基于ProE的典型钣金零件的建模与加工模拟

基于Pro/E的典型钣金零件的建模与加工模拟摘要：本次课题完成了Pro/E钣金模型的建立、制造工艺和工序的规划、折弯和冲孔仿真动画的制作。折弯动画是通过对模型折弯角度的修改，结合第三方截图软件进行制作，冲孔动画是通过Pro/E的动画模块进行制作。本文主要阐述了建模和仿真的主要流程，对其中的重点和难点进行了系统分析。模型的建立和仿真动画的制作，完整的模拟了钣金冲孔和折弯的过程。解决了实际生产中用图片和文字描述加工过程的局限性。关键词：钣金，建模，仿真ModelingandProcessingSimulationofTypicalSheetMetalPartsAbstract:thissubjectcompletesthemodelingofPro/Esheetmetal,planningofmanufacturingtechniqueandprocedure,productionofbendingandpunchingsimulatinganimation.BendinganimationisdevelopedbythePro/Eanimationmodule.Thispapermainlyillustratesthemajorprocedureofmodelingandsimulation,andalsomakessystematicalanalysisonthekeyanddifficultpoints.Theestablishmentofmodelanddevelopmentofsimulationanimationcompletelysimulatetheprocessofsheetmetalspunchingandbending,andalsosolvethelimitationofdescribingtheprocessingbypicturesandcharactersinrealproduction.Keyword:SheetMetal,Modeling,Simulation目录1绪论.11.1课题的研究意义.11.2国内外钣金加工研究的现状.11.3本课题主要研究的内容.12钣金冲压工艺设计.32.1冲压的特点.32.2冲压基本工序.32.3零件的冲裁工艺分析.32.4钣金件折弯的工序安排.43建模.63.1第一钣金壁的创建.63.2外部对称附加钣金壁的创建.73.3外部其余附加钣金壁的创建.93.4内部附加钣金壁的创建.113.5冲孔的创建.134仿真动画的制作.174.1折弯仿真.174.1.1创建折弯顺序.174.1.2修改模型草图.184.1.3利用GIF软件进行截图.224.2冲孔仿真.234.2.1建立钣金展开图.234.2.2建立填充模型.244.2.3创建装配图.254.2.4制作仿真动画.265总结.28参考文献.29致谢.3101绪论1.1课题的研究意义随着工业生产和科学技术的发展，市场需求的增加和市场竞争的加剧，以及产品更新换代速度的加快，产品生产正向高质量、低成本、短交货期的方向发展。这就要求机械加工具备更短的加工周期，更低的生产成本和更高的加工质量。钣金加工是机械加工中常见的加工工序，钣金件无论是在工业企业、家用电器、航空航天等领域都有着广泛的用途。同机械加工零件相比，钣金类加工零件具有形状复杂多变，加工精度较低、加工速度快、生产周期短等明显优势。尤其随着CAD/CAM的快速发展，钣金件的设计、加工也在进行着深刻的改革，钣金加工设备已由过去的简单。精度低的半自动化设备进化为全自动化的数控加工设备。钣金件在产品设计生产中的比重也越来越大，成为提升成套产品加工质量和市场竞争力的重要砝码。1.2国内外钣金加工研究的现状华中科技大学丁静对钣金工件折弯工艺进行了深入研究。自主开发了一套钣金工件折弯工艺优化系统。该系统具有弯曲件的三维绘制、旋转操作、工件自动展开、弯曲工序的自动编排及加工模拟等功能。华中理工大学的陈伟栋,陈立平针对钣金零件的特点,对钣金件进行了特征的分类,并采用面向对象的建模技术提出了钣金件的特征类体系和产品特征模型.并根据该模型对钣金零件进行了描述,设计出相应的展开算法.东华大学的金霞，许超，孙庆鸿对钣金类零件特征研究基础上，对实现智能化、自动化钣金CAM的模型表示层、特征及系统结构作了探讨，为发展新一代钣金CADCAM提供了重要的参考。1.3本课题主要研究的内容1本课题主要利用Pro/E软件对典型的钣金零件进行建模，制定工艺流程，并依据工艺流程制作钣金冲孔和折弯的仿真动画，实现钣金的加工模拟。