基于Pro/E的鈑金展開法的應用

摘要:對折彎鈑金件的傳統展開方法與現代Ｐｒｏ/Ｅ展開方法進行了比較分析,并列舉了應用實例。總結了Ｐｒｏ/Ｅ展開法在折彎鈑金件過程中的注意事項。闡明了Ｐｒｏ/Ｅ的展開方法應用在折彎鈑金件展開中的優越性、實用性。為現代折彎鈑金件展開提供了一種實用的工具。

　　在現代鈑金制造業,隨著數控激光切割機、數控折彎機等數控鈑金加工設備應用的日益廣泛,鈑金加工工藝也有了質的飛躍。

　　傳統折彎鈑金件加工工藝以粗放展開加工并結合機械切削為特點,先近似以展開尺寸放樣落料,預留后續加工余量后進行折彎。折彎后再修準尺寸,加工孔槽。這種工藝對展開圖精度要求低,存在著工藝路線復雜、效率低、浪費材料及加工質量不易保證等缺點。

　　現代折彎鈑金件加工工藝以精確展開加工、零機械切削為特點,先按展開圖全部切割出外形及孔、槽,然后折彎成型。這種工藝具有鈑金零件的單元封閉加工、工藝路線簡化、效率高、加工質量好等優點,但對鈑金展開圖的精度要求高。因此,現代折彎鈑金件加工中精確展開圖的繪制就成了首先要解決的問題。

1 折彎鈑金件的傳統展開方法

　　在鈑金件的折彎過程中,由于鈑金零件折彎區產生塑性變形,所以展開圖的尺寸與幾何計算的尺寸不一致,需要進行專門的計算。

　　折彎鈑金件的展開尺寸與鈑金件的厚度、折彎角、折彎半徑、材料伸縮率等因素有關。傳統的折彎鈑金件展開尺寸計算時,依據折彎角的大小分別進行計算。展開尺寸Ｌ計算如下(各公式中參數含義見圖1)。當折彎角β為:

　　(1)0°≤β<90°時
　　Ｌ=Ａ+Ｂ-2(Ｒ+Ｔ)+(Ｒ+Ｔ/3)×(180-β)π/180
　　(2)β=90°時
　　Ｌ=Ａ+Ｂ-0.429Ｒ-1.47Ｔ
　　(3)90°<β≤150°時
　　Ｌ=Ａ+Ｂ-2(Ｒ+Ｔ)ｔａｎ[(180-β)/2]+(Ｒ+Ｔ/2)(180-β)π/180
　　(4)150°<β≤180°時
　　Ｌ=Ａ+Ｂ

　　由上述折彎鈑金件傳統展開公式可以看出,傳統的折彎鈑金件展開方法需要大量繁瑣的人工計算,展開尺寸不易驗證,展開精度不能滿足現代鈑金加工的要求。

2 折彎鈑金件的Ｐｒｏ/Ｅ展開方法

　　折彎鈑金件Ｐｒｏ/Ｅ展開方法與傳統展開方法有著本質的區別,它是一種參數化、智能化的三維ＣＡＤ過程,是在程序完全模擬鈑金折彎加工過程的基礎上進行折彎鈑金件展開的。展開方法為:在Ｐｒｏ/Ｅ的鈑金模塊中建立折彎鈑金件的立體模型,應用Ｕｎｂｅｎｄ模塊,直接點取基面及需展開的面后,軟件即可按鈑金實際折彎加工過程運算后自動生成展開模型。通過展開模型,Ｐｒｏ/Ｅ能直接輸出各種格式的二維圖形文件,直接應用于數控切割及沖裁設備。

3 Ｐｒｏ/Ｅ展開折彎鈑金件應用實例

　　為更好說明Ｐｒｏ/Ｅ鈑金模塊折彎鈑金件的展開應用,現以一種鈑金零件的展開輸出過程為例加以說明。該零件如圖2所示,零件折彎半徑為Ｒ2.5ｍｍ,板厚為2ｍｍ,其展開過程分述如下。

3.1環境設置

　　我們采用編輯Ｃｏｎｆｉｇ文本框進行如下設置
　　ＡＬＬＯＷ＿ＡＮＡＴＯＭＩＣ＿ＦＥＡＴＵＲＥＳ ＹＥＳ
　　ＰＲＯ＿ＵＮＩＴ＿ＬＥＮＧＴＨ ＵＮＩＴ＿ＭＭ
　　ＰＲＯ＿ＵＮＩＴ＿ＭＡＳＳ ＵＮＩＴ＿ＫＩＬＯＧＲＡＭ
　　ＴＯＬ＿ＤＩＳＰＬＡＹ ＹＥＳ
　　ＴＯＬ＿ＭＯＤＥ ＮＯＭＩＮＡＬ
　　ＴＯＬＥＲＡＮＣＥ＿ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＩＳＯ
　　ＰＡＲＥＮＴＨＥＳＩＺＥ＿ＲＥＦ＿ＤＩＭ ＹＥＳ
　　ＤＲＡＷＩＮＧ＿ＳＥＴＵＰ＿ＦＩＬＥ ｄ:\ｐｒｏｅ\ｐｒｏｅ2000ｉ\ｔｅｍ ｐｘｇ.ｄｔｌ
　　ＰＲＯ＿ＦＯＲＭＡＴ＿ＤＩＲ ｄ:\ｐｒｏｅ\ｐｒｏｅ2000ｉ\ｆｏｒｍａｔｓ\ｇｃｔｂｔｌ\\

