以按照SolidWorks 的默認(rèn)三種鈑金折彎算法建模，又可以在展開(kāi)圖上按折彎修正法標(biāo)注符合加工要求的直觀(guān)的尺寸，兩者就有機(jī)結(jié)合起來(lái)了。彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度即毛坯尺寸,是彎曲工藝下料的依據(jù),下料過(guò)長(zhǎng)、過(guò)短會(huì)使材料浪費(fèi)或造成工件報(bào)廢, 因此, 彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)

15、度的計(jì)算在沖壓生產(chǎn)中也起著至關(guān)重要的作用。鈑金展開(kāi)長(zhǎng)度與材料厚度、折彎半徑、折彎角度直接相關(guān)，所以值得特別注意的是，在利用SolidWorks 建立</p><p>　?。ㄎ澹┰O(shè)計(jì)圖紙的公差是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中不可忽視的一部分，它是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)的指導(dǎo)語(yǔ)言，是零件功能性因素的體現(xiàn)，也是總裝配合時(shí)合理配合的重要基礎(chǔ)。為了使設(shè)計(jì)圖紙的尺寸公差標(biāo)注符合設(shè)計(jì)的功能要求和客戶(hù)的要求，同時(shí)也適合加工制造的特性,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完

16、畢， SolidWorks進(jìn)行工程圖轉(zhuǎn)化時(shí)，本著既能確保產(chǎn)品質(zhì)量，又不無(wú)謂的提高質(zhì)量成本的目的，要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的公差進(jìn)行合理標(biāo)注。 </p><p>　　四、SolidWorks鈑金建模 </p><p>　　在三維軟件中對(duì)零件進(jìn)行鈑金建模，實(shí)質(zhì)是模擬零件加工過(guò)程，并對(duì)零件加工工藝這一過(guò)程進(jìn)行描述，是在軟件的環(huán)境下進(jìn)行的虛擬加工。對(duì)于有的工藝過(guò)程，甚至還可以用多種不同建模命令來(lái)對(duì)其模擬。 &

17、lt;/p><p>　　鈑金件計(jì)算機(jī)輔助工藝解決的問(wèn)題： </p><p>　　1.鈑金件模型的建立及信息描述。鈑金件模型的建立及信息描述是后續(xù)工作的前提和基礎(chǔ)。 </p><p>　　2.鈑金件模型信息的提取。當(dāng)打開(kāi)某一鈑金模型時(shí)能從模型中得到工藝過(guò)程所需的信息，如：零件名稱(chēng)、材料規(guī)格、材料代號(hào)、零件圖號(hào)等。 </p><p>　　3.鈑金工藝

18、知識(shí)庫(kù)的建立。涉及到加工工藝流程信息、加工設(shè)備信息、量夾具信息、加工操作人員信息等等。 </p><p>　　4.各系統(tǒng)模塊的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。 </p><p>　　5.工藝結(jié)果的輸出。自動(dòng)生成既能面向普通設(shè)備又能面向數(shù)控設(shè)備的鈑金件工藝卡片。 </p><p><b>　　五、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　Soli

19、dWorks 軟件在鈑金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，并且可以非常簡(jiǎn)便的獲得鈑金件的相關(guān)詳細(xì)信息，在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)可以利用與SolidWorks 軟件相集成的軟件進(jìn)行計(jì)算，這樣可以通過(guò)結(jié)果進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，從而更加簡(jiǎn)便的完成鈑金件的設(shè)計(jì)工作。工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)階段對(duì)工藝規(guī)范的積極響應(yīng)，既能加快加工進(jìn)度，降低加工成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量又能減少不必要的開(kāi)模。更大限度的發(fā)揮了三維制圖軟件的實(shí)際生產(chǎn)力。 </p>&

20、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　【1】《沖壓工藝及設(shè)備》鐘全雄著。機(jī)械工業(yè)出版社2010. </p><p>　　【2】《數(shù)控加工工藝》賀曙新，張思弟，文少波著?；瘜W(xué)工業(yè)出版社2011. </p><p>　　【3】張育丹,王亞莉 基于Solidworks的鈑金件加工 [J] 科技資訊 2011(6) <