SolidWorks 鈑金設計與制造探討

2016-11-27 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著機械設計水平的不斷發(fā)展,計算機輔助設計CAD/CAE/CAM一體化軟件顯示出其高效能的優(yōu)勢,SolidWorks便是其中佼佼者之一。SolidWorks將機械設計與生產(chǎn)的全過程集成在一起,它采用參數(shù)化的及面向零件的3D實體模型的設計制造技術,改變了傳統(tǒng)的設計理念,為設計者提供了一種更直觀、更有效、更快捷的設計工具。

在機械制造中,利用SOLIDWORKS可以創(chuàng)建實體零件模型及裝配實體,它具有運動模擬功能、虛擬裝配功能、生成工程圖功能、高級數(shù)控功能等,在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬,提高設計的可靠性。本文僅就SOLIDWORKS軟件的鈑金模塊在鈑金設計與制造中的應用作初步探討。

SolidWorks 鈑金設計與制造探討solidworks simulation分析案例圖片1

1、鈑金概述

鈑金件是利用金屬的可塑性,針對金屬薄板(一般指6mm以下)通過折彎、沖裁、成型等工藝,制造出單個零件,然后通過焊接、鉚接等組裝成完整的鈑金件。其顯著的特征是同一零件的厚度一致。由于鈑金成形具有材料利用率高、重量輕、設計及操作方便等特點,所以鈑金件的應用十分普遍。

鈑金零件傳統(tǒng)的設計方法是鈑金工程師在大腦里構思三維的產(chǎn)品,再通過大腦的幾何投影,把產(chǎn)品表現(xiàn)在二維圖樣上,工程師有一大半的工作量是在三維實體和二維工程圖的相互轉化和繁瑣的查表、計算中,而制造工人又要把二維的圖樣在大腦中反映出三維的實體然后進行加工一劃線(放樣展開)、裁料、成形、聯(lián)接和裝配。這樣的流程費時費事,因此將計算機輔助設計制造(例如SolidWorks)應用到鈑金零件制造業(yè)中,則可以使鈑金零件的設計非常快捷,制造裝配效率得以顯著提高。

2、SolidWorks鈑金的使用過程

2.1 鈑金設計

在SolidWorks軟件的支持下,工程師能直接以三維概念開始設計,直觀、準確地表達出設計構思的全部幾何參數(shù),整個設計過程可以完全在三維模型上討論。SolidWorks軟件提供了專供鈑金設計制造的鈑金設計模塊,它幫助鈑金工程師利用設計與制造相關聯(lián)的觀點來優(yōu)化設計過程,從板料的生成,各道工序的完成來逐步創(chuàng)建鈑金零件,它可以看作是一個加工鈑金零件的虛擬環(huán)境,工程師可以直接在計算機上進行零件設計和裝配,產(chǎn)品的制作過程與真實的產(chǎn)品制造過程幾乎沒有差別,計算機屏幕上的三維圖像就是未來的產(chǎn)品形狀。

工程師可以應用SolidWorks的ScanT03D插件來處理網(wǎng)格或點云等掃描文件,采用逆向工程進行產(chǎn)品設計,快速生成實體模型。而逆向設計法先構建整機實體模型再設計箱體零件的設計思路,能夠更好的保證產(chǎn)品適應裝配性要求、功能性要求和工藝性要求。

2.2 鈑金展開

在鈑金零件設計完成后,為便于加工,都要將其轉化為展開圖,以確定所需板料大小及板料的形狀等。傳統(tǒng)的鈑金零件展開時,都通過人工憑經(jīng)驗計算獲得。這樣有三個缺點:第一,工作量大,展開過程繁瑣;第二,效率低,在展開時對于一般工程師而言易產(chǎn)生錯誤;第三,精度低,大部分展開憑經(jīng)驗獲得,造成物料和人工的大量浪費。

SolidWorks 鈑金設計與制造探討solidworks simulation分析案例圖片2

SolidWorks鈑金模塊的自動展開功能,可完成鈑金零件的自動展開。創(chuàng)建鈑金工程圖時,系統(tǒng)會自動創(chuàng)建一個平板形式的配置,該配置可以用于創(chuàng)建零件展開狀態(tài)的視圖。對于展開后板料的形狀和大小,均可通過自動計算獲得,因此擁有高速、高精度、零錯誤率以及操作簡捷的優(yōu)點。用折彎半徑R和鈑金件展開尺寸的修正系數(shù)α,生成實用的折彎系數(shù)表,SolidWorks軟件能夠更加快速、準確地自動生成鈑金件展開圖,及各展開尺寸的精確值。