3.2建立鈑金件立體模型

　　在Ｐｒｏ/Ｅ中建立鈑金件的立體模型時要應用該軟件中的鈑金模塊(Ｓｈｅｅｔｍｅｔａｌ)。建模過程如下:Ｆｉｌｅ=>Ｎｅｗ=>彈出Ｎｅｗ對話框=>Ｔｙｐｅ選項,選Ｐａｒｔ=>Ｓｕｂ-ｔｙｐｅ選項,選(Ｓｈｅｅｔｍｅｔａｌ)=>Ｎａｍｅ輸入框,輸入ＹＪ19Ｗ1Ｗ2Ｋ3(本零件代號)=>鈑金件立體建模狀態。然后通過Ｆｅａｔｕｒｅ=>Ｃｒｅａｔ,創建Ｗａｌｌ、Ｃｕｔ等零件特征。具體過程見如下特征樹(ＭｏｄｅｌＴｒｅｅ)。

　　ＭｏｄｅｌＴｒｅｅ:
　　ＹＪ19Ｗ1Ｗ2Ｋ3.ＰＲＴ
　　ＦＩＲＳＴ ＷＡＬＬ
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 991
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1102
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1189
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1298
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1461
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1510
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1558
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1719
　　Ｗａｌｌ ｉｄ 1767
　　Ｃｕｔ ｉｄ 1816
　　Ｃｕｔ ｉｄ 1875

本文所選零件建立的模型如圖3。

3.3立體模型的展開

　　本例創建Ｕｎｂｅｎｄ特征進行展開時,選260ｍｍ×120ｍｍ底面為基面,選擇ＵｎｂｅｎｄＡｌｌ方式進行展開。零件模型展開后如圖4。

3.4展開后圖形文件的輸出

　　最后生成的展開圖,直接過濾掉了尺寸標注、折彎中心線等數控鈑金加工機床不需要的元素,以ＤＸＦ格式直接輸入數控鈑金加工機床進行編程切割。

4 折彎鈑金件Ｐｒｏ/Ｅ展開中的注意事項

　　筆者在應用Ｐｒｏ/Ｅ進行折彎鈑金件的展開實踐中,總結出一些經驗,現介紹如下:

　　(1)設置建模環境為了使Ｐｒｏ/Ｅ建模環境中的單位制式、視角標準等與數控鈑金設備所使用的一致,建模前必須對Ｐｒｏ/Ｅ建模環境進行預先設置。設置通常采用編輯Ｃｏｎｆｉｇ文件進行或通過Ｓｅｔｕｐ菜單進行設置。

　　(2)建立典型零件模型庫由于Ｐｒｏ/Ｅ的立體建模是一個參數化過程,因此可根據本企業的鈑金結構特點建立典型零件模型庫。零件建模時選取典型模型進行修改重新生成(Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅ)后,即可得到所需模型,從而發揮Ｐｒｏ/Ｅ參數化設計的優勢,達到快速建模的目的。

　　(3)驗證零件立體模型由于展開模型是依據立體模型建立的,為保證展開模型的正確性,應對零件立體模型進行驗證。驗證時應用Ａｎａｌｙｓｉｓ菜單中的Ｍｅａ ｓｕｒｅ,Ｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓ等功能模塊進行鈑金立體模型各要素的測量分析。

　　(4)注意立體模型的結構工藝性由于Ｐｒｏ/Ｅ的鈑金件建模是完全按鈑金件實際加工過程進行模擬運算的,因此零件建模過程中應注意考慮折彎鈑金件加工中的工藝裂縫(Ｒｅｌｉｅｆ)、多向延展等工藝性問題。如果零件模型有不符合實際加工的結構工藝性問題,Ｐｒｏ/Ｅ將拒絕展開。

　　(5)展開后的干涉檢驗Ｐｒｏ/Ｅ零件展開后的模型,干涉部分Ｐｒｏ/Ｅ用警告色給出顯示。注意有干涉警告時就要修改零件的結構直到沒有展開干涉出現。

　　(6)展開圖形的輸出Ｐｒｏ/Ｅ的展開模型可通過Ｄｒａｗｉｎｇ模塊轉化成二維圖。二維圖可顯示標注尺寸、折彎中心線、折彎延伸區,以生成滿足用戶需求的圖形。二維圖能以ＤＸＦ、ＤＷＧ、ＩＧＥＳ等多種圖形文件格式輸出,可以很方便地與數控設備進行圖形文件的數據交換,從而達到直接輸出編程的目的,實現無紙加工。

5 結語

　　ＰＲＯ/Ｅ展開方法具有參數化、智能化、展開迅速準確、效率高、精度高、展開尺寸便于驗證、能實現無紙加工及展開圖能以多種圖形文件格式直接輸出等特點,為現代折彎鈑金件展開提供了一種實用的工具。