第4章 钣金g.doc

目 录第四章 钣金24.1 基本术语24.1.1 折弯系数24.1.2 折弯扣除34.1.3 K-因子34.1.4 折弯系数表44.2 利用钣金特征建立钣金零件54.2.1 基体法兰64.2.2 绘制的折弯84.2.3 边线法兰94.2.4 斜接法兰94.2.5 褶边114.2.6 转折114.2.7 断开边角/边角剪裁124.2.8 薄片134.2.9 通风口134.2.10 钣金零件折弯处的切除164.2.11 闭合角184.2.12 展开194.3 转换成钣金零件194.4 生成钣金零件的工程图234.5 小结25第四章 钣金钣金零件在汽车、石化、通用机械制造业中有着广泛的用途，在我们的生活中也经常可以见到钣金零件，如电脑机箱、汽车外壳、手机的外壳等都属于钣金零件。钣金零件是实体建模中比较特殊的一种类型，是具有折弯的薄壁零件。钣金零件中所有的壁厚都相同，折弯半径都可以使用指定的半径值。利用SolidWorks建立钣金零件的方法，可以分为两种：（1）使用钣金工具建立钣金零件这种方法利用了钣金工具命令，从最初的基体法兰特征开始，直接将零件作为钣金零件开始建模。该方法是常用的方法，也是本章所要讲述的重点内容。（2）将实体零件转换成钣金零件这种方法可以按照常规的建模方法先建立零件，然后将其转换成钣金零件。4.1 基本术语钣金零件在折弯过程中，折弯处内侧的材料受到压缩，外侧的材料受到拉伸，从而导致板件折弯处的展开长度与折弯前的长度不相等，其程度与钣金零件的材料种类、热处理状态、机械性能、板材的厚度及折弯半径均有关系。为了反映钣金零件经折弯后，折弯处的长度所发生的变化程度，可以选用如下几个参数之一：【折弯系数】、【折弯扣除】和【K-因子】，而且这些参数之间有一定的关系。4.1.1 折弯系数零件要生成折弯时，可以指定一个【折弯系数】，但指定的【折弯系数】必须介于折弯内侧弧长与外侧弧长之间。【折弯系数】可以由钣金件原材料的总展开长度减去非折弯长度来计算，如图4-1所示。图4-1 【折弯系数】示意图用来决定使用折弯系数值时，总展开长度的计算公式如下： Lt = A + B + BA式中： BA 折弯系数 Lt 总展开长度 A、B 非折弯长度4.1.2 折弯扣除当在生成折弯时，用户可以通过输入数值指定一个明确的【折弯扣除】。【折弯扣除】由虚拟非折弯长度减去钣金原材料的总展开长度来计算，如图4-2所示。图4-2 【折弯扣除】示意图用来决定使用折弯扣除值时，总展开长度的计算公式如下： Lt = A + B - BD式中： BD 折弯扣除 Lt 总展开长度A、B 虚拟非折弯长度4.1.3 K-因子【K-因子】表示钣金中性面的位置，以钣金零件的厚度作为计算基准，如图4-3所示。【K-因子】即为钣金件内表面到中性面的距离t与钣金厚度T的比值，K=t/T。图4-3 【K-因子】示意图使用【K-因子】也可以确定【折弯系数】，计算公式如下：BA =（R+t）A/180 =（R+KT）A/180式中： BA 折弯系数 R 内侧折弯半径 K K-因子 K=t/T T 材料厚度 t 内表面到中性面的距离 A 折弯角度（经过折弯材料的角度）由上面的公式可知，【折弯系数】即为钣金件在折弯时，中性面上的圆弧长度。因此，指定的【折弯系数】的大小必须介于钣金的内侧圆弧与外侧圆弧之间，以便与折弯半径和折弯角度的数值相一致。在机械工程中，钣金件的精度都不高，使用SolidWork中的钣金工具进行折弯操作时，选择默认的参数即可，例如【K-因子】一般都取0.5，即钣金件的中性层位于板内侧与板外侧的中间位置。4.1.4 折弯系数表除直接指定和由【K-因子】来确定【折弯系数】之外，还可以利用【折弯系数表】来确定。在【折弯系数表】中可以指定钣金零件的【折弯系数】或【折弯扣除】数值等，【折弯系数表】还包括【折弯半径】、【折弯角度】以及板件的厚度。