第二章分析了钣金工艺的合理性，制定了工艺流程；第三章简述了建模的流程，对建模过程中的重点和难点进行的分析；第四章简述了利用Pro/E内的钣金模块、装配模块、动画模块制作折弯和冲孔动画的流程，并讲解了其中的重点和难点。图1.1典型钣金零件22钣金冲压工艺设计2.1冲压的特点冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对板料施加压力，使板料在模具里产生变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在常温状态下进行，因此也称为冷冲压。冷冲压是金属压力加工方法之一，它是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成型工程技术。冲压加工的原材料一般为板料，所以也称为板料冲压。冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比，在技术和经济方面有如下特点：冲压件的尺寸精度由模具来保证，所以质量稳定，互换性好；由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的薄壁、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件；冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削金属，所以他不但节能而且节约金属；普通压力机每分钟可生产几十个零件，高速压力机每分钟可生产几百至上千个零件，所以冲压生产是一种高效率的加工方法。2.2冲压基本工序冲压基本工序概况起来可以分为两大类，即分离工序和变形工序。分离工序是指板料按一定的轮廓线分离而得到一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件工序，可分为冲孔、落料、切边等。变形工序是使冲压件在不破坏其完整性的条件下发生塑性变形，转化成所要求的制件形状的工序，可分为弯曲、拉伸、翻孔、翻边、胀形、缩口等。本课题中钣金零件冲压工序制定：落料冲孔弯曲。2.3零件的冲裁工艺分析3冲裁件的工艺性是指冲裁件的材料、形状、尺寸精度等方面是否适应冲裁加工的工艺要求。影响冲裁件工艺性的因素很多，在本节我主要分析课题钣金件的结构形状与尺寸工艺是否合理。钣金展开图，如图2.1所示。对冲裁件的结构形状与尺寸的要求：（1）冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。（2）冲裁件内、外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。如无特殊要求，在各直线或曲线的链接处允许有R0.25t=0.250.5=0.125的圆角过渡，图2.1中钣金件过渡圆弧半径为2，符合要求。（3）冲裁件的形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹槽。对于软钢、黄铜等材料，其宽度b1.5t=1.51=1.5，高碳钢或合金钢等硬材料b2t=21=2，板料厚度t1mm时按1mm考虑，图2.1中钣金件的最小凹槽宽度为3.5，符合要求。悬臂和凹槽长度最大为5b，对于软钢、黄铜等材料，5b=51.5=7.5，高碳钢或合金钢等硬材料5b=52=10，对于图2.1中钣金件折弯后的悬臂长度为9.93，只符合高碳钢等硬材料的要求。（4）为避免工作的变形，冲裁件的最小孔边距不能过小，c（11.5）t=0.50.75，图中最小孔边距为1.4，符合要求。（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以避免冲孔时凸模受水平推力而折断，图2.1中钣金件冲孔时为展平状态，所以不考虑此项要求。（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，冲圆孔时高碳钢或合金钢d1.5t=0.75，图2.1中钣金件最小孔直径为1.2，符合要求。钣金件分析的结果为：没有明显的工艺缺陷，由于内部结构中有悬臂的存在，适合选取较硬的材料，如高碳钢或合金钢进行生产制造。2.4钣金件折弯的工序安排弯曲件的工序安排应根据工件形状的复杂程度、精度高低、生产批量及材料的力学性能等因素综合考虑。合理的弯曲工序安排，工序少、质量高、生产效率高、生产成本低。弯曲件的工序安排原则：（1）形状简单、精度不高的弯曲件，如V形，U形、Z形件等，可以一次弯曲成形。（2）形状复杂的零件，一般需要采用两次或多次弯曲成形。