Solidworks钣金在生产中的实际应用

尹颜群

摘    要：本文介绍了Solidworks钣金三维实体模型建立的方法和设计;分析了展开生成图，并利用SolidWorks钣金功能进行了建模切割放样。

关键词：Solidworks钣金;建模;应用

钣金件是机械工业尤其是轻工业的主要零件类型之一，而折弯是钣金件最典型最主要的成型工序。随着现代工业的迅速发展，钣金件的形状越来越复杂、精度要求越来越高，由于结构设计是否合理和毛料尺寸是否准确直接决定了钣金件能否具有良好的外观、足够的强度和必需的精度，所以合理设计钣金件的结构并准确计算其展开尺寸就成为钣金设计的首要任务。

一、三维实体模型的建立

（一）建立钣金零件的方法

在SolidWorks中建立钣金零件有两个基本方式：

（1）从零件开始就建立钣金零件，以最先的特征，基体—法兰特征开始建立。这个方法充分体现了钣金特有的功能，以及钣金应用程序中特定的工具、命令与选项，这对几乎所有的零件而言是比较好的方法。在钣金零件中可以生成放样的折弯，放样的折弯如同放样特征使用由放样连接草图，基体—法兰特征不与放样的折弯一起使用。

（2）从一个已经建好的零件文件中转换为钣金零件，如此一来它可以被展开，而钣金特定的特征就可以套用上去。转换一个汇入零件成为钣金零件，典型的问题为何时转换才会有意义。

（二）模型设计

在钣金设计环境下建立放样的钣金零件可同时具有平板与非平板型式，这特征有以下的主要约束及准则：

（1）以开放轮廓作为草图绘制。

（2）不允许超过两个以上的草图绘制轮廓。

（3）轮廓开口应同向对齐以使平板型式更精确。

这意味着在三维空间中可建立两个模型设计所需要的基准平面，分别用于绘制钣金件两端面的草图轮廓。

工程上，设计大尺寸的工件时，可通过拆分，由多个合适的、利于制造的零都件组合构成整体。水轮机中尾水肘管的单线，该管由圆形断面逐渐变形过渡至矩形断面，根据流道型式可由多节的钣金件组合构成，除满足设计要求及制造需要。制造过程中需要对每节具有空间上联系的两个断面的钣金件进行放样展开。下面侧举一个圆顶矩形底异口连接管（只取1/2，通过镜像可得整体）的模型建立过程。

（1）绘制草图轮廓

启动SolidWorks 2003进入主界面，通过新建零件开始绘制草图轮廓，包括开放的光滑连接的两个草孱绘制轮廓与一个参考平面，草图绘制轮廓中的尖角连接处应根据材质厚度设计合适的折弯半径，以满足钣金特定的折弯特征。

（2）建立放样的钣金件

从钣金工具栏中选取放样的折弯工具，或者点击菜单选择插入—钣金一放样的折弯都可以建立一个放样的钣金件，选择轮廓中几乎相同位置的点作为放样的上升依据，并设置好材质厚度。系统将模拟显示出要建立的预期模型，若结果是设计所需要的则单击确定，完成特征后的立体模型放样的折弯。

二、展开图生成

（一）解除压缩

在钣金设计环境下建立的钣金件立体模型同时具有平板型式，在特征管理器中可方便地实现实体的非平板型式与平板型式的转换。选择平板型式，右击鼠标并选择解除压缩即可得到实体的平板型式，通过转换实体引用后生成钣金件的展开图轮廓线中的平板型式轮廓线。值得一提的是，由于SolidWorks是完全基于Windows平台上开发的，具有良好的兼容性，支持的数据标准有：IGES、DXF、DWG、SAT（ACIS）、STEP、STL、VI）AFS（VDA）、VRML、Pamsolid等。通过数据转换接口，SolidWorks可以很容易地和目前国内外市场上几乎所有的CAD/CAM软件如Pro/ENGINEER与AutoCAD、UG、 MasterCAM之问的图样进行相互转换，与各企业现有的CAD/CAM/CNC系统顺利接口也成为可能。至此，在二维环境下可测量引用展开图中的各种平面坐标数据，从而方便地实现数控编程及切割加工。

（二）折弯偏差

如果需要了解钣金展开的误差及相关质量特性，放样的折弯在平板型式中所产生的变形，可以在折弯偏差管理属性中测量出变形。折弯变形管理器将显示出放样的折弯的折弯表面积与曲线长度，在图形中一致的值会被显示在折弯偏差的每一个边上。

三、利用SolidWorks钣金功能进行建模切割放样

在运行的SolidWorks软件中选择以基面绘制椎体上平面尺寸草图。其中R19970的一段弧线设定为实线，其余各段为构造线，完成确定之后，创建一个新的基准面与刚作完草图的基准面平行，使两基准面的距离等于炉椎体的高度值，在新基准面上绘制一草图。圆半径等于上一草图中的R3130，其中A点的位置为上一草图中的R19970与R3130切点的垂直投影，B点为A点对中心轴线的镜像点，A和B之间为实践，其余为构造线、选择实线，用“钣金放样折弯”工具，生成一钣金零件，厚度填入40mm，折线数量处填入“16”，使其在最后生成的放样图上出现折弯线，在工人压制壳体和各片壳体组对时有参考基线，如此说生成一个瓦片。接下来，选第一个草图基准面，用“转换实体运用”命令，选择转换第一个草图中R1260的线段，确定退出。选择新创建的基面，用“转换实体运用”命令，选择第二个草图中圆的线段进行转换之后，用剪裁体命令剪裁线段。线段的一端点与已经形成的万片一端点重合，另一端点与中心轴线的距离为150mm，这是为了避免使形成的瓦片形成一尖角，在组对焊接的时候产生应力集中。确定退出之后，选择两草图中的实线，用“钣金放样折弯”工具，生成另一块钣金零件，厚度同样填入“40mm”，折弯线数量处填“16”，这样形成另一个瓦片。同理生成第三块瓦片。对已经生成的第一、第二块瓦片做镜后得到很好的效果，到这个时候，炉椎体不规则部分的建模完成，余下的另一半为规则的圆柱体，这样整个异性炉椎体的建模就完成了。

四、小结

通过SolidWorks强大且完备的功能，人性化的操作界面，利用不同参数的组合和变换，可以迅捷而准确地创作组成三维立体的模型，达成設计目标。在3DCAD条件下建立钣金零件的实体模型从而快速生成展开图的方法是一种理想、高效的实用钣金展差分析开法，必将得到越来越广泛的应用。通过实践证明，这种方法在钣金零件的制造过程中具有快速、准确、易于实现数控编程及切割下料等特点，在工程实践上具有实际意义。