在SolidWorks中有两种【折弯系数表】可供使用：一是带有.blt扩展名的文本文件，二是嵌入的Excel电子表格。本小节介绍第二种类型。在SolidWorks中，所生成的新【折弯系数表】保存在嵌入的Excel电子表格程序内，根据需要可以将【折弯系数表】的数值添加到电子表格程序中的单元格内。电子表格的【折弯系数表】只包括折弯90的数值，其它角度折弯的【折弯系数表】或【折弯扣除】值由SolidWorks计算得到。生成【折弯系数表】的方法如下：（1）选择菜单栏中的【插入】/【钣金】/【折弯系数表】/【新建】命令，系统弹出如图4-4所示的【折弯系数表】对话框。图4-4 【折弯系数表】对话框（2）在【折弯系数表】对话框中设置单位，键入文件名，单击【确定】按钮，则包含折弯系数电子表格的嵌置Excel窗口出现在SolidWorks窗口中，如图4-5所示。折弯系数电子表格包含默认的半径和厚度值。（3）在Solidworks图形区的表格外单击，以关闭电子表格。图4-5 折弯系数电子表格4.2 利用钣金特征建立钣金零件钣金的工具栏如图4-6及图4-7所示。其中钣金命令包括：基体法兰、转换到钣金、边线法兰、斜接法兰、褶边、绘制的折弯、闭合角、转折、断开边角/边角剪裁、展开、折叠、展开、切口等。下面以生成图4-8所示的钣金零件为例，介绍钣金命令的使用。图4-6 常用钣金工具栏图4-7 自定义钣金工具栏图4-8 钣金零件4.2.1 基体法兰【基体法兰】是钣金零件设计的起点。建立基体法兰特征以后，系统会将该零件标记为钣金零件。该特征不仅生成了零件最初的实体，而且为以后的钣金特征设置了参数。基体法兰特征是通过拉伸草图来建立，草图可以是开环的草图，也可以是封闭的草图。开环的草图作为拉伸薄壁特征来处理，封闭的草图作为轮廓来处理。在上视基准面上绘制草图。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【基体法兰】命令，或单击常用钣金工具栏中的【基体法兰/薄片】按扭，系统弹出【基体法兰】属性管理器。在属性管理器中输入【钣金参数】厚度为0.5，勾选【反向】选项，单击【确定】按钮，建立的法兰特征如图4-9所示。图4-9 【基体法兰】属性管理器及操作过程在钣金零件设计树中，基体法兰特征除生成【基体-法兰1】以外，还生成了【钣金1】和【平板型式1】两个特征，如图4-10所示。图4-10 钣金零件设计树其中【钣金1】包含默认的折弯参数，包括折弯半径、折弯系数及释放槽类型。若要编辑钣金，则右击【钣金1】，选择【编辑特征】，系统弹出【钣金1】属性管理器，如图4-11所示。其中的参数设置说明如下：（1）【折弯参数】：其中【固定的面或边线】定义了被选中的面或边线在展开时使之保持不变；【折弯半径】定义了建立其他钣金特征时默认的折弯半径，也可以针对不同的折弯设定不同的半径值，本钣金零件设置半径为2。图4-11 【钣金1】属性管理器（2）【折弯系数】：其中折弯系数类型中的折弯系数表、K-因子、折弯系数与折弯扣除在4.1中已有详细说明，在此不再赘述。（3）【自动切释放槽】中的参数设置说明如下：【自动释放槽类型】下拉列表框中可以选择3种释放槽类型：1）【矩形】：在需要进行折弯释放的边上生成一个矩形切除。2）【矩圆形】：在需要进行折弯释放的边上生成一个矩圆形切除。3）【撕裂形】：在需要撕裂的边和面之间生成一个撕裂口，而不是切除。【使用释放槽比例】：释放槽比例是释放槽切除的尺寸与板厚之比，默认比例是0.5，即释放槽切除宽度是板厚的1/2。在设计树中的节点【平板型式1】用于展开钣金零件。默认情况下，平板型式特征是被压缩的，因为零件处于折弯状态。若想平展零件，右击【平板型式1】，选择【解除压缩】。4.2.2 绘制的折弯【绘制的折弯】是在钣金零件处于折叠状态时将零件沿着折弯线进行折弯。在草图中只允许使用直线，可为每个草图添加多条直线。折弯线长度可以不与正折弯面的边线长度相等。