SolidWorks鈑金模塊在機器人防護罩設計中的應用

王其林++李倩

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設計平臺，通過對碼垛機器人防護罩設計，簡要介紹了利用該鈑金模塊進行鈑金件設計的基本方法和步驟。

關鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機器人防護外殼 展開

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機械工業尤其是輕工業的主要零件類型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過沖壓、折彎、成形等工藝，先生產制造出單個零件，然后在經過焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機械構件[2]。具有質量輕便、材料利用率高、互換性好等特點，能夠滿足常規性工業生產的裝配及使用要求，因此在機械設備的外殼防護設計時，鈑金件的結構形式被普遍采用。

隨著機械設計自動化水平的不斷進步，三維設計已廣泛應用到鈑金設計領域[3]， SolidWorks中的鈑金設計模塊，為我們提供了強大的、全相關的鈑金設計能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡潔高效的對其完成模擬裝配及折彎、展開，能夠準確生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關知識，接下來以機器人防護外殼鈑金件為例，詳細介紹SolidWorks軟件在鈑金設計中的應用過程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺的三維CAD系統，具有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD大型工程技術軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶提供了一款基于三維模型環境下的鈑金設計工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設計，還能提供鈑金展開，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶能夠方便地在該模塊下進行鈑金件的三維設計。

2 機器人防護外殼的分析與設計

因為鈑金件通常都是當做安裝或保護其他關鍵部件而使用的。為了能夠實現兩者的精密配合，在設計時需要參照該關鍵部件的外形和大小來進行設計相關的鈑金件設計，如圖1所示，是一款碼垛機器人的本體結構，我們的任務是為其設計鈑金形式的防護外殼。在圖中黃色的部分是機器人的四連桿機構，該機構能夠在伺服電機的帶動下在水平和豎直方向上運動，因此，在防護罩設計時要注意在其運動軌跡上要避讓開，藍色部分為主架體，是安裝四連桿及防護罩的載體，同時要考慮到安裝時輕靈與便捷性、產品的外形美觀與成品造價，綜合以上因素，經過反復篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護罩設計成左右兩部分，通過螺釘的連接的方式以便于安裝與維護，在折彎上采用直角配合大圓角過度的形式以增強產品的外形美觀度，具體設計步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應用相應的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據機器人主機體尺寸及四連桿運動軌跡為基礎，合理的設計出防護罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機器人防護外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機進行連接以便于機器人的維護保養，防護罩設計成左、右兩部分，在每一部分中都是由側板和大圓拱經折彎后焊接而成。同時在在左右側的大圓拱件中各設計了7個R40的折彎圓角過渡，避免了直角折彎的呆板，增強了防護罩的美觀程度。

在防護罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠實現與機器人本體的密切配合，還需要對這兩部分進行模擬裝配，以進行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機器人進行模擬裝配以進行干涉檢查，來判斷設計是否合理。如圖3所示。

通過檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開了四連桿的運動，沒有干涉現象，質量輕盈、外形美觀、經濟實用，設計達到了設計要求。可以進行鈑金展開與出圖了。

2.2 鈑金件展開圖

當鈑金零件設計完成之后，需要對其進行展開，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數據以便于生產加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強大的鈑金展開命令，讓這項在傳統生產中非常棘手的工藝變得非常簡單。首先進入單個零件模式下，再單擊工具欄中的“展開”命令，軟件就會自動為我們生成該零件的三維展開圖了。按照這種方式，對左、右側大圓拱進行展開，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進行。

3 數據交換

利用Solidworks鈑金模塊強大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機產品檢驗[1]。為了能方便地與數控設備進行圖形文件的數據交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達到鈑金零件格式轉換后能直接用于編程的目的。

4 結語

SolidWorks鈑金模塊提供了強大的鈑金設計能力，使我們能夠非常快捷準確的完成三維模型及裝配的設計，在此基礎上能方便高效地進行鈑金件的展開，同時也能夠生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。接下來以碼垛機器人防護罩的設計為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進行鈑金件的造型、裝配及展開擺脫了傳統工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設計，縮短了設計周期，提高了生產效率，這種設計方式必將在鈑金設計領域得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復雜鈑金折彎動畫生成方法[J].機電產品開發與創新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機械工業出版社，2012.

[3] 靳長泉，等.SolidWorks在鈑金件設計中的應用[J].機電產品開發與創新 2007（4）.

