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第11章钣金设计 学习目标 在新建的零件中开始建立基体法兰特征后 软件自动将这个零件标记为钣金件 此时折弯系数 板厚等相关参数就会自动添加到FeatureManager设计树中 通过本章的学习钣金设计工具 钣金法兰 钣金成形工具 编辑钣金特征以及电气箱等钣金实例 全面掌握钣金设计的相关知识和绘图技能 2 知识要点 3 11 1钣金设计概述 钣金 sheetmetal 到目前还没有一个比较完整的定义 国外某专业期刊上将其定义为 钣金是针对金属薄板 通常在6mm以下 一种综合冷加工工艺 包括剪 冲 切 复合 折 焊接 铆接 拼接 成形等 其最显著的特征就是零件壁厚均匀 11 1 1钣金设计方法使用SolidWorks2015软件进行钣金设计方法有如下两种 1 将实体零件生成钣金零件设计零件实体 然后转换为钣金零件 按照常规的建模方法创建的零件转换成钣金零件 然后将零件展开 以便能够使用钣金零件的特定特征 用户通过 拉伸 旋转 扫描 放样 等实体特征建模命令设计实体零件 然后通过使用 钣金 工具条中的 转换到钣金 命令 将实体零件换成钣金零件 转换成钣金零件后 用户往往还要根据实际需要对钣金进行修整 如使用 闭合角 对钣金模型边角缝隙进行调整 4 11 1钣金设计概述 图11 1所示 零件采用 拉伸 命令生成基体特征 通过 转换到钣金 命令将实体零件转换为钣金 5 11 1钣金设计概述 转换到钣金 命令转换如图11 所示 单击 转换到钣金 命令按钮 在弹出的 钣金参数 操控板中选择实体零件的底面为 固定实体面 输入钣金厚度值0 8mm 折弯钣金0 5mm 并在折弯边线中选择该待转换实体零件中所有折弯 可以使用操控板中提供的 采集所有折弯 命令选择所有折弯 如图11 2所示 6 11 1钣金设计概述 2 通过钣金命令生成钣金零件使用钣金特征创建钣金零件 直接从钣金零件开始建模 从最初的基体法兰开始 充分利用钣金设计软件的所有功能 钣金特有的工具 命令和选项 对于大多数的钣金零件 都是选择这种方法来钣金建模 这种方法与前面方法的区别在于 一开始建模便利用钣金的 基体法兰 命令 然后利用钣金设计的功能命令和特殊成形工具 选项 一步一步生成最终的钣金零件 7 11 1钣金设计概述 11 1 2钣金基本术语钣金设计中相关基本术语有 规则折弯 滚动折弯 缝止裂槽 边缝 凹槽 分割边 尖角 拉伸壁 切割实体和展开等 规则折弯 在零件的平整部分上创建直的折弯特征 它只包含一个草绘图元 并且不能与其它现有折弯交叉 滚动折弯 创建由草绘图元 显示折弯位置 折弯角度和折弯半径 指定的折弯特征 折弯角度为0 180 缝止裂槽 沿壁切割或撕裂钣金件时所采用的方法 有助于在建模时将材料拉伸考虑在内 从而满足设计意图 边缝 沿边切割或撕裂钣金件时所采用的方法 有助于在建模时将材料拉伸考虑在内 从而满足设计意图 凹槽 钣金件曲面或边上的切口 分割边 将一条边一分为二的特征 尖角 钣金件的两条边相交所形成的突出部分 该部分可通过切割或冲孔除掉 拉伸壁 从一条边拉伸到空间的钣金件实体结构 切割实体 从钣金件壁中移除材料的实体部分 展开 将成形钣金件中的折弯展平在零件主体平面内 从而为钣金下料提供指导 8 11 1钣金设计概述 11 1 3钣金常用材料及加工设备钣金加工属于机械加工范畴 应用现代机械设备可以简化钣金加工过程并提高加工质量 钣金原材料经过钣金加工可得到满足设计要求的钣金零件 这个加工过程称为钣金加工工艺流程 1 常用钣金材料介绍钣金零件的结构特征决定于钣金零件的应用场合 而它的结构决定的加工过程 也就是所谓的工艺流程 钣金件有的要求密度小 强度高 外观宜人 导电性好 也有的要求成本低 硬度高 用在不同场合时所需的材料也不一样 钣金加工一般用到冷轧板 SPCC 热轧板 SHCC 镀锌板 SECC SGCC 铜 Cu 黄铜 紫铜 铍铜 铝板 6061 6063 硬铝等 铝型材 不锈钢 SUS 根据产品作用不同 选用材料也不也一样 9 11 1钣金设计概述 表11 1中列出了常用钣金材料及代号 10 11 1钣金设计概述 2 钣金加工设备钣金加工基本设备包括剪板机 ShearMachine 数控冲床 CNCPunchingMachine 激光 等离子 水射流切割机 Laser Plasma WaterJetCuttingMachine 复合机 CombinationMachine 折弯机 BendingMachine 以及各种辅助设备如 开卷机 校平机 去毛刺机 点焊机等 图示为钣金加工设备 图11 3 图11 4 图11 5 图11 6分别为 剪板机 数控冲床 水射流切割机和树精折弯机 11 11 1钣金设计概述 11 1 4钣金设计过程产品的结构设计涉及面广 需要综合考虑产品可能出现的各种问题 而且结构设计并不是孤立设计 在设计过程中要充分与电气设计 热设计 外观设计等设计工作配合展开 因此往往是一边设计一边修改 调整 直到最终满足要求 完善产品各方面性能 1 熟悉产品的技术指标和使用条件结构设计工程师接手新的设计任务后 应该详细了解产品的各项技术指标 尤其是与结构关系密切的技术指标 产品需要完成的功能以及其它特殊要求 如体积 材料 重量的限制等 产品的工作环境 气候条件 机械条件 