在基体法兰上表面绘制两条折弯线，单击图形右上角的图标结束草图的绘制。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【绘制的折弯】命令，或单击钣金工具栏中的【绘制的折弯】按扭，系统弹出【绘制的折弯】属性管理器。在【折弯参数】/【固定面】选项中，指定绘图区中需要固定的表面，并在折弯角度中输入90，单击【确定】按钮完成绘制的折弯后的模型，如图4-12所示。图4-12 【绘制的折弯】属性管理器及操作过程4.2.3 边线法兰【边线法兰】特征可将法兰添加到钣金零件的一条或多条边线上。添加法兰时所选的边线必须为直线，系统会自动将其厚度链接到钣金零件的厚度。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【边线法兰】命令，或单击钣金工具栏中的【边线法兰】按扭，系统弹出【边线法兰1】属性管理器。在【法兰参数】/【边线】选项中，选择绘图区中欲生成边线法兰的一条边线，在【角度】选项框中输入角度为90,在【给定深度】选项中，输人边线法兰的长度值30，单击【确定】按钮，如图4-13所示。图4-13 【边线法兰1】属性管理器及操作过程4.2.4 斜接法兰【斜接法兰】特征可将一系列法兰添加到钣金零件的一条或多条边线上。草图可包括直线或圆弧，【斜接法兰】轮廓可以包括一条以上的连续直线。草图基准面必须垂直于生成斜接法兰的第一条边线。可以在一系列相切或非相切边线上生成斜接法兰特征。使用圆弧草图生成斜接法兰时，圆弧不能与钣金件厚度边线相切，但可以与长边线相切，或在圆弧和厚度边线之间有一条直线相连。如图4-14所示，选择一个窄面作为草图基准面绘制出一条水平直线，该直线以内侧面上端点为起点，长度为8。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【斜接法兰】命令，或单击钣金工具栏中的【斜接法兰】按扭，在绘图区中选择绘制好的草图，系统弹出【斜接法兰1】属性管理器。在绘图区中选择【基体法兰1】的3条边，在属性管理器中输入【隙缝距离】0.25，【启始处】等距1和【结束处】等距为1，【法兰位置】选择【材料在外】按扭。单击【确定】按钮完成斜接法兰后的模型，如图4-15所示。图4-14 【斜接法兰】草图图4-15 【斜接法兰1】属性管理器及操作过程4.2.5 褶边【褶边】可将褶边添加到钣金零件的一条或多条边线上。所选边线必须为直线，斜接边角被自动添加到交叉褶边上。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【褶边】命令，或单击钣金工具栏中的【褶边】按扭，系统弹出【褶边1】属性管理器，在【边线】/【边线】中选择绘图区中欲生成褶边的一条边线，在【类型和大小】中输入角度为225，半径为1，单击【确定】按扭完成褶边后的模型，如图4-16所示。图4-16 【褶边1】属性管理器及操作过程4.2.6 转折【转折】通过从草图线生成两个折弯而将材料添加到钣金零件上。草图必须只包含一条直线，直线可以不是水平或垂直直线，折弯线长度也不一定要与用户正折弯面的长度相等。选择【边线法兰1】的上表面作为草图绘制平面，绘制一条转折线。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【转折】命令，或单击钣金工具栏中的【转折】按扭，在绘图区中选择绘制好的草图，系统弹出【转折】属性管理器。在【选择】/【固定面】选项中，指定绘图区中需要固定的表面，在属性管理器中选择【转折等距】类型为【给定深度】，输入距离5，输入转折角度60，单击【确定】按钮完成转折后的模型，如图4-17所示。图4-17 【转折1】属性管理器及操作过程4.2.7 断开边角/边角剪裁【断开边角】可以从折叠的钣金零件的边线或面上切除材料。