一般先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯的形状。（3）对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高4生产率，可采用多工序的冲裁、弯曲、切断等连续工艺成形。（4）对于单面不对称几何形状的弯曲件，若单个弯曲时毛坯容易发生偏移，可采用成对弯曲成形，弯曲后再切开。折弯工序制定：首先课题钣金件为复杂零件，需要多次成形，需要先弯外角后弯内角，并且前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯的形状。其次钣金件有对称的部分，为了提高生产率对称部分需要同时折弯。如图2.1所示制定的折弯步骤一共有5步：第一个区域包含折弯1折弯2，分别为V形和Z形弯曲件，可一次成型；第二个区域包含折弯3折弯4，分别为V形和U形弯曲件，需要两步成形，先折弯区域3后折弯区域4，这个区域为对称弯曲件，两边同时成型；第三个区域包含折弯5，它是一个混合型折弯，可以看成一个V形和一个U形折弯，分两步成型。图2.1钣金折弯部分标注图53建模如果想要对钣金件做全面的分析，建立模型是必不可少的一步工作，建立模型可以把图纸中无法表现的细节以3D形式完整表现出来，使技术人员可以直观的了解所加工零件，方便未知尺寸的测量。在本章我主要讲述利用Pro/E钣金模块对课题钣金件进行建模的过程，以及软件主要按钮的功能说明。建模过程的说明中，会插入面板功能和窗口功能的说明。为了对建模重点和难点分析，会插入一些图片进行讲解。3.1第一钣金壁的创建（1）新建一个钣金模块：打开pro/ENGINREERWildfire5.0，在工具栏中找到新建选项并点击，在弹出的新建对话框中有两个选项组，在类型选项组中选择“零件”选项，在子类型选项组中选择“钣金件”选项，在“名称”文本框中输入文件名，确认“使用缺省模板”复选框中打了勾号，点击确定按钮。（2）设置显示模式：为了配合之后的讲解需要对钣金的显示模式进行选择，在工具栏中，有四种钣金件的显示模式，分别为线框模式，隐藏线模式，消隐模式和着色模式。这几种模式中前三种显示钣金件的框架，能区别钣金的正反面，正面为白色线框，反面为绿色线框。着色模式与前三种不同，显示实体钣金件，没有正反面的标识。为了配合之后的讲解需要选择前三种模式的其中一种。（3）创建平整类型的第一钣金壁：平整钣金壁是一个平整的薄板，在创建这类钣金壁时，需要先绘制钣金壁的正面轮廓草图，草图必须为封闭的线条，然后给定钣金厚度即可。点击工具栏中的“插入”选项，在子菜单中依次选择“钣金件壁”“分离的”“平整”命令或点击钣金工具栏中“分离的平整壁”创建按钮。定义草绘平面，在绘制区域中右击，选择“定义内部草绘”命令；选择TOP基准平面作为草绘平面；选取RIGHT基准平面作为参照平面；方向为“右”单击“草绘”按钮。绘制截面草图，进入草绘环境后，点击草绘工具栏中的“矩形”按钮，在第四象限创建以RIGHT平面和FRONT平面的交点为起点，长为37，宽为45的矩形，需要注意的是图纸给定的长度为636，在后期附加钣金壁时，需要考虑折弯半径的问题，两侧各加一个折弯半径0.5，实际尺寸为37。完成绘制后，单击完成按钮。在平整操控板中输入钣金壁的厚度0.5，并按回车键，单击操控板中的“预览”按钮，预览所创建的钣金壁特征，然后单击操控板中的完成按钮，完成第一钣金壁的创建。图3.1钣金建模步骤图3.2外部对称附加钣金壁的创建（1）创建法兰附加钣金壁1：法兰附加钣金壁是一种可以定义其侧面形状的钣金薄壁，其壁厚与主钣金壁相同，在创建法兰附加钣金壁时，需要在现有的钣金壁上选取某条边线作为附加钣金壁的附着边，其次需要定义其侧面形状和尺寸等参数。在第一钣金壁上进行链接。方法一，在钣金工具栏中单击“创建法兰壁”按钮；方法二，选择下拉菜单“插入”“钣金件壁”“法兰”命令。注意在之后的法兰附加壁创建中，都以方法一为例进行讲解。第一步，7设置法兰壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，可设置法兰壁的侧面形状，选择“用户定义”。第二步，选择法兰壁的附着边，为了保证模型与图纸数据一致，选择长度为45的“绿色”边线为附着边；第三步，定义草绘平面，点击操控板中的“形状”选项；在窗口中选择“草绘”命令；选择“薄壁端”作为草绘平面；单击“草绘”按钮。第四步，绘制图形，点击草绘工具栏中的直线创建按钮，以草绘中心点为起点绘制与水平中心线重合的长度为2.5的直线，并点击草绘工具栏下方的完成按钮退出草图。