储藏和运输条件等 2 确定结构方案根据产品的工作原理合理绘制结构外形图 即将产品划分为若干个功能模块 功能单元或分机 划分时应确定各个模块的输入 输出 分清高压侧 低压侧 分清高频端 低频端 选择可靠的机 电 液 控制连接方案 另外 还要考虑产品的通风散热 重量分配 操作简易和加工工艺等各个因素 在划分功能模块时 电气工程师 热流工程师 机械工程师以及系统总工程师应该密切配合 在综合考虑各种因素下得出最佳的功能模块划分方案 12 11 1钣金设计概述 3 确定产品尺寸和所用材料在确定产品尺寸之前 通常需要先确定产品内部零部件所需空间 尤其是体积较大的零部件更应该优先考虑 然后计算出总的产品尺寸 有时候也会先规定外形尺寸 然后在限定的空间范围内对零部件进行规划布局 通常外形尺寸应该尽可能符合国家标准及行业有关规定 以利于实现 三化 标准化 系列化 通用化 4 进行总体设计在计算机中粗略设计整个产品结构3D模型 并验证电气 控制等功能 5 进行细部设计详细设计产品零部件 并及时沟通出现的问题 找出对策 确定无误情况下 出二维工程图 并安排加工 6 产品装配 调试 试运行对加工完成的钣金结构件 与电路板等进行装联装配 调试产品的电气性能 并进行振动测试 高低温测试 老化实验等相关测试 确认产品满足客户要求后进行量产 7 产品结构件问题反馈 改善对客户使用过程中出现的问题进行跟踪收集 汇总 做出相应对策 改善产品设计 在下一代产品完善设计和功能 13 11 1钣金设计概述 11 1 5钣金结构设计注意事项钣金产品设计属于机械产品设计范畴 它必须遵守机械设计规则 循序渐进 逐渐完成整个设计过程 零件结构直接关系到产品的功能 可靠性 可维护性和实用美观并影响用户的心理 产品的整机结构设计已经发展成为人机工程学 技术美学 机械学 力学 传热学 材料学 表面装饰等为基础的综合性学科 钣金结构设计往往需要综合考虑产品应用过程中可能出现的各方面的问题 从而尽量提前考虑到将来可能出现的设计缺陷 对其设计中的基本要求有 功能性 可靠性 工艺性 经济性 外观及成本等要求 另外 在设计过程中还应该不断完善产品结构的受力状况 提高产品的精度和保证产品寿命 以及方便后续的产品维护 从而降低钣金件在产品的寿命范围内出现失效的可能性 钣金结构设计中应该注意如下问题 能否实现预期功能 能否满足强度 刚度要求 能否满足工艺性 经济性要求 能否满足整机装配 能否满足整机的电气 EMC 电磁兼容 冷却 散热要求 14 11 2SolidWorks2015钣金设计工具 SolidWorks2015软件可以通过用户定义和添加工具条两种方法实现钣金特征工具栏的启用 11 2 1用户自定义在菜单栏中执行 工具 选项 自定义 命令 在弹出的 自定义 对话框中勾选 钣金 选项 确定后在SolidWorks软件功能区将调出 钣金 工具条 如图11 7所示 15 11 2SolidWorks2015钣金设计工具 11 2 2添加工具条在功能选项卡中右击 在弹出的下拉菜单中勾选 钣金 选项卡 钣金设计的功能命令便被调出显示在功能区中 如图11 8所示 16 11 3钣金法兰 SolidWorks2015的4种法兰特征 基体法兰 薄片 边线法兰 斜接法兰 基体法兰特征通常是钣金零件的第一个特征 基体法兰特征新建的零件 软件自动将这个零件标记为钣金件 此时折弯系数 板厚等相关参数就会自动添加到设计树中 11 3 1基体法兰 薄片基体法兰是创建一般钣金件的第一个特征 诸如钣金零件厚度 折弯钣金等参数信息在这时候确定 SolidWorks2015钣金设计所涉及的基本术语如下 折弯系数 折弯扣除 K 因子等 在SolidWorks2015中除直接指定和由K 因子来确定折弯系数之外 还可以利用折弯系数表来定义 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 折弯角度以及零件厚度的数值 17 11 3钣金法兰 1 基体法兰概述 1 折弯系数零件要生成折弯时 可以给一个钣金零件的折弯指定特定的折弯系数 但指定的折弯系数必须介于折弯内侧边线的长度与外侧边线的长度之间 折弯系数可以有钣金原材料的总展开长度减去非折弯长度来计算 如图11 9所示 用来决定使用折弯系数值时 总平展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 非折弯系数 18 11 3钣金法兰 2 折弯扣除当在生成折弯时 用户可以通过输入数值来给任何一个钣金折弯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11 10所示 19 11 3钣金法兰 用来决定使用折弯扣除值时 总平展长度的计算公式如下 Lt A B BD式中 BD 折弯扣除A B 虚拟非折弯长度Lt 总展开长度 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准 如图11 11所示 K 因子即为钣金内表面到中性面的离t与钣金厚度T的比值 即等于t T 当选择K 因子作为折弯系数时 可以指定K 因子折弯系数表 SolidWorks2015应用程序随附MicrosoftExcel格式的K 因子折弯系数表格 此位于 安装目录 SolidWorks2015corp SolidWorks2015 lang