Solidworks鈑金在生產中的實際應用

尹顏群

摘? ? 要：本文介紹了Solidworks鈑金三維實體模型建立的方法和設計;分析了展開生成圖，并利用SolidWorks鈑金功能進行了建模切割放樣。

關鍵詞：Solidworks鈑金;建模;應用

鈑金件是機械工業尤其是輕工業的主要零件類型之一，而折彎是鈑金件最典型最主要的成型工序。隨著現代工業的迅速發展，鈑金件的形狀越來越復雜、精度要求越來越高，由于結構設計是否合理和毛料尺寸是否準確直接決定了鈑金件能否具有良好的外觀、足夠的強度和必需的精度，所以合理設計鈑金件的結構并準確計算其展開尺寸就成為鈑金設計的首要任務。

一、三維實體模型的建立

（一）建立鈑金零件的方法

在SolidWorks中建立鈑金零件有兩個基本方式：

（1）從零件開始就建立鈑金零件，以最先的特征，基體—法蘭特征開始建立。這個方法充分體現了鈑金特有的功能，以及鈑金應用程序中特定的工具、命令與選項，這對幾乎所有的零件而言是比較好的方法。在鈑金零件中可以生成放樣的折彎，放樣的折彎如同放樣特征使用由放樣連接草圖，基體—法蘭特征不與放樣的折彎一起使用。

（2）從一個已經建好的零件文件中轉換為鈑金零件，如此一來它可以被展開，而鈑金特定的特征就可以套用上去。轉換一個匯入零件成為鈑金零件，典型的問題為何時轉換才會有意義。

（二）模型設計

在鈑金設計環境下建立放樣的鈑金零件可同時具有平板與非平板型式，這特征有以下的主要約束及準則：

（1）以開放輪廓作為草圖繪制。

（2）不允許超過兩個以上的草圖繪制輪廓。

（3）輪廓開口應同向對齊以使平板型式更精確。

這意味著在三維空間中可建立兩個模型設計所需要的基準平面，分別用于繪制鈑金件兩端面的草圖輪廓。

工程上，設計大尺寸的工件時，可通過拆分，由多個合適的、利于制造的零都件組合構成整體。水輪機中尾水肘管的單線，該管由圓形斷面逐漸變形過渡至矩形斷面，根據流道型式可由多節的鈑金件組合構成，除滿足設計要求及制造需要。制造過程中需要對每節具有空間上聯系的兩個斷面的鈑金件進行放樣展開。下面側舉一個圓頂矩形底異口連接管（只取1/2，通過鏡像可得整體）的模型建立過程。

（1）繪制草圖輪廓

啟動SolidWorks 2003進入主界面，通過新建零件開始繪制草圖輪廓，包括開放的光滑連接的兩個草孱繪制輪廓與一個參考平面，草圖繪制輪廓中的尖角連接處應根據材質厚度設計合適的折彎半徑，以滿足鈑金特定的折彎特征。

（2）建立放樣的鈑金件

從鈑金工具欄中選取放樣的折彎工具，或者點擊菜單選擇插入—鈑金一放樣的折彎都可以建立一個放樣的鈑金件，選擇輪廓中幾乎相同位置的點作為放樣的上升依據，并設置好材質厚度。系統將模擬顯示出要建立的預期模型，若結果是設計所需要的則單擊確定，完成特征后的立體模型放樣的折彎。

二、展開圖生成

（一）解除壓縮

在鈑金設計環境下建立的鈑金件立體模型同時具有平板型式，在特征管理器中可方便地實現實體的非平板型式與平板型式的轉換。選擇平板型式，右擊鼠標并選擇解除壓縮即可得到實體的平板型式，通過轉換實體引用后生成鈑金件的展開圖輪廓線中的平板型式輪廓線。值得一提的是，由于SolidWorks是完全基于Windows平臺上開發的，具有良好的兼容性，支持的數據標準有：IGES、DXF、DWG、SAT（ACIS）、STEP、STL、VI）AFS（VDA）、VRML、Pamsolid等。通過數據轉換接口，SolidWorks可以很容易地和目前國內外市場上幾乎所有的CAD/CAM軟件如Pro/ENGINEER與AutoCAD、UG、 MasterCAM之問的圖樣進行相互轉換，與各企業現有的CAD/CAM/CNC系統順利接口也成為可能。至此，在二維環境下可測量引用展開圖中的各種平面坐標數據，從而方便地實現數控編程及切割加工。

（二）折彎偏差

如果需要了解鈑金展開的誤差及相關質量特性，放樣的折彎在平板型式中所產生的變形，可以在折彎偏差管理屬性中測量出變形。折彎變形管理器將顯示出放樣的折彎的折彎表面積與曲線長度，在圖形中一致的值會被顯示在折彎偏差的每一個邊上。

三、利用SolidWorks鈑金功能進行建模切割放樣

在運行的SolidWorks軟件中選擇以基面繪制椎體上平面尺寸草圖。其中R19970的一段弧線設定為實線，其余各段為構造線，完成確定之后，創建一個新的基準面與剛作完草圖的基準面平行，使兩基準面的距離等于爐椎體的高度值，在新基準面上繪制一草圖。圓半徑等于上一草圖中的R3130，其中A點的位置為上一草圖中的R19970與R3130切點的垂直投影，B點為A點對中心軸線的鏡像點，A和B之間為實踐，其余為構造線、選擇實線，用“鈑金放樣折彎”工具，生成一鈑金零件，厚度填入40mm，折線數量處填入“16”，使其在最后生成的放樣圖上出現折彎線，在工人壓制殼體和各片殼體組對時有參考基線，如此說生成一個瓦片。接下來，選第一個草圖基準面，用“轉換實體運用”命令，選擇轉換第一個草圖中R1260的線段，確定退出。選擇新創建的基面，用“轉換實體運用”命令，選擇第二個草圖中圓的線段進行轉換之后，用剪裁體命令剪裁線段。線段的一端點與已經形成的萬片一端點重合，另一端點與中心軸線的距離為150mm，這是為了避免使形成的瓦片形成一尖角，在組對焊接的時候產生應力集中。確定退出之后，選擇兩草圖中的實線，用“鈑金放樣折彎”工具，生成另一塊鈑金零件，厚度同樣填入“40mm”，折彎線數量處填“16”，這樣形成另一個瓦片。同理生成第三塊瓦片。對已經生成的第一、第二塊瓦片做鏡后得到很好的效果，到這個時候，爐椎體不規則部分的建模完成，余下的另一半為規則的圓柱體，這樣整個異性爐椎體的建模就完成了。

四、小結

通過SolidWorks強大且完備的功能，人性化的操作界面，利用不同參數的組合和變換，可以迅捷而準確地創作組成三維立體的模型，達成設計目標。在3DCAD條件下建立鈑金零件的實體模型從而快速生成展開圖的方法是一種理想、高效的實用鈑金展差分析開法，必將得到越來越廣泛的應用。通過實踐證明，這種方法在鈑金零件的制造過程中具有快速、準確、易于實現數控編程及切割下料等特點，在工程實踐上具有實際意義。