基于CAD/CAM的鈑金設(shè)計與加工

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很大程度上促進(jìn)了我國機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)改變了傳統(tǒng)機(jī)械制造加工行業(yè)的加工方式，特別是隨著CAD、CAM技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，鈑金加工行業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。自從將計算機(jī)輔助機(jī)械制造與設(shè)計（CAD、CAM）技術(shù)應(yīng)用于鈑金加工設(shè)計領(lǐng)域后，無論是鈑金加工設(shè)計的研發(fā)速度，還是產(chǎn)品質(zhì)量相比以前都有了明顯的改變。接下來，筆者將結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對鈑金件的計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計與制造做出淺顯的探討。

關(guān)鍵詞：鈑金加工；計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計；設(shè)計與展開；數(shù)控編程

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅速，與鈑金設(shè)計與加工的企業(yè)數(shù)量不斷增加。與此同時隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得機(jī)械制造行業(yè)不斷涌現(xiàn)出新的加工技術(shù)和加工方法，鈑金的設(shè)計過程和加工過程相比以前也有了很大的變化。

1.計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計（CAD）系統(tǒng)的組成

計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)不僅包括基本的硬件部分，還包括必要的相應(yīng)的軟件，一般而言，計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)中的軟件部分主要包括操作系統(tǒng)，相應(yīng)的機(jī)械專業(yè)軟件，如UG、Pro/Engineer、SolidWorks、SPI、ProCAMCAD等，接下來將對上述幾種計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計軟件做出簡要的介紹。

1.1. UG軟件中的模塊比較多，不僅具有鈑金設(shè)計模塊，還具有鈑金制造模塊，在鈑金設(shè)計模塊中不僅可以對需要設(shè)計的鈑金進(jìn)行自行定義，還可以對設(shè)計的鈑金進(jìn)行三維仿真，同時還可以對鈑金進(jìn)行展開折彎功能。更重要的是，在用UG設(shè)計鈑金的過程中還可以提供從轉(zhuǎn)塔式多工位沖壓到激光切割的自動編程功能。

1.2.在用Pro/Engineer設(shè)計鈑金的過程中，主要用到的是Pro/Engineer中的參數(shù)化建模功能，參數(shù)化建模可以極大的提高鈑金設(shè)計的效率，縮短鈑金設(shè)計周期，提高鈑金研發(fā)能力。

1.3. SolidWorks是鈑金設(shè)計軟件中比較容易入手的一款軟件，該軟件的鈑金設(shè)計模塊，基本的功能一應(yīng)俱全，主要包括鈑金要素生成、折彎、EXCEL表修改、折彎和非折彎特征選擇、鈑金零件二維展開等功能。在板金設(shè)計軟件中與Solidworks功能比較相似的還有AutodeskInventor9。

1.4. SPI是鈑金設(shè)計行業(yè)極為專業(yè)的一款計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計軟件，該軟件是針對鈑金設(shè)計而開發(fā)，功能齊全專業(yè)，可以設(shè)計的鈑金類型眾多，更重要的是該軟件還可以實現(xiàn)自動折邊，自動倒角，任意選擇折彎角度，自動展開計算并生成展開圖、模具庫及材料庫等功能。并且該軟件與其它機(jī)械專業(yè)軟件兼容性強(qiáng)，可以實現(xiàn)與AutoCAD和MOT等軟件的完美兼容。

1.5. ProCAM在鈑金設(shè)計過程中注重的不是鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計，該軟件更偏重于自動編程功能，該軟件可以對多種加工工藝進(jìn)行編程，該軟件主要用于鈑金沖壓加工，同時還可以進(jìn)行沖壓模具，沖模補(bǔ)償及沖模旋轉(zhuǎn)角度。在鈑金沖壓加工行業(yè)，該軟件應(yīng)用極為廣泛。

1.6.其他鈑金計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計軟件和系統(tǒng)