chinese simplified SheetmetalBendTables kfactorbasebendtable xls 下划线为软件安装路径 这里以装在C盘为例 20 11 3钣金法兰 使用K 因子也可以确定折弯系数 计算公式如下 BA R KT A 180式中 BA 折弯系数R 内侧折弯半径K K因子 即t TT 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 由上面的计算公式可知 折弯系数即为钣金中性面上的折弯圆弧长 因此 指定的折弯系数的大小必须介于钣金的内侧圆弧长和外侧弧长之间 以便与折弯半径和折弯角度的数值相一致 21 11 3钣金法兰 4 折弯系数表在SolidWorks2015中有两种折弯系数表可供使用 一是带有 btl扩展名的文本文件 二是嵌入的Excel电子表格 a 带有btl扩展名的文本文件在SolidWorks2015的 lang chinese simplified SheermetalBendTables ample btl中提供了一个钣金操作的折弯系数表样例 如果要生成自己的折弯系数表 可使用任何文字编辑程序复制并编辑此折弯系数表 在使用折弯系数表文本文件时 只允许包括折弯系数值 不包括折弯扣除值 折弯系数表的单位必须用米制单位指定 如果要编辑拥有多个折弯厚度表的折弯系数表 半径和角度必须相同 例如将一新的折弯半径值插入有多个折弯厚度表的折弯系数表 必须在所有表中插入新数值 22 11 3钣金法兰 b 嵌入的Excel电子表格SolidWorks2015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90度折弯的数值 其他角度折弯的折弯系数或折弯扣除值由SolidWorks2015计算得到 生成折弯系数表的方法如下 01在零件文件中 选择菜单栏中的 插入 钣金 折弯系数表 新建 命令 会弹出如图11 12所示的 折弯系数表 对话框 23 11 3钣金法兰 02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 则包含折弯系数表电子表格的嵌置Excel窗口出现在SolidWorks2015窗口中 如图11 13所示 折弯系数表电子表格包含默认的半径和厚度值 24 11 3钣金法兰 03在表格外且在SolidWorks2015图形区内单击鼠标左键 关闭电子表格 完成钣金折弯系数修改 5 基体法兰类型基体法兰与实体建模的拉伸相似 都是通过草图生成 基体法兰特征草图可以是单一开环轮廓 单一封闭轮廓或者多重封闭轮廓 不同的草图类型生成的基体法兰也有差异 下面将介绍这3种草图类型对应生成基体法兰特征的操作步骤 2 创建基体法兰基体法兰是创建一般钣金件的第一个特征 诸如钣金零件厚度 折弯钣金等参数信息在这时候确定 单一开环草图生成的钣金相当于实体建模中的 拉伸凸台 基体 命令拉伸出薄壁零件 区别在于钣金拉伸开环草图后自动添加折弯钣金 壁厚等参数 25 11 3钣金法兰 如图11 14所示为开环轮廓草图创建基体法兰特征实例 其操作步骤如下 01新建零件文件 启动SolidWorks2015 单击 新建 按钮 在弹出的 新建SolidWorks文件 对话框中选择 零件 类型 确认即可进入零件建模环境 02激活 基体法兰 薄片 命令 用户可用通过以下方法启动 基体法兰 薄片 命令 在 钣金 工具栏上单击 基体法兰 薄片 按钮 在 钣金 工具条上单击 基体法兰 薄片 按钮 依次执行 插入 钣金 基体法兰 薄片 按钮 03绘制开环草图轮廓 执行 基体法兰 薄片 按钮后 指针变成 提示用户选择基准面或草图轮廓 生成基体法兰特征 选择 前视基准面 为绘图平面 绘制图示矩形后 删除矩形的上边线 添加下边线和坐标原点 中点 的几何关系 并标注尺寸 04设置基体法兰参数 输入拉伸深度为6mm 钣金厚度为0 5mm 折弯半径为0 5mm 单击 确定 按钮完成基体法兰的创建 26 11 3钣金法兰 钣金的创建过程及钣金参数设置如图11 15所示 27 11 3钣金法兰 1 单一闭环草图创建基体法兰同样 单一闭环轮廓可用于拉伸 旋转 剖面 路径 引导线 以及钣金 典型的单一闭环轮廓是用圆 方形 闭环样条曲线 以及其它封闭的几何形状绘制的 单一闭环草图轮廓生成钣金件如图11 16所示 28 11 3钣金法兰 2 多个闭环的草图创建基体法兰多重封闭轮廓可用于拉伸 旋转 以及钣金 如果有一个以上的轮廓 其中一个轮廓必须包含其它轮廓 多个闭环的草图创建钣金如图11 17所示 3 参数详解如图11 15所示 基体法兰 特征属性面板 其参数含义如下 反向 单击反向按钮 更改零件长出方向 终止条件 为草图长出零件设定终止方式 下拉菜单中有5种终止方式可供用户选择 用户根据实际需要 考虑设计意图来选择何种方式 29 11 3钣金法兰 11 3 2边线法兰边线法兰是利用钣金零件的边线添加法兰 通过所选边线可将法兰添加到钣金零件的所选边线上 添加 边线法兰 特征时 所选边线必须为线性 系统自动将其厚度链接到钣金零件的厚度 1 激活边线 法兰命令通过以下3种方法启动 边线 法兰 命令 在 钣金 工具栏中单击 边线 法兰 命令按钮 在 钣金 工具条上单击 边线 法兰 命令按钮 依次执行 插入 钣金 边线 法兰 命令按钮 