基于Pro/E的钣金展开法的应用实践

sunshine1026

在现代钣金制造业,随着数控激光切割机、数控折弯机等数控钣金加工设备应用的日益广泛,钣金加工工艺也有了质的飞跃。    传统折弯钣金件加工工艺以粗放展开加工并结合机械切削为特点,先近似以展开尺寸放样落料,预留后续加工余量后进行折弯。折弯后再修准尺寸,加工孔槽。这种工艺对展开图精度要求低,存在着工艺路线复杂、效率低、浪费材料及加工质量不易保证等缺点。
) F9 }% i% l8 m) z- J% R4 ~    现代折弯钣金件加工工艺以精确展开加工、零机械切削为特点,先按展开图全部切割出外形及孔、槽,然后折弯成型。这种工艺具有钣金零件的单元封闭加工、工艺路线简化、效率高、加工质量好等优点,但对钣金展开图的精度要求高。因此,现代折弯钣金件加工中精确展开图的绘制就成了首先要解决的问题。
& C2 x3 f8 l8 ]; f    1 折弯钣金件的传统展开方法
    在钣金件的折弯过程中,由于钣金零件折弯区产生塑性变形,所以展开图的尺寸与几何计算的尺寸不一致,需要进行专门的计算。
    折弯钣金件的展开尺寸与钣金件的厚度、折弯角、折弯半径、材料伸缩率等因素有关。传统的折弯钣金件展开尺寸计算时,依据折弯角的大小分别进行计算。展开尺寸Ｌ计算如下(各公式中参数含义见图1)。当折弯角β为:
! P% X- u, r0 A( E; L    (1)0°≤β<90°时
* [) a( u6 m+ A4 R5 ?. A: o    Ｌ=Ａ+Ｂ-2(Ｒ+Ｔ)+(Ｒ+Ｔ/3)×(180-β)π/180
$ Y% l% Q0 A' k    (2)β=90°时
    Ｌ=Ａ+Ｂ-0.429Ｒ-1.47Ｔ
7 f) _3 X( ^! A  P) p6 A    (3)90°<β≤150°时
6 V2 i+ V6 C  k1 Q7 K! z  q    Ｌ=Ａ+Ｂ-2(Ｒ+Ｔ)ｔａｎ[(180-β)/2]+(Ｒ+Ｔ/2)(180-β)π/180
    (4)150°<β≤180°时
  [! ?! t0 i1 N" ~) h. q    Ｌ=Ａ+Ｂ
1 ^& @2 X5 H& @" t& Q) l    由上述折弯钣金件传统展开公式可以看出,传统的折弯钣金件展开方法需要大量繁琐的人工计算,展开尺寸不易验证,展开精度不能满足现代钣金加工的要求。
    2 折弯钣金件的Ｐｒｏ/Ｅ展开方法
; h% a. K0 q; d4 @    折弯钣金件Ｐｒｏ/Ｅ展开方法与传统展开方法有着本质的区别,它是一种参数化、智能化的三维ＣＡＤ过程,是在程序完全模拟钣金折弯加工过程的基础上进行折弯钣金件展开的。展开方法为:在Ｐｒｏ/Ｅ的钣金模块中建立折弯钣金件的立体模型,应用Ｕｎｂｅｎｄ模块,直接点取基面及需展开的面后,软件即可按钣金实际折弯加工过程运算后自动生成展开模型。通过展开模型,Ｐｒｏ/Ｅ能直接输出各种格式的二维图形文件,直接应用于数控切割及冲裁设备。
. i% X: U% b- K2 s    3 Ｐｒｏ/Ｅ展开折弯钣金件应用实例
9 F' R; v( d3 ^  W+ ^; g    为更好说明Ｐｒｏ/Ｅ钣金模块折弯钣金件的展开应用,现以一种钣金零件的展开输出过程为例加以说明。该零件如图2所示,零件折弯半径为Ｒ2.5ｍｍ,板厚为2ｍｍ,其展开过程分述如下。
+ ^& {" q. Y. ~) V    3.1环境设置
    我们采用编辑Ｃｏｎｆｉｇ文本框进行如下设置
- k2 {6 K  z# q2 Q2 a    ＡＬＬＯＷ＿ＡＮＡＴＯＭＩＣ＿ＦＥＡＴＵＲＥＳ ＹＥＳ
+ A0 B% W: x3 T0 J( `/ N' C& k& a    ＰＲＯ＿ＵＮＩＴ＿ＬＥＮＧＴＨ ＵＮＩＴ＿ＭＭ
2 k. t: A: V- z2 I" e    ＰＲＯ＿ＵＮＩＴ＿ＭＡＳＳ ＵＮＩＴ＿ＫＩＬＯＧＲＡＭ
    ＴＯＬ＿ＤＩＳＰＬＡＹ ＹＥＳ
* \  r& T1 Q$ t) D3 U, M" s3 Q    ＴＯＬ＿ＭＯＤＥ ＮＯＭＩＮＡＬ
4 m1 g" ]  o# Z/ O1 y    ＴＯＬＥＲＡＮＣＥ＿ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＩＳＯ
    ＰＡＲＥＮＴＨＥＳＩＺＥ＿ＲＥＦ＿ＤＩＭ ＹＥＳ
/ a5 p' N+ Y4 F. H9 A    ＤＲＡＷＩＮＧ＿ＳＥＴＵＰ＿ＦＩＬＥ ｄ:\ｐｒｏｅ\ｐｒｏｅ2000ｉ\ｔｅｍ ｐｘｇ.ｄｔｌ
    ＰＲＯ＿ＦＯＲＭＡＴ＿ＤＩＲ ｄ:\ｐｒｏｅ\ｐｒｏｅ2000ｉ\ｆｏｒｍａｔｓ\ｇｃｔｂｔｌ\\