[4] 于婷.機械虛擬實驗教學平臺的研究與實現[D].華中科技大學，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設計[J].機電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設計與制造綜述[J].中國科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實戰精解[M].機械工業出版社，2011.endprint

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設計平臺，通過對碼垛機器人防護罩設計，簡要介紹了利用該鈑金模塊進行鈑金件設計的基本方法和步驟。

關鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機器人防護外殼 展開

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機械工業尤其是輕工業的主要零件類型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過沖壓、折彎、成形等工藝，先生產制造出單個零件，然后在經過焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機械構件[2]。具有質量輕便、材料利用率高、互換性好等特點，能夠滿足常規性工業生產的裝配及使用要求，因此在機械設備的外殼防護設計時，鈑金件的結構形式被普遍采用。

隨著機械設計自動化水平的不斷進步，三維設計已廣泛應用到鈑金設計領域[3]， SolidWorks中的鈑金設計模塊，為我們提供了強大的、全相關的鈑金設計能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡潔高效的對其完成模擬裝配及折彎、展開，能夠準確生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關知識，接下來以機器人防護外殼鈑金件為例，詳細介紹SolidWorks軟件在鈑金設計中的應用過程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺的三維CAD系統，具有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD大型工程技術軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶提供了一款基于三維模型環境下的鈑金設計工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設計，還能提供鈑金展開，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶能夠方便地在該模塊下進行鈑金件的三維設計。

2 機器人防護外殼的分析與設計

因為鈑金件通常都是當做安裝或保護其他關鍵部件而使用的。為了能夠實現兩者的精密配合，在設計時需要參照該關鍵部件的外形和大小來進行設計相關的鈑金件設計，如圖1所示，是一款碼垛機器人的本體結構，我們的任務是為其設計鈑金形式的防護外殼。在圖中黃色的部分是機器人的四連桿機構，該機構能夠在伺服電機的帶動下在水平和豎直方向上運動，因此，在防護罩設計時要注意在其運動軌跡上要避讓開，藍色部分為主架體，是安裝四連桿及防護罩的載體，同時要考慮到安裝時輕靈與便捷性、產品的外形美觀與成品造價，綜合以上因素，經過反復篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護罩設計成左右兩部分，通過螺釘的連接的方式以便于安裝與維護，在折彎上采用直角配合大圓角過度的形式以增強產品的外形美觀度，具體設計步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應用相應的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據機器人主機體尺寸及四連桿運動軌跡為基礎，合理的設計出防護罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機器人防護外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機進行連接以便于機器人的維護保養，防護罩設計成左、右兩部分，在每一部分中都是由側板和大圓拱經折彎后焊接而成。同時在在左右側的大圓拱件中各設計了7個R40的折彎圓角過渡，避免了直角折彎的呆板，增強了防護罩的美觀程度。

在防護罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠實現與機器人本體的密切配合，還需要對這兩部分進行模擬裝配，以進行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機器人進行模擬裝配以進行干涉檢查，來判斷設計是否合理。如圖3所示。

通過檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開了四連桿的運動，沒有干涉現象，質量輕盈、外形美觀、經濟實用，設計達到了設計要求。可以進行鈑金展開與出圖了。

2.2 鈑金件展開圖

當鈑金零件設計完成之后，需要對其進行展開，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數據以便于生產加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強大的鈑金展開命令，讓這項在傳統生產中非常棘手的工藝變得非常簡單。首先進入單個零件模式下，再單擊工具欄中的“展開”命令，軟件就會自動為我們生成該零件的三維展開圖了。按照這種方式，對左、右側大圓拱進行展開，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進行。

3 數據交換

利用Solidworks鈑金模塊強大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機產品檢驗[1]。為了能方便地與數控設備進行圖形文件的數據交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達到鈑金零件格式轉換后能直接用于編程的目的。

4 結語

SolidWorks鈑金模塊提供了強大的鈑金設計能力，使我們能夠非常快捷準確的完成三維模型及裝配的設計，在此基礎上能方便高效地進行鈑金件的展開，同時也能夠生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。接下來以碼垛機器人防護罩的設計為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進行鈑金件的造型、裝配及展開擺脫了傳統工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設計，縮短了設計周期，提高了生產效率，這種設計方式必將在鈑金設計領域得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復雜鈑金折彎動畫生成方法[J].機電產品開發與創新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機械工業出版社，2012.

[3] 靳長泉，等.SolidWorks在鈑金件設計中的應用[J].機電產品開發與創新 2007（4）.