30 11 3钣金法兰 2 边线 法兰创建步骤 1 边线法兰添加到一条边线启动 边线法兰 命令 在钣金零件上单击需要添加边线法兰的线 边线正确选中后 指针形状变成 在图形区域预览出法兰生成的长度和方向 用户可用拖动光标实现边线法兰方向和长度的控制 同时 在属性面板中显示出 边线法兰 面板 如图11 18所示 31 11 3钣金法兰 2 边线法兰参数详解边线法兰的参数详解如下 边线 选择和显示所选添加 边线法兰 特征的边线 编辑法兰轮廓 单击该按钮进入边线法兰草图轮廓环境 用户可用对生成的边线法兰进行轮廓修改 使用默认半径 勾选该复选框后将添加边线法兰的折弯半径相等的关系 若不勾选 则需用户在 折弯钣金 中输入半径值或单击微调按钮 设置边线折弯半径 缝隙距离 输入相应的值来设置缝隙距离 系统自动会生成初始值 用户可用根据实际需要选择使用系统值还是输入其它值 法兰角度 输入角度值或单击微调按钮来设置 边线法兰 的角度 系统默认的初始值是90 反向 单击此按钮用来切换边线法兰的长出方向 长度终止条件 设置 边线法兰 长出的终止方式 在下拉列表中有3中终止方式 虚拟交点 确定法兰的起始长度 包括外部虚拟交点 内部虚拟交点和双弯曲三种方式 32 11 3钣金法兰 法兰位置 有5种不同类型确定边线法兰的位置 分别为 材料在内 材料在外 折弯在外 虚拟交点的折弯 与折弯相切 不同类型的位置生成的法兰也不同 如图11 19所示 33 11 3钣金法兰 剪裁侧边折弯 勾选该复选框 切除相邻折弯的多余材料 反之不会切除相邻折弯的多余材料 等距 勾选此复选框后 将生成一个两边相等的边线法兰 如图11 20所示 34 11 3钣金法兰 自定义折弯系数 勾选此复选框后 显示出折弯系数类型 用户可以重置折弯系数类型 若不勾选则默认为前边钣金特征的折弯系数类型 这里的折弯系数类型与 基体法兰 的折弯系数一样 自定义释放槽类型 勾选此复选框后 显示释放槽类型 并可以重新设置 若不勾选则默认为前边的释放槽类型 这里的释放槽类型与 基体法兰 的释放槽一样 3 编辑边线法兰草图轮廓若要修改法兰轮廓 修改边线法兰由如下2种方法实现 创建 边线法兰 特征时定义法兰形状 在 边线法兰 面板中 单击 编辑法兰轮廓 按钮 定义 边线法兰 的轮廓 其创建过程如图11 21所示 35 11 3钣金法兰 a 修改已经生成的边线法兰形状要对已经生成的边线法兰进行草图修改 右击待修改的法兰草图 在弹出的快捷键中选择 编辑草图 按钮 修改 边线法兰 轮廓形状 如图11 22所示 36 11 3钣金法兰 b 将边线法兰添加到多条边线用户可用在创建 边线 法兰特征时将边线法兰添加到多条边线上 也可以在已完成的 边线法兰 特征基础上添加 编辑边线法兰特征 将其它待生成边线法兰的边线添加到法兰参数中 如图11 23所示 37 11 3钣金法兰 3 释放槽使用自动切释放槽 UsingAutoReliefs 插入折弯时 若选择自动切释放槽 则系统会根据需要自动添加释放槽 SolidWorks钣金包含如下类型的释放槽 矩形 撕裂形和矩圆形 如图11 24所示 38 11 3钣金法兰 用户要自动添加矩形或矩圆形释放槽 须指定释放槽比例 字母d代表矩形或矩圆形释放槽切除宽度 以及由矩形或者矩圆形释放槽切除所延伸结果折弯区域的边上所测量的深度如图11 25所示 d的值用如下方程式求得 d 释放槽比例 零件厚度撕裂形释放槽是插入折弯和展开零件所需的最小尺寸要求 可选择切口或延伸 39 11 3钣金法兰 11 3 3斜接法兰斜接法兰是针对那些需要在边线进行一定角度连接的模型 在一条或多条边上建立法兰 用户也可以在适当的地方建立释放槽 1 斜接法兰概述 斜接法兰 可将一系列法兰添加到钣金零件的一条或多条边线上 斜接法兰 的生成 必须要绘制法兰草图 斜接法兰的草图是直线段 如图11 26所示 或圆弧段 如图11 27所示 可以包括多条曲线段组成的开环轮廓 圆弧不能与钣金零件厚度边线相切 生成斜接法兰后 系统将自动将厚度链接到钣金零件的厚度 40 11 3钣金法兰 斜接法兰轮廓可用包括一个以上的连续直线段 如L形 草图基准面必须垂直于生成斜接法兰的第一条边线上 用户可以在一系列相切或非相切边线上生成斜接法兰特征 可以指定法兰的等距 而不是在钣金零件的整条边线上生成斜接法兰 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 斜接法兰的样式包括相切边线的斜接法兰形式 如图11 28所示 和非相切边线斜接法兰形式 如图11 29所示 41 11 3钣金法兰 2 斜接法兰创建步骤 1 启动 斜接法兰 命令用户通过以下3种方法启动 斜接法兰 命令 在 钣金 工具栏中单击 斜接法兰 命令按钮 在 钣金 工具条上单击 斜接法兰 命令按钮 依次执行 插入 钣金 斜接法兰 命令按钮 2 选择基准面绘制草图执行 斜接法兰 命令后 弹出如图11 30所示的 斜接法兰 属性面板 42 11 3钣金法兰 3 选定斜接 法兰特征的第一条边线选定斜接 法兰特征的第一条边线后 图形区域中出现斜接法兰的预览 如图11 34所示 在图形区域选择所有斜接的边线 如图11 32所示 在斜接法兰命令激活下 执行以下操作 若要使用不同的折弯半径 而非默认值 清除使用默认半径复选框 然后根据需要设置折弯半径 将法兰位置设置为材料在内 