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【断裂边角】命令，或单击钣金工具栏中的【断裂边角】按扭，系统弹出【断开边角1】属性管理器，在绘图区中选择要倒角的面，在【距离】中输入5。单击【确定】按钮完成断开边角后的模型，如图4-18所示。图4-18 【断开边角1】属性管理器及操作过程4.2.8 薄片【薄片】和【基体法兰】共用一个命令按钮。【薄片】命令可为钣金零件添加薄片，系统会自动将薄片特征的深度设置为钣金零件厚度。至于深度的方向，系统会自动将其设置为与钣金零件重合，从而避免实体脱节。草图可以是单一闭环、多重闭环或多重封闭轮廓，并且草图必须位于垂直于钣金零件厚度方向的基准面或平面上。可以编辑草图，但不能编辑定义。原因是已将深度、方向及其他参数设置为与钣金零件参数相匹配。选择如图4-19所示的面作为草图绘制平面，绘制一个直径为10的圆。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【薄片】命令，或单击钣金工具栏中的【基体-法兰/薄片】按扭，系统显示添加薄片特征后的模型。 图4-19 添加薄片添加薄片特征后，还需进行【拉伸切除】。选择薄片特征的上表面作为草图绘制平面，绘制出一个直径为5的同心圆。选择菜单栏【插入】/【特征】/【拉伸切除】命令，或单击特征工具栏中的【拉伸切除】按扭，【终止条件】选择【完全贯穿】，完成拉伸切除后的模型如图4-20所示。 图4-20 拉抻切除4.2.9 通风口【通风口】是扣合特性中的一个命令，可在钣金零件的面上生成各种形状的通风口。以钣金的一个面作为绘制平面，绘制出如图4-21所示的草图。选择菜单栏【插入】/【扣合特性】/【通风口】按钮，系统弹出【通风口】属性管理器，如图4-22所示。其中【边界】选择草图中最大直径的圆弧，【填充边界】选择最小直径的圆弧。【筋】选择同心 图4-21 【通风口】草图图4-22 指定【边界】图4-23 指定【筋】圆弧的两条中心线，如图4-23所示。【翼梁】选择中间的三个圆弧，如图4-24所示。单击【确定】按钮完成通风口后的模型，如图4-25所示。图4-24 指定【翼梁】图4-25 【通风口】图4-26 建立基准面1选择菜单栏【插入】/【参考几何体】/【基准面】命令，或单击常用特征工具栏中的【基准面】按扭，系统弹出【基准面1】属性管理器，其中【参考实体】选择【右视基准面】，输入距离50，单击【确定】按钮生成如图4-26所示的基准面。选择菜单栏【插入】/【特征】/【镜向】命令，或单击常用特征工具栏中的【镜向】按扭，系统弹出【镜向1】属性管理器，其中【镜向面】选择【基准面1】，【特征】选择【通风口1】，单击【确定】按钮生成如图4-27所示的通风口镜向，再将【基准面1】隐藏。 图4-27 【镜向1】属性管理器及操作过程4.2.10 钣金零件折弯处的切除首先生成如图4-28所示的边线法兰，设定法兰参数、角度及法兰长度如图所示。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【展开】命令，或单击常用钣金工具栏中的【展开】按钮展开生成的边线法兰，如图4-29所示。并在底面上绘制出草图。然后单击【拉伸切除】按钮，【终止条件】选择【完全贯穿】，生成图4-30所示的切除特征。在底面上绘制出如图4-31所示的草图，半径为11。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【薄片】命令，或单击常用钣金工具栏中的【薄片】按钮，选择生成如图4-31所示的薄片特征。然后再选择菜单栏【插入】/【钣金】/【折叠】命令，或单击常用钣金工具栏中的【折叠】按钮将展开的边线法兰折叠，折叠后如图4-32所示。 图4-28 生成边线法兰图4-29 【展开】边线法兰 图4-30 拉伸切除图4-31 生成薄片图4-32 【折叠】边线法兰4.2.11 闭合角【闭合角】用于在钣金特征间添加材料。