    3.2建立钣金件立体模型

    在Ｐｒｏ/Ｅ中建立钣金件的立体模型时要应用该软件中的钣金模块(Ｓｈｅｅｔｍｅｔａｌ)。建模过程如下:Ｆｉｌｅ=>Ｎｅｗ=>弹出Ｎｅｗ对话框=>Ｔｙｐｅ选项,选Ｐａｒｔ=>Ｓｕｂ-ｔｙｐｅ选项,选(Ｓｈｅｅｔｍｅｔａｌ)=>Ｎａｍｅ输入框,输入ＹＪ19Ｗ1Ｗ2Ｋ3(本零件代号)=>钣金件立体建模状态。然后通过Ｆｅａｔｕｒｅ=>Ｃｒｅａｔ,创建Ｗａｌｌ、Ｃｕｔ等零件特征。具体过程见如下特征树(ＭｏｄｅｌＴｒｅｅ)。

    ＭｏｄｅｌＴｒｅｅ:
    ＹＪ19Ｗ1Ｗ2Ｋ3.ＰＲＴ
    ＦＩＲＳＴ ＷＡＬＬ
. \4 I9 p& H+ ^, M6 o2 v, {5 Q' E    Ｗａｌｌ ｉｄ 991
8 ]6 k! V0 g" {9 l0 L3 `* \    Ｗａｌｌ ｉｄ 1102
    Ｗａｌｌ ｉｄ 1189
2 O9 p8 a' u: C/ d2 a    Ｗａｌｌ ｉｄ 1298
/ c" `% w- H' L$ W) q# U  _    Ｗａｌｌ ｉｄ 1461
    Ｗａｌｌ ｉｄ 1510
5 Y8 k1 M( [1 N# w    Ｗａｌｌ ｉｄ 1558
7 u1 V$ B7 U+ j9 ]& J* P    Ｗａｌｌ ｉｄ 1719
    Ｗａｌｌ ｉｄ 1767
% m  y$ C/ J+ S" G) E    Ｃｕｔ ｉｄ 1816
    Ｃｕｔ ｉｄ 1875
; Y, M) U* Z8 [7 }4 b* h
    本文所选零件建立的模型如图3。

    3.3立体模型的展开

    本例创建Ｕｎｂｅｎｄ特征进行展开时,选260ｍｍ×120ｍｍ底面为基面,选择ＵｎｂｅｎｄＡｌｌ方式进行展开。零件模型展开后如图4。

    3.4展开后图形文件的输出

    最后生成的展开图,直接过滤掉了尺寸标注、折弯中心线等数控钣金加工机床不需要的元素,以ＤＸＦ格式直接输入数控钣金加工机床进行编程切割。

    4 折弯钣金件Ｐｒｏ/Ｅ展开中的注意事项

    笔者在应用Ｐｒｏ/Ｅ进行折弯钣金件的展开实践中,总结出一些经验,现介绍如下:

    (1)设置建模环境为了使Ｐｒｏ/Ｅ建模环境中的单位制式、视角标准等与数控钣金设备所使用的一致,建模前必须对Ｐｒｏ/Ｅ建模环境进行预先设置。设置通常采用编辑Ｃｏｎｆｉｇ文件进行或通过Ｓｅｔｕｐ菜单进行设置。

    (2)建立典型零件模型库由于Ｐｒｏ/Ｅ的立体建模是一个参数化过程,因此可根据本企业的钣金结构特点建立典型零件模型库。零件建模时选取典型模型进行修改重新生成(Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅ)后,即可得到所需模型,从而发挥Ｐｒｏ/Ｅ参数化设计的优势,达到快速建模的目的。

    (3)验证零件立体模型由于展开模型是依据立体模型建立的,为保证展开模型的正确性,应对零件立体模型进行验证。验证时应用Ａｎａｌｙｓｉｓ菜单中的Ｍｅａ ｓｕｒｅ,Ｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓ等功能模块进行钣金立体模型各要素的测量分析。

    (4)注意立体模型的结构工艺性由于Ｐｒｏ/Ｅ的钣金件建模是完全按钣金件实际加工过程进行模拟运算的,因此零件建模过程中应注意考虑折弯钣金件加工中的工艺裂缝(Ｒｅｌｉｅｆ)、多向延展等工艺性问题。如果零件模型有不符合实际加工的结构工艺性问题,Ｐｒｏ/Ｅ将拒绝展开。

    (5)展开后的干涉检验Ｐｒｏ/Ｅ零件展开后的模型,干涉部分Ｐｒｏ/Ｅ用警告色给出显示。注意有干涉警告时就要修改零件的结构直到没有展开干涉出现。

    (6)展开图形的输出Ｐｒｏ/Ｅ的展开模型可通过Ｄｒａｗｉｎｇ模块转化成二维图。二维图可显示标注尺寸、折弯中心线、折弯延伸区,以生成满足用户需求的图形。二维图能以ＤＸＦ、ＤＷＧ、ＩＧＥＳ等多种图形文件格式输出,可以很方便地与数控设备进行图形文件的数据交换,从而达到直接输出编程的目的,实现无纸加工。