材料在外或折弯向外 参阅折弯位置有关每个选择的说明 要移除邻近折弯的多余材料 选择剪裁侧边折弯复选框 若要使用默认间隙以外的间隙 将间隙距离设置到所需的距离 如有必要 在启始 结束处等距下为部分斜接法兰指定等距距离 设置开始等距距离和结束等距距离 如果用户想使斜接法兰跨越模型的整个边线 将启始和结束处等距数值设置到零 选择释放槽类型 矩形 撕裂形 或矩圆形 如果用户选择了矩形或矩圆形 设定释放槽比例 单击 确定 按钮 43 11 3钣金法兰 4 斜接法兰的草图要求 用户进行斜接法兰草图绘制的时候 需要注意以下要求 草图可包括直线或圆弧 如果使用圆弧生成斜接法兰 圆弧不能与厚度边线相切 圆弧可与长边线相切 或通过在圆弧和厚度边线之间放置一小的草图直线 系统自动将褶边厚度链接到钣金零件的厚度上 可以在一系列相切或非相切边在线生成斜接凸缘特征 可以指定法兰的等距 而不是在钣金零件的整条边线生成斜接法兰 44 11 3钣金法兰 切口缝隙 确定斜接法兰两个相邻边的缝隙大小 开始等距距离 输入值或点击微调按钮设置斜接法兰起始位置去除相应的法兰 如图11 34所示 结束等距距离 输入值或点击微调按钮设置斜接法兰起结束置去除相应的法兰 如图11 35所示 45 11 3钣金法兰 自定义折弯系数 勾选此复选框后 可以在下拉列表中重置折弯系数类型 如图11 36所示 若不勾选该复选框 则默认为前边第一个钣金特征的折弯系数 46 11 3钣金法兰 11 3 4薄壁薄片命令是在钣金零件已有特征基础上创建的特征 其厚度与钣金零件厚度相同 薄片的草图可以是单一闭环 也可以是多重闭环 创建薄壁草图的平面或基准面必须与已有钣金特征法兰厚度方向平行 1 薄片概述同基体法兰 薄壁法兰也是通过以下3种方法启动 在 钣金 工具栏上单击 基体法兰 薄片 按钮 在 钣金 工具条上单击 基体法兰 薄片 按钮 依次执行 插入 钣金 基体法兰 薄片 按钮 47 11 3钣金法兰 2 创建薄片薄片命令是在钣金已有特征基础上创建薄片特征 其厚度与钣金零件厚度相同 生成薄片的草图可以是单一闭环或者多重闭环 绘制草图的面或基准面必须与已有生成薄片的法兰厚度方向平行 1 单一闭环创建薄片下面将通过实例完成从草图到基体法兰 再在基体法兰基础上生成薄片 如图11 37所示 48 11 3钣金法兰 单一闭环创建薄片步骤如下 01新建零件 将其保存 02创建基体法兰草图 选择前视基准面作为绘图平面 在 草图 工具栏中单击 草图绘制 命令按钮 单击 矩形 按钮 采用默认的对角点方式绘制一个矩形 并标注其长宽分别为80mm 50mm 添加矩形的下边线与坐标原点 中点 的几何关系 并单击上边线 在 属性 面板中勾选 作为构造线 复选框 完成后如图11 38所示 49 11 3钣金法兰 03创建基体法兰 单击 钣金 工具栏中的 基体法兰 薄片 命令按钮 在 基体法兰 中设置钣金参数 长出方式为给定深度 并输入深度值为70mm 设置钣金厚度为3mm 折弯钣金3为mm 其余保持默认创建钣金基体法兰 如图11 39所示 50 11 3钣金法兰 04创建薄片草图 选择基体法兰的侧壁表面作为绘图平面 在 草图 工具栏中单击 草图绘制 命令按钮 单击 点 按钮 捕捉到基体法兰上边线的中点 并将点放置在该中点上 采用默认的对角点方式绘制一个矩形 并标注其长宽均为20mm 添加矩形的下边线与创建的点 中点 的几何关系 并单击上边线 在 属性 面板中勾选 作为构造线 复选框 单击 圆 命令按钮 以上边线的中点为圆心 绘制一个跟这个正方形相切的圆 并单击单击 草图 工具栏中的 剪裁 命令按钮 将下半段圆弧剪掉 完成后如图11 40所示 51 11 3钣金法兰 05单闭环草图创建薄片 单击 钣金 工具栏中的 基体法兰 薄片 命令按钮 在 基体法兰 中采用所有默认钣金参数完成单闭环草图创建薄片 如图11 41所示 52 11 3钣金法兰 06至此 完成了单闭环薄壁钣金零件的创建 将其保存 2 多闭环创建薄片下面将通过上个实例完成的零件为实例 创建多重闭环薄壁零件 如图11 42所示 53 11 3钣金法兰 01压缩薄片 打开上个实例创建的钣金零件文件 右击薄片 在弹出的快捷菜单中单击 压缩 命令按钮 将上例中创建的薄片压缩起来 如图11 43所示 54 11 3钣金法兰 02创建多重闭环薄片草图 选择基体法兰的侧壁表面作为绘图平面 在 草图 工具栏中单击 草图绘制 命令按钮 绘制经过基体法兰上边线中点的中心线 并绘制矩形 添加矩形竖直两条边线与中心线对称的几何关系 绘制槽口 并以中心线对中心 镜像 槽口曲线 并标注其尺寸及倒角 完成后如图11 44所示 55 11 3钣金法兰 03生成薄片 单击 钣金 工具栏中的 基体法兰 薄片 命令按钮 在 基体法兰 中采用所有默认钣金参数完成多重闭环草图创建薄片 如图11 45所示 04至此 完成了单闭环薄壁钣金零件的创建 将其保存 56 11 4折弯钣金 绘制的折弯是通过在钣金基体上绘制直线段 通过直线段位置来确定折弯位置 并在绘制的折弯面板中设置相应折弯角度等参数来创建折弯 1 4 1绘制的折弯1 1 1绘制的折弯注意事项绘制的折弯是将钣金平面以折弯线为基准弯曲一个角度 在进行折弯操作时 应注意折弯特征仅能在钣金的平面区域创建 不能跨越到另一个折弯特征 用户在使用 绘制的折弯 命令时需注意以下事项 在草图中只允许使用直线 