选择菜单栏【插入】/【钣金】/【闭合角】命令，或单击常用钣金工具栏中的【闭合角】按钮,系统弹出【闭合角】属性管理器，参数设置如图4-33所示，其中【要延伸的面】选择钣金的两侧面，【边角类型】选择【重叠】，【缝隙距离】中输入0.3，单击【确定】按钮生成闭合角如图4-33所示。 图4-33 【闭合角】属性管理器及操作过程4.2.12 展开在钣金零件设计树中，【平板型式】是最后一个特征。在特征管理器中，【平板型式】之前的所有特征在折叠或展开的钣金零件中都出现过，而【平板型式】之后的所有特征则只有在展开的钣金零件中才会出现。可以通过将【平板型式】解除压缩来展开整个钣金零件。在钣金零件特征管理器中右击【平板型式】按扭，在弹出的快捷菜单中选择解除压缩，钣金零件被展开。展开后的模型如图4-34所示。图4-34 【展开】钣金零件4.3 转换成钣金零件生成钣金零件常用的方法就是利用钣金工具，但在SolidWorks中可以对常规零件进行折弯识别，从而将一个实体零件转换成钣金零件。现在用该方法生成如图4-35所示“垃圾斗”中的“斗体”。图4-35 “垃圾斗”下面用实体建模的方法生成钣金零件图4-36所示的“斗体”。图4-36 “斗体”（1）选择右视基准面作为草图平面，选择菜单栏【插入】/【工具】/【草图绘制】/【直线】命令，或单击常用草图工具栏中的【直线】按钮，绘制草图并标注尺寸，如图4-37所示。图4-37 草图（2）建立拉伸特征。选择菜单栏【插入】/【特征】/【拉伸】命令，或单击常用特征工具栏中的【拉伸】按扭，系统弹出【拉伸】属性管理器，拉伸类型选择【给定深度】，在【深度】输入框中键入深度值为200，单击【确定】按钮完成拉伸，如图4-38所示。 图4-38 拉伸特征（3）建立抽壳特征。选择菜单栏【插入】/【特征】/【抽壳】命令，或单击常用特征工具栏中的【抽壳】按扭，系统弹出【抽壳1】属性管理器。在【厚度】中输入抽壳的薄壁厚度0.5，单击【移除的面】选项框，在绘图区模型上指定要开口的面。单击【确定】按钮完成抽壳，如图4-39所示。 图4-39 【抽壳1】属性管理器及抽壳过程（4）插入折弯，选择菜单栏【插入】/【钣金】/【插入折弯】命令，或单击常用钣金工具栏中【插入折弯】按钮，系统弹出【折弯】属性管理器,参数设置如图4-40所示，其中【折弯参数】、【折弯系数】、【自动切释放槽】的设置与前述设置一样。【切口参数】选项是指在所选边线上切除材料形成缺口，缺口的类型有三种，可以单击【改变方向】按钮进行调整。三种不同切口形状如图4-41所示,这里应选择图(b)的切口形状。 图4-40 【折弯】属性管理器及插入折弯过程 （a） （b） （c）图4-41 切口形状（5）另外，在SolidWorks 2009新增加了【转换到钣金】命令，大大减少了从实体零件转换到钣金零件步骤。以上(2)、（3）两步所生成的零件，可以用新功能【转换到钣金】命令一步完成。具体步骤如下：在4-38的拉伸实体基础上，选择菜单栏【插入】/【钣金】/【转换到实体】命令，或单击常用工具栏【钣金】/【转换到实体】按钮。系统弹出【转换到实体】属性管理器,参数设置如图4-42所示，其中【钣金参数】中的【选取固定实体】选择展开时固定的平面，输入【钣金厚度】与【钣金的默认半径】的值。在【折弯连线】中选取需要折弯的边线，单击【确定】按钮完成转换到实体，如图4-42所示。（6）用【拉伸切除】或【简单直孔】命令加入铆钉孔，如图4-43所示。（7）制作如图4-44所示的“铆钉”。（8）制作如图4-45所示的“横把手”。图4-42 转换到钣金 图4-43 “垃圾斗体” 图4-44 “铆钉”（9）制作如图4-46所示的“竖把手”。（10）将上面的钣金零件装配在一起，就成了“垃圾斗”。 图4-45 “横把手” 图4-46 “竖把手”4.4 生成钣金零件的工程图现以图4-46所示的“竖把手”零件为例来说明如何生成钣金零件的工程