第五步设置法兰壁操控板选项，操控板第二第三个选项中可以设置附加壁两个方向的长度，保持默认即可；操控板第四个选项可切换薄壁的厚度方向，为了保证第一钣金壁尺寸正确，需要切换至靠外的方向；操控板第五第六个选项可以设置折弯半径和标注方向，折弯角度输入0.5，标注方向选择内侧。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成法兰附加钣金壁1的创建。图3.2附加法兰壁2、4的草图（2）创建法兰附加钣金壁2：在法兰壁1的末端进行链接。在钣金工具栏中单击“创建法兰壁”按钮。第一步，设置法兰壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“用户定义”。第二步，选择法兰壁的附着边，图纸中法兰壁2中的圆弧部分标注为内侧半径，所以应该选择“绿色”边线为附着边；第三步，定义草绘平面，点击操控板中的“形状”选项；在窗口中选择“草绘”命令；选择“薄壁端”作为草绘平面；单击“草绘”按钮。第四步，绘制图形，点击草绘工具栏中的“3点/相切端”圆弧创建按钮，以这种方式创建圆8弧，首先定义圆弧的两个端点，然后定义圆心点。如图3.2所示，第一个端点选择草绘中心点，第二个端点和圆心点选择在垂直中心线上，创建完后修改半径尺寸为4；点击草绘工具栏中的直线创建按钮，以圆弧第二个端点为起点，绘制与圆弧相切的长度为5的直线，并点击草绘工具栏下方的完成按钮退出草图。第五步设置法兰壁操控板选项，操控板第二第三个选项，保持默认即可；为了保证法兰壁1长度正确，操控板第四个选项需要切换至靠外的方向；在操控板第五第六个选项中输入折弯角度0.5，选择标注方向为内侧。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成法兰附加钣金壁2的创建。（4）创建法兰附加钣金壁3、4：法兰壁3和法兰壁4是法兰壁1和法兰壁2的对称钣金壁，创建方法和草图也完全相同。3.3外部其余附加钣金壁的创建（1）创建法兰附加钣金壁5：在第一钣金壁上进行链接。在钣金工具栏中单击“创建法兰壁”按钮。第一步，设置法兰壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“用户定义”。第二步，选择法兰壁的附着边，为了保证模型与图纸数据一致，选择长度37的“绿色”边线为附着边。第三步，定义草绘平面，点击操控板中的“形状”选项；在窗口中选择“草绘”命令；选择“薄壁端”作为草绘平面；单击“草绘”按钮。第四步，绘制图形，点击草绘工具栏中的直线创建按钮，以草绘中心点为起点绘制与垂直中心线距离为5，角度为60的斜线，并点击草绘工具栏下方的完成按钮退出草图。第五步，设置法兰壁操控板选项，操控板第二第三个选项，保持默认即可；为了保证第一钣金壁长度正确，操控板第四个选项需要切换至靠外的方向；在操控板第五第六个选项中输入折弯角度0.5，选择标注方向为内侧；点击操控板中的“止裂槽”选项，在止裂槽类别选项组中选择“折弯止裂槽”选项，取消“单独定义每侧”复选框中的勾号，在类型下拉菜单中选择“扯裂”选项。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成法兰附加钣金壁5的创建。9（2）创建法兰附加钣金壁6：在法兰壁5的末端进行链接。在钣金工具栏中单击“创建法兰壁”按钮。第一步，设置法兰壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“用户定义”。第二步，选择法兰壁的附着边，为了使草绘与图纸中尺寸约束一致，选择的“白色”边线为附着边方便草绘。第三步，定义草绘平面，点击操控板中的“形状”选项；在窗口中选择“草绘”命令；选择“薄壁端”作为草绘平面；单击“草绘”按钮。第四步，绘制图形，点击草绘工具栏中的直线创建按钮，以草绘中心点为起点绘制如图3.3所示与水平中心线角度为30，与第一钣金壁距离为15的斜线，点击草绘工具栏下方的完成退出草图。第五步，设置法兰壁操控板选项，操控板第二第三个选项，保持默认即可；为了保证法兰壁5的长度正确，操控板第四个选项需要切换至靠外的方向；在操控板第五第六个选项中输入折弯角度0.5，选择标注方向为内侧。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成法兰附加钣金壁6的创建。图3.3附加法兰壁6的草图（3）创建平整附加钣金壁1：在创建平整类型的附加钣金壁时，需要先在现有钣金壁上选取某条边线作为附加钣金壁的附着边，其次需要定义平整壁的正面形状和尺寸，给出平整附加壁与主钣金壁间的夹角。