基于Pro/ENGINEER技术的辅助钣金下料

　　随着汽车、通信等行业的飞速发展，对钣金结构件的需求日趋增大，鉴于Pro/ENGINEER 在国内较为流行的现状，本文探讨了基于Pro/ENGINEER技术辅助钣金下料的实现过程。

　　【关键词】 Pro/ENGINEER 钣金 下料

　　作为一种常用的结构件，钣金零件在通信、电子、汽车、农业机械等行业有着广泛地应用。其常用加工形式有弯曲、成形、冲压等，形状和尺寸精度互换性较好，可以满足一般的装配及使用要求。经过塑性变形，金属内部组织得以改善，机械强度有所提高，具有重量轻、刚度好、精度高和外形光滑美观的特点，与焊接、胶接等工艺配合，可使零件结构更趋合理，加工更加方便，是制造复杂形状结构件的主要方法。

　　国内多数企业虽然已经引入CAD技术，但对钣金下料计算大多仍采用等分投影法，与传统手工计算方法相比，过程虽有所简化，其实质并没有得到根本改变，只是将图板换成了“电子图板”。目前业界流行的SolidWorks、Solid Edge、Pro/ENGINEER等三维CAD软件均具有钣金设计模块，可以便捷地完成钣金设计，获取所需下料展开图，提高设计质量和效率。本文将以Pro/ENGINEER为平台，通过两个典型案例，对其设计过程加以简介。

　　1 45°斜交三通管

　　如图1所示，本工件由管1和管2成45°斜交焊合构成。

　　(1)斜交三通管 (2)管1 (3)管2

　　图1 45°斜交三通管结构图

　　其中管1下料计算步骤如下。

　　(1) 新建钣金零件，设定模板为“mmns_part_sheetmetal”。

　　(2) 选择下拉菜单“插入/薄板伸出项/旋转”命令，在top基准面上绘制草图，设定旋转轴为Front，双侧对称旋转，预留加工余量为1°，确定旋转角度为359°，设定相应材料厚度。如图2所示。

　　图2 设置草图

　　(3)选择“插入/切削/旋转”命令，设定草图基准面为Front，如图3所示，绘制草图，设定45°基准轴线为旋转轴，双侧对称360°旋转除料。

　　图3 绘制草图

　　(4)选择“插入/折弯操作/展开”命令，选取钣金展开固定面为359°处预留接缝，规则展开全部表面后，即可获得管1的下料展开图。如图4所示。

　　图4 管1下料展开图

　　(5)同上所述，管2下料展开图如图5所示。在本例中，用户采用拉伸切削或钻孔命令，均可达到相同的效果。

　　图5 管2下料展开图

　　2 圆锥台-圆管90°弯头

　　参见图6，弯头由斜切圆锥台管与斜切圆柱管焊合构成。本例中我们将采用Top-down设计方法，在装配设计中完成两斜切管下料计算。

　　(1)弯头 (2)斜切圆锥台管 (3)斜切圆柱管

　　图6 圆锥台-圆管弯头结构图

　　2.1 新建设计组件

　　设定模板为mmns_asm_design。

　　2.2 斜切圆锥台管的设计

　　(1)选择“元件/创建/零件/钣金件”命令，创建第一特征，如图7所示。

　　(2)选择“钣金件/薄壁/旋转”命令，设定asm_front为草图平面，asm_right为旋转轴，双侧对称旋转，确定旋转角度为359°，设定相应材料厚度。

　　(3)插入草绘基准曲线，选取asm_front为草绘平面，绘制45°分割线如图8所示。

　　图8 绘制分割线

　　4)选择“插入特征/钣金件/切割/实体”命令，使用前述45°分割线切除圆锥台管多余部分。

　　2.3 斜切圆柱管的设计

　　(1)创建新钣金零件，定义asm_def_csys坐标系为缺省定位基准。

　　(2)选择“钣金件/薄壁/拉伸”命令，单侧拉伸，以偏距asm_right基准面方式，设定右侧圆柱管端面为临时草图平面，以斜切圆锥台管外侧椭圆正投影为草图进行拉伸，如图9、图10所示。

　　图9 设定临时草图平面

　　图10 拉伸草图

　　3)选择“插入特征/钣金件/切割/实体”命令，使用45°分割线切除圆柱管多余部分。

　　2.4 下料展开设计

　　在进程中分别打开相应零件，选择“插入/折弯操作/展开”命令，选取钣金展开固定面为预留接缝处，规则展开全部表面后，即可获得所需下料展开图。参见图11、图12。

　　图11 斜切圆锥台管下料展开图

　　图12 斜切圆柱管下料展开图

　　3 结束语

　　(1)在钣金设计时，应根据实际情况修正Pro/ENGINEER提供的缺省折弯表，其中Y系数=(π/2)×K系数，以获得正确结果。

　　(2)预留加工余量( <360°)应根据零件实际尺寸加以确定。

　　(3)基于Pro/ENGINEER的统一数据库理念，推荐采用Top-down方法在装配组件中完成各钣金件配合设计，从而使工程技术人员摆脱二维平面的局限性和繁琐的设计工作，提高设计的自动化程度和设计质量。