2.3 加工工藝的輸出

SolidWorks可生成完整的、車間認可的詳細工程圖。工程圖是完全相關的,當修改圖紙時,三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。三維模型可以自動產(chǎn)生工程圖,包括視圖、鈑金展開圖、尺寸和標注。使用RapidDraft技術可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離進行單獨操作,以加快工程圖的操作,保持與三維零件和裝配體的全相關。

利用SolidWorks可以方便、快捷、準確地繪制出各種需要的工序圖,方便后續(xù)工序的制作和檢驗。利用SolidWorks可以大大提高二維圖紙的準確性和出圖效率。

2.4 排樣

通過與SolidWorks無縫集成的CAMWorks Nesting,可直接調用SolidWorks下所設計的零件或裝配體,當零件或裝配更新后,相關的CAMWorks Nesting的部分都會即時刷新。可以輕松的把SolidWorks的3D模型和SolidWorks的三維裝配體零件當作鈑金零件來進行套料排樣?？稍谝粔K毛坯料上對若干品種的零件進行多種優(yōu)化排樣。只需提供零件的種類,每種零件的數(shù)量以及所用板料的規(guī)格,系統(tǒng)即可進行“自動排樣”,并對不同的組合布局進行擇優(yōu)選擇。該模塊還能優(yōu)化沖壓工序,減少刀具更換,使沖壓零件時板材重定位最少,還可以在交互式圖形方式下直接在板材上進行排樣。

2.5 數(shù)控加工程序的編制與輸出

CAMWorks是一款基于直觀的實體模型的CAM軟件,為公眾認可的SolidWorks設計軟件提供了先進的加工功能。CAMWorks在自動可加工特征識別(AFR)以及交互特征識別(IFR)方面處于國際領先地位。CAMWorks提供了真正跟隨SolidWorks設計模型變化的加工自動關聯(lián),消除了設計更新后重新進行編程上的時間浪費。CAMWorks提供了完備的編程手段供編程人員選用。編程人員可以根據(jù)需要進行數(shù)控編程。利用CAMWorks的加工仿真模塊可以對編制的程序進行加工仿真,若加工效果不理想,可以及時修正,從而獲得最理想的加工效果。

2.6 鈑金的數(shù)控加工

利用相應的后置處理文件,把刀位文件轉化成機床能夠識別的NC代碼程序,通過串行接口輸入到相應的數(shù)控機床,進行鈑金零件的數(shù)控加工。

2.7 鈑金加工檢驗

SolidWorks Inspection是一款用于首件產(chǎn)品檢查(FAI)和過程中檢查的軟件,該軟件讓帶零件序號的檢查工程圖和檢查報告的創(chuàng)建過程得到了極大簡化并實現(xiàn)了高度自動化。它包括獨立的應用程序和SolidWorks插件,它們讓用戶能夠充分利用其舊制數(shù)據(jù),無論這些舊制數(shù)據(jù)是SolidWorks文件、PDF還是TIFF。SolidWorks Inspection Professional提供了多種向檢查項目中直接輸入測量值的方式,從而擴展了SolidWorks Inspection的功能。用戶可以通過手動鍵入、使用數(shù)顯卡尺或導入CMM結果來輸入每個特性的值。

SolidWorks 鈑金設計與制造探討solidworks simulation學習資料圖片3

3、結束語

利用SolidWorks軟件進行鈑金零件的輔助設計,可徹底地將工程師從零件圖和展開圖繪制的繁瑣過程中解脫出來而更關注于設計,與傳統(tǒng)的的設計過程相比更直觀、更高效,利用相關插件進行分析,最大限度地減少了設計缺陷,提高了加工能力和效率?？傊?SolidWorks鈑金模塊的應用可以極大提高鈑金設計工作效率,減少材料浪費,優(yōu)化結構設計和加工工藝設計,減少錯誤。

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