可为每个草图添加多条直线 折弯线长度不一定非得与用户正折弯的面的长度相同 绘制的折弯特征常与薄片特征一起使用来折弯薄片 57 11 4折弯钣金 1 1 2创建绘制的折弯的步骤1 创建 绘制的折弯 用户要创建 绘制的折弯 步骤如下 01激活 绘制的折弯 命令 02激活 绘制的折弯 命令 用户可以通过以下3种方法来激活 绘制的折弯 命令 单击 钣金 工具栏上的 绘制的折弯 命令 单击 钣金 工具条中的 绘制的折弯 命令 依次执行 插入 钣金 绘制的折弯 命令 03选择 绘制的折弯 命令后 在钣金零件上选择需要生成绘制的折弯的面 在所选的面上绘制直线 退出草图后 信息管理器中将显示 绘制的折弯 面板 如图11 46所示 58 11 4折弯钣金 2 选择钣金零件的面并绘制折弯线选择钣金零件的面 绘制折弯线操作步骤如下 01在图形区域中为固定面选择一个不因为特征而移动的面 02在钣金零件的平面上绘制一条直线段 此外 用户可在生成草图前 但在选择基准面后 选择绘制的折弯特征 当用户选择绘制的折弯特征时 一幅草图将会在基准面上打开 03单击折弯中心线 材料在内 材料在外或折弯向外的折弯位置 04设定折弯角度 如有必要 单击反向 05如想使用默认折弯半径以外的选择 消除使用默认半径复选框然后将折弯半径设定到所需的折弯半径 06使用 绘制的折弯 工具 可以将钣金零件直接进行折弯 在生成 绘制的折弯 特征的时候 首先在需要创建的 绘制的折弯 特征的面上绘制一个草图来定义折弯 可使用绘制的折弯特征在钣金零件中处于折弯状态时将折弯线添加到零件 这可将折弯线的尺寸标注到其外部折叠的几何体 59 11 4折弯钣金 1 1 3绘制的折弯面板参数详解 绘制的折弯 面板参数详解如下 固定面 在此栏中显示所选择固定不动的面 折弯位置 确定绘制的折弯位置 共有4个不同的折弯位置供选择 折弯中心线 材料在内 材料在外 和 折弯在外 选择不同类型的折弯位置 生成的 绘制的折弯 特征不同 如图11 47所示 60 11 4折弯钣金 使用默认半径 勾选此复制选框 边线 法兰的折弯钣金将与基本法兰的折弯半径相等 反之则可以在 折弯半径 中 通过输入值或单击微调按钮 来设置边线 法兰的折弯半径 反向 单击此按钮 可以更改特征的生成方向 如图11 48所示 自定义折弯系数 勾选此复选框 显示折弯系数类型 可以重新设定折弯系数类型 若不勾选此复选框 则默认为前面的折弯系数类型 此处的折弯系数类型与 基本法兰 中的折弯系数类型一样 61 11 4折弯钣金 11 4 2褶边褶边功能是钣金的一个直线边上生成一个褶边 将褶边添加到钣金零件的所选边线上 生成褶边不需要绘制草图 斜接边角被自动添加到交叉褶边上 如果选择多个要添加褶边的边线 则这些边线必需在同一个面上 1 褶边应用场合钣金里的褶边 又叫环边 俗称打死边 褶边主要应用在2mm以下板厚较薄的零件 设计意图有以下两个 加强钣金零件边的强度 褶边后钣金零件的边很光滑 无毛刺 因此不必进行打磨处理 有时 也可以通过在褶边上开孔使其兼做沉头螺钉的沉头孔 2 使用 褶边 命令注意事项添加 褶边 特征时 需要注意以下事项 所选边线必需为直线 斜接边角被自动添加到交叉褶边上 如果选择多个要添加褶边的边线 则这些边线必需在同一个面上 62 11 4折弯钣金 3 创建褶边特征的步骤创建 褶边 特征的一般步骤如下 01用户可通过以下方式来选择 褶边 命令 在命令管理器的 钣金 工具栏单击 褶边 按钮 在 钣金 工具条上单击 褶边 按钮 依次执行 插入 钣金 褶边 命令 02选择 褶边 命令后 在钣金零件上选择需要添加褶边的边线 在选择好边线后指针由变为 在图形区显示褶边特征的方向和长度 信息管理器中将显示 褶边 面板 03单击对话框的 边线 框区域 然后单击钣金零件棱边 可选择多个边 如图11 49所示 63 11 4折弯钣金 4 褶边参数详解褶边相关参数详解如下 边线 在此栏中显示所选择需要生成的褶边特征的边线 反向 单击此按钮 可以更改褶边的生成方向 如图11 50所示 编辑褶边宽度 单击此按钮 可以更改褶边在钣金零件上面的宽度 褶边位置 确定褶边生成的起始位置 其有两个不同的位置供选择 材料在内 和 材料在外 选择不同褶边位置的类型 生成的 褶边 特征也不一样 如图11 51所示 64 11 4折弯钣金 褶边的类型 确定生成褶边的形状 其有4种不同类型的褶边形状 不同的选项生成的褶边形状将不同 如图11 52所示 分别为 闭合 打开 撕裂形 和 滚扎 65 11 4折弯钣金 自定义折弯系数 勾选此复选框 显示折弯系数类型 可用重新设定折弯系数类型 取消其勾选 则默认为之前的折弯系数 此处的折弯系数类型与 基体法兰 中的折弯系数类型相同 自定义释放槽类型 勾选此复选框 显示释放槽类型 可用重新设定释放槽类型 若取消该复选框的勾选 则默认为之前的释放槽类型 11 4 3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 草图必需只包含一条直线 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 1 转折注意事项创建 转折 时的注意事项如下 绘制折弯特征时 草图中只允许是直线段 在每个草图中可添加一条以上的直线段 折弯线长度不一定非得与正折弯的面的长度相同 直线段可用是任意角度 