[4] 于婷.機械虛擬實驗教學平臺的研究與實現[D].華中科技大學，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設計[J].機電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設計與制造綜述[J].中國科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實戰精解[M].機械工業出版社，2011.endprint

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設計平臺，通過對碼垛機器人防護罩設計，簡要介紹了利用該鈑金模塊進行鈑金件設計的基本方法和步驟。

關鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機器人防護外殼 展開

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機械工業尤其是輕工業的主要零件類型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過沖壓、折彎、成形等工藝，先生產制造出單個零件，然后在經過焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機械構件[2]。具有質量輕便、材料利用率高、互換性好等特點，能夠滿足常規性工業生產的裝配及使用要求，因此在機械設備的外殼防護設計時，鈑金件的結構形式被普遍采用。

隨著機械設計自動化水平的不斷進步，三維設計已廣泛應用到鈑金設計領域[3]， SolidWorks中的鈑金設計模塊，為我們提供了強大的、全相關的鈑金設計能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡潔高效的對其完成模擬裝配及折彎、展開，能夠準確生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關知識，接下來以機器人防護外殼鈑金件為例，詳細介紹SolidWorks軟件在鈑金設計中的應用過程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺的三維CAD系統，具有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD大型工程技術軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶提供了一款基于三維模型環境下的鈑金設計工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設計，還能提供鈑金展開，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶能夠方便地在該模塊下進行鈑金件的三維設計。

2 機器人防護外殼的分析與設計

因為鈑金件通常都是當做安裝或保護其他關鍵部件而使用的。為了能夠實現兩者的精密配合，在設計時需要參照該關鍵部件的外形和大小來進行設計相關的鈑金件設計，如圖1所示，是一款碼垛機器人的本體結構，我們的任務是為其設計鈑金形式的防護外殼。在圖中黃色的部分是機器人的四連桿機構，該機構能夠在伺服電機的帶動下在水平和豎直方向上運動，因此，在防護罩設計時要注意在其運動軌跡上要避讓開，藍色部分為主架體，是安裝四連桿及防護罩的載體，同時要考慮到安裝時輕靈與便捷性、產品的外形美觀與成品造價，綜合以上因素，經過反復篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護罩設計成左右兩部分，通過螺釘的連接的方式以便于安裝與維護，在折彎上采用直角配合大圓角過度的形式以增強產品的外形美觀度，具體設計步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應用相應的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據機器人主機體尺寸及四連桿運動軌跡為基礎，合理的設計出防護罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機器人防護外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機進行連接以便于機器人的維護保養，防護罩設計成左、右兩部分，在每一部分中都是由側板和大圓拱經折彎后焊接而成。同時在在左右側的大圓拱件中各設計了7個R40的折彎圓角過渡，避免了直角折彎的呆板，增強了防護罩的美觀程度。

在防護罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠實現與機器人本體的密切配合，還需要對這兩部分進行模擬裝配，以進行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機器人進行模擬裝配以進行干涉檢查，來判斷設計是否合理。如圖3所示。

通過檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開了四連桿的運動，沒有干涉現象，質量輕盈、外形美觀、經濟實用，設計達到了設計要求。可以進行鈑金展開與出圖了。

2.2 鈑金件展開圖

當鈑金零件設計完成之后，需要對其進行展開，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數據以便于生產加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強大的鈑金展開命令，讓這項在傳統生產中非常棘手的工藝變得非常簡單。首先進入單個零件模式下，再單擊工具欄中的“展開”命令，軟件就會自動為我們生成該零件的三維展開圖了。按照這種方式，對左、右側大圓拱進行展開，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進行。

3 數據交換

利用Solidworks鈑金模塊強大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機產品檢驗[1]。為了能方便地與數控設備進行圖形文件的數據交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達到鈑金零件格式轉換后能直接用于編程的目的。

4 結語

SolidWorks鈑金模塊提供了強大的鈑金設計能力，使我們能夠非常快捷準確的完成三維模型及裝配的設計，在此基礎上能方便高效地進行鈑金件的展開，同時也能夠生成數控設備識別的二維圖，完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。接下來以碼垛機器人防護罩的設計為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進行鈑金件的造型、裝配及展開擺脫了傳統工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設計，縮短了設計周期，提高了生產效率，這種設計方式必將在鈑金設計領域得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復雜鈑金折彎動畫生成方法[J].機電產品開發與創新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機械工業出版社，2012.

[3] 靳長泉，等.SolidWorks在鈑金件設計中的應用[J].機電產品開發與創新 2007（4）.

[4] 于婷.機械虛擬實驗教學平臺的研究與實現[D].華中科技大學，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設計[J].機電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設計與制造綜述[J].中國科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實戰精解[M].機械工業出版社，2011.endprint