鈑金系統(tǒng)KMSM、CAMPATH一2000E系統(tǒng)、PROPRO一2000系統(tǒng)。

2.計算機(jī)輔助機(jī)械制造（CAM）系統(tǒng)的組成

一般而言計算機(jī)輔助機(jī)械制造系統(tǒng)主要包括數(shù)控加工設(shè)備和相應(yīng)控制系統(tǒng)。在鈑金加工領(lǐng)域，計算機(jī)輔助機(jī)械制造系統(tǒng)中數(shù)控沖床應(yīng)用最為廣泛，與此同時，數(shù)控沖床也是鈑金設(shè)計加工過程中最為重要和關(guān)鍵的加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床最大的區(qū)別也是最本質(zhì)的區(qū)別在于，數(shù)控機(jī)床具有控制單元，該控制單元可以把相應(yīng)的編程指令轉(zhuǎn)換為驅(qū)動機(jī)床設(shè)備的電脈沖數(shù)的控制軟件，而傳統(tǒng)的機(jī)床則沒有此功能。計算機(jī)輔助機(jī)械制造系統(tǒng)的主要功能在于根據(jù)CAD的零件圖形信息和CAPP的零件工藝信息，進(jìn)而生成相應(yīng)的代碼，然后經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)備把代碼傳送至數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，在經(jīng)過伺服系統(tǒng)帶動機(jī)床的相應(yīng)部件實現(xiàn)特定的運動，最終實現(xiàn)板金的加工過程。目前在鈑金設(shè)計和加工行業(yè)用到的計算機(jī)輔助機(jī)械制造系統(tǒng)主要有以下幾種：FANUN系統(tǒng)、MAP—l000系統(tǒng)、SIEMENS8l0系統(tǒng)、FAGOR系統(tǒng)。

3.計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計和制造系統(tǒng)在鈑金設(shè)計加工中的具體運用

計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計和制造系統(tǒng)貫穿于鈑金的設(shè)計和加工全過程。

3.1.鈑金件的設(shè)計

在我國鈑金設(shè)計行業(yè)，對鈑金進(jìn)行計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計過程中主要用到的設(shè)計方法有模型法和造型法。在上述兩種設(shè)計方法中應(yīng)用最為廣泛的是造型法，模型法是傳統(tǒng)的鈑金設(shè)計方法。對于造型結(jié)構(gòu)簡單的鈑金使用規(guī)則的面體造型，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鈑金往往采用曲面造型和實體造型功能，如掃描、提拉、肋板、螺旋、切割、薄壁等功能。

3.2.坯料排樣

由于鈑金設(shè)計加工過程中的主要成本為材料費，而在鈑金設(shè)計加工過程中采用計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計方法可以很好的控制成本，極大的降低材料費用。

3.3.數(shù)控沖壓和仿真

計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計和制造最能發(fā)揮起作用的部分在數(shù)控沖壓編程和優(yōu)化仿真數(shù)控編程。在鈑金設(shè)計和加工過程中引用計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計和制造技術(shù)后可以使板金的加工過程實現(xiàn)自動化，極大的提高鈑金零件加工時的精度和產(chǎn)品質(zhì)量。同時可以精確的刀位點、走刀順序、加工用量。

3.4.鈑金件的彎曲成形

實現(xiàn)鈑金特定結(jié)構(gòu)最為常用的方法就是彎曲法，雖然利用折彎機(jī)可以獲得特定的鈑金成形工藝，但是此種方法產(chǎn)生的誤差往往較大，而采用計算機(jī)控制CNC后，則可以精確快速的實現(xiàn)折彎過程。

4.結(jié)束語

綜上所述，計算機(jī)輔助設(shè)計與制造系統(tǒng)在鈑金設(shè)計加工行業(yè)所起的作用越來越重要，鈑金設(shè)計行業(yè)必須意識到計算機(jī)輔助設(shè)計與制造系統(tǒng)的重要性。 參考文獻(xiàn)：

[1]廖敏，殷國富，羅中先，等.實用鈑金展開CAD系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2004（1）：37—38.

[2]苗量，陳文琳，李桂蘭.基于有限元逆向法和正向法的板料成形過程中合理毛坯形狀的確定[J].鍛壓技術(shù)，2006，31（1）：2—15.

作者簡介：李瑞（1974.10.24-），女，江西萍鄉(xiāng)，職稱：講師，學(xué)歷：研究生，主要研究方向： CAD/CAM。