而不必是水平或垂直 66 11 4折弯钣金 2 转折创建步骤创建钣金件 转折 特征步骤如下 01在钣金零件的平面上绘制一条直线段 此外还可在生成草图前 但在选择基准面后 选择绘制的折弯特征 当选择绘制的折弯特征时 一幅草图在基准面上打开 02单击 钣金 工具栏中的 绘制的折弯 按钮 或单击 插入 钣金 绘制折弯 命令 会出现如图11 53所示的 绘制的折弯 面板 67 11 4折弯钣金 3 转折参数详解 转折 特征的参数详解如下 固定面 此选项区中显示所选择的固定面 使用默认半径 勾选此复制选框 边线 法兰的折弯钣金将与基本法兰的折弯半径相等 反之则可以在 折弯半径 中 通过输入值或单击微调按钮 来设置边线 法兰的折弯半径 终止条件 为转折特征设定拉伸的终止条件 其下拉列表框中有如下4种终止方式 给定深度 成形到一顶点 成形到一面 到离指定面的指定距离 这4中终止方式跟前面讲过的 拉伸 特征一样 在此不再介绍 尺寸位置 确定 转折 特征的尺寸位置 其下拉列表框中有如下3种不同类型 外部等距 内部等距 总尺寸 分别如图11 54所示 68 11 4折弯钣金 转折位置 确定转折生成的起始位置 由4种不同的转折位置 分别为 转折中心线 材料在内 材料在外和折弯在外 选择不同的转折位置类型 生成的转折特征也不一样 如图11 55所示 69 11 4折弯钣金 转折角度 用户通过输入角度值或单击微调按钮修改转折角度的值 如图11 56所示分别为60 和120 转折 自定义折弯系数 勾选此复选框 显示折弯系数类型 可以重新设定折弯系数类型 若不勾选此复选框 则默认为前面的折弯系数类型 此处的折弯系数类型与 基本法兰 中的折弯系数类型一样 70 11 4折弯钣金 11 4 4展开和折叠使用展开和折叠工具可在钣金零件中将一个 多个或所有折弯展开或折叠 如果要在具有折弯的零件上添加特征 如实际加工工艺中的钻孔 挖槽或折弯的释放槽等 必需使用展开或折叠将零件展开或折叠 使用绘制折弯特征在钣金零件处于折叠状态时将折弯线添加到零件中 可将折弯线的尺寸标注到其他折叠的几何体中 1 展开创建步骤使用展开特征可在钣金零件中展开一个 多个或所有折弯 对钣金件展开的操作步骤如下 01在钣金零件中 单击 钣金 工具栏中的 展开 按钮 或依次执行 插入 展开 命令 弹出如图11 57所示的 展开 属性面板 71 11 4折弯钣金 02选择特征面作为固定面 选择一个或多个折弯作为要展开的折弯 也可以单击 收集所有折弯 按钮来选择零件中所有合适的折弯 03单击按钮 完成所选折弯的展开 如图11 58所示 72 11 4折弯钣金 2 折叠创建步骤使用折叠特征可在钣金零件中折叠一个 多个或所有折弯 此组合在沿折弯上添加切除时很有用 具体操作步骤如下 01在钣金零件中 单击 钣金 工具栏中的 折叠 按钮 或依次执行 插入 折叠 命令 弹出如图11 59所示的 折叠 属性面板 73 11 4折弯钣金 02选择特征面作为固定面 选择一个或多个折弯作为要展开的折弯 也可以单击 收集所有折弯 按钮来选择零件中所有合适的折弯 03单击按钮 完成所选折弯的展开 如图11 60所示 74 11 4折弯钣金 11 4 5放样折弯使用 放样折弯 命令可以在钣金设计中生成放样折弯 钣金 命令的 放样 与 特征 中的 放样 特征非常相似 所不同在于钣金放样折弯的草图必需是开环 而且只能是两个草图 下面创建放样的折弯 1 放样折弯的特点 放样折弯 特征有如下特点 放样折弯必需是两个草图 且草图为开环 草图中不含锐边线段 两个草图中的轮廓线类型相同 轮廓开口同向对齐以使平板型更准确 两个草图所在绘图平面平行 放样的特征不能被镜像 放样折弯创建步骤生成 放样折弯 特征的操作步骤如下 75 11 4折弯钣金 01生成两个单独的开环轮廓草图 如图11 61所示 76 11 4折弯钣金 02在 钣金 工具栏中单击 放样的折弯 按钮 或者依次执行 插入 钣金 放样的折弯 命令 弹出 放样的折弯属性面板 在图形区域中选择两个草图 确认选择想要放样路径经过的点 查看路径预览 如图11 62所示 77 11 4折弯钣金 03用户可以单击上移按钮或下移按钮调整生成放样折弯的轮廓 如图11 63所示 78 11 4折弯钣金 04为钣金零件设定厚度 用户可单击反向图标反转材料方向 05单击确定按钮 生成放样的折弯 如图11 64所示 用户可修改缺口尺寸 从而使钣金结合处的间隙更小 如图11 65所示 79 11 4折弯钣金 2 放样折弯参数详解激活 放样折弯 命令 选择两个草图后 在图形区域内显示出放样折弯预览 属性面板中将显示参数设置 对属性面板中参数详解如下 信息 在此栏中显示了放样折弯过程中的即时信息 轮廓 在此栏中显示所选择放样折弯需要的两个草图轮廓 厚度 通过输入值或者点击微调按钮设置放样折弯的厚度 上移 下移 选择轮廓框中的一个草图后 单击上移或者下移按钮后 将可用实现两个草图位置的交换 80 11 5钣金成形工具 11 5 1钣金成形概述钣金成形就是对薄板 薄壁型材和薄壁管材等金属毛坯施以外力 使之发生塑性形变或剪断 从而成为具有预期形状和性能的零件加工方法 钣金零件的主要工艺方法就是利用机械加工中常用的各种冷加工 即通过数控剪切机 数控冲床 数控折弯机等设备进行加工 随着产品技术的发展 产品不仅对钣金的形状复杂复杂程度有了更高的要求 而且对其强度 刚度以及抗疲劳 抗腐蚀和耐热等物理化学性能也更为提出了更加严格参数性能指标 因此成形要求钣金零件的主要加工方法除了常用的机械加工方法外 还采用一些独特的成形方法 这些方法的介绍如下 1 橡皮液压成形 橡皮液压成形 向装于容框中的橡皮胎内充高压液体 使之膨胀 从而推动毛料按照模胎的形状形成零件 这样形成的零件准确度高 表面无压痕 橡皮胎是一种通用的柔性凹模 所以在工作台上可以安放多个不同形状的模胎 液压机在一次循环中就能压出多个零件 因而效率高 成本低 这种方法主要用于成形翼肋 隔框等浅弯边零件 所用设备为橡皮囊液压机 2 拉弯成形 先将型材毛料沿长度方向拉伸至屈服极限 然后保持拉力并使毛料按拉弯模的型面弯曲成形 预先的拉伸可以有效地改变弯曲时毛料内部的应力分布 从而提高零件的成形准确度 所用设备为转臂式拉弯机和转台式拉弯机转臂式拉弯机用于成形单向弯曲件 如弯曲角不大于180 的隔框 桁条等 转台式拉弯机不但可以成形单向弯曲件 而且可以成形双向弯曲件和弯曲角为360 的环形框 81 11 5钣金成形工具 3 喷丸成形 利用压缩空气 或高速叶轮 使直径为0 3 2 5毫米的许多钢丸从喷嘴喷出 高速弹流打击毛料的一侧表面 使表面层金属因受挤而面积加大 产生压应力 使毛料向未受弹丸打击的一面弯曲 成为曲面形状 喷丸成形是大型整体壁板的主要成形方法 这种方法能提高零件的疲劳强度 使用的设备和工艺装备比较简单 4 拉形 成形前先用夹钳夹持毛料的纵向端头 横拉 或横向端头 纵拉 然后成形模顶升 与夹钳协调运动进行拉形 使毛料产生弯曲和非均匀的拉伸而逐渐与成形模贴合 这种方法主要用于生产飞机机身和机翼蒙皮 火箭壁板 贮箱的拼焊箱底等大尺寸零件 如图11 66所示 82 11 5钣金成形工具 5 变薄旋压 将毛坯用尾顶块压在心模上 然后使心模带动毛坯旋转 同时使旋压轮沿零件外形母线作进给运动 使毛坯逐点变薄并贴靠于心模上 变薄旋压可改善材料的机械性能 主要用于制造火箭的头锥 贮箱整体箱底 喷管和飞机的头部整流罩 发动机锥筒等 6 落压成形 利用重量很大的锤头和上模从高处下落时产生的冲击力成形 模具简单 一般要经过多次落压 中间用手工修整 落压成形可用构造简单 便于加工的铅 锌模成形复杂形状零件 如飞机舱门 整流包皮和发动机排气管等 能缩短生产准备周期 7 爆炸成形 把烈性炸药爆炸时产生的部分能量通过水或砂等介质传递到板料上 使之高速贴模成形 爆炸成形所用的设备简单 成形零件的精度较高 但生产率低 模具寿命短 主要用于钣金件的胀形 校形和用于尺寸超过一般机床规格的大型零件的成形 8 超塑性成形 超塑性是某些金属材料在一定的温度和变形速率条件下呈现出来的一种状态 单向拉伸时 均匀延伸率可达200 1000 以上 因此 用一道工序就能成形出形状非常复杂的零件 如钛合金气瓶 发动机防热板等 在SolidWorks钣金设计 使用钣金特有的成形工具来进行钣金成形 钣金的成形工具包括标准成形工具和其它工具 钣金成形工具在钣金零件中用作钣金的折弯 伸展 SolidWorks提供了一些成形工具包括 embosses 压凸 extrudedflangs 冲孔 louvers 百叶窗 ribs 压筋 lances 切口 等 用户也可以自己设计成形工具 本节将讲述成形工具的应用 83 11 5钣金成形工具 11 5 2使用成形工具钣金成形工具 可以快速为复杂钣金件成形复杂形状 为用户带来很大的方便 成形工具是用来生成成形特征的独特的零件 使用方法为 单击 任务窗格 中的 设计库 选项卡 在设计库中依次选择 designlibrary formingtools 可以打开5种钣金标准成形工具文件夹 各自对应不同的成形工具 成形工具是用来生成成形特征的独特的零件打开文件夹 选择到合适成形工具后 拖动它们并放置到模型的一个面上 其操作步骤为 拖动它们并放置到模型的一个面上 从特设计树中添加成形工具到钣金件步骤如下 01从特征调色板窗口中将成形工具拖到待成形的模型面上 02根据需要使用 Tab 键改变成形的方向 03松开鼠标放置成形工具 04编辑草图 这包括修复悬空的约束 标注或添加新的尺寸或约束 草图通常完全定义 05添加成形工具到模型中时 不能交互地修改成形特征的形状尺寸 84 11 5钣金成形工具 使用标准成形工具的操作步骤如图11 67所示 85 11 5钣金成形工具 11 5 3编辑成形工具当用户所需成形工具与设计库中的标准成形工具结构相似 可以对系统提供的成形工具进行修改 使其成为适合自己使用的新的成形工具 如图11 68所示 86 11 5钣金成形工具 下面介绍修改标准成形工具的步骤 01打开 箱体底座 零件 在设计树中依次单击展开 DesignLibrary formingtools embosses 文件夹 在 embosses 文件夹单击 dimple 图标 按住左键不放 将其拖至箱体底座零件底面上 在弹出的 成形工具特征 对话框中单击 将向下的凹包变成凸包 单击 确定 按钮 完成成形工具在箱体底座上生成成形特征 如图11 69所示 87 11 5钣金成形工具 02展开钣金标准成形工具目录 双击 打开dimple 凸包 成形工具 如图11 70所示 88 11 5钣金成形工具 03在设计树中编辑草图找到标准成形工具成形部分特征草图 右击 在弹出的快捷菜单中选择 编辑草图 按钮 进入草图绘制环境 如