在法兰壁6的末端进行链接。方法一，在钣金工具栏中单击“创建平整壁”按钮；方法二，选择下拉菜单“插入”“钣金件壁”“平整”命令。注意在之后的平整附加壁创建中，都以方法一为例进行讲解。第一步，设置平整壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“矩形”。第二步，选择平整壁的附着边，为了保10证模型与图纸数据一致，选择“绿色”边线作为附着边。第三步，设置平整壁操控板选项，点击操控板中的“形状”选项，在系统弹出的界面中分别输入7.0、-10.0、-10.0，并分别按回车键；点击操控板中的“止裂槽”选项，取消“单独定义每侧”复选框中的对勾，在类型下拉菜单中选择“长圆形”，深度值输入“至折弯”，宽度值输入0.5；操控板第二个选项设置薄壁角的值，输入角度90；操控板第三个选项可切换薄壁的厚度方向，设置为了保证平整壁位置与图纸相同，需要切换至靠内的方向；操控板中第四第五个选项设置折弯半径和标注方向，折弯角度输入0.5，标注方向选择内侧；在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成平整附加钣金壁1的创建。图3.4拉伸1的草图3.4内部附加钣金壁的创建（1）创建拉伸1：钣金切削与实体切削都是在钣金件上切除材料，它们的区别如下：若使用钣金切削，在操控板中按下“STM”按钮，若使用实体切削，在操控板中单击“STM”按钮，确认操控板的“STM”按钮处于弹出状态。当草绘平面与钣金面平行时，二者没有区别；当草绘平面与钣金面不平行时，二者有很大的不同。钣金切削是将截面草图投影至模型的绿色或白色面，然后垂直于该表面去除材料，形成垂直孔，实体切削的孔是垂直于草绘平面去除材料，11形成斜孔。创建方法一，在钣金工具栏中单击“拉伸”按钮；方法二，选择下拉菜单“插入”“拉伸”命令，注意在之后的平整附加壁创建中，都以方法一为例进行讲解。第一步，先确认“实体”类型按钮被按下，然后确认操控板中的“切削”按钮和“AMT切削”选项按钮被按下。第二步，定义草绘平面，在绘制区域中右击，选择“定义内部草绘”命令，选取第一钣金壁的“正面”作为草绘平面，确认图中箭头指向为特征的创建方向，方向为“右”单击“草绘”按钮。第三步，绘制截面草图，进入草绘环境后选取如图3.4虚线所示的第一钣金壁的两条互相垂直的边线作为草绘参照，绘制如图3.4所示草图，完成绘制后，单击“完成”按钮。第四步，定义切削深度，在操控板中选择深度类型“穿过所有”，在操控板中选择材料的移除方向类型“将特征切削至钣金件绿色面所在侧”。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成拉伸1的创建。（2）创建平整附加钣金壁2：在拉伸1中靠近折弯处的短边上进行链接。第一步，设置平整壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“矩形”。第二步，选择平整壁的附着边，选择拉伸1短边的“白色”边线作为附着边。第三步，设置平整壁操控板选项，点击操控板中的“形状”选项，在系统弹出的界面中分别输入1.0、-3.5、-3.5，并分别按回车键；操控板第二个选项设置薄壁角的值，输入角度0；操控板第四第五设置折弯半径和标注方向，折弯角度输入0.5，标注方向选择内侧；在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成平整附加钣金壁2的创建。（3）创建法兰附加钣金壁7：在平整壁2的末端进行链接。在钣金工具栏中单击“创建法兰壁”按钮。第一步，设置法兰壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“用户定义”。第二步，选择法兰壁的附着边，为了使草绘与图纸中尺寸约束一致，选择的“白色”边线为附着边。第三步，定义草绘平面，点击操控板中的“形状”选项；在窗口中选择“草绘”命令；选择“薄壁端”作为草绘平面；单击“草绘”按钮。第四步，绘制图形，点击草绘工具栏中的直线创建按钮，创建第一条直线，以草绘中心点为起点在第二象限绘制一条与水平中心线夹角为30度的直线；创建第二条直线，以上一条直线的终点为起点绘制一条与水平中心线平行的直线。点击草绘工具栏中的“圆形倒角”创建按钮，并分别点击两条直线。创建定义尺寸，点击草绘工具栏12中的“法向”按钮，点击第一条直线和水平中心线，然后点击鼠标中键输入角度值30；点击第二条直线与圆弧相接的端点和垂直中心线，然后点击鼠标中键输入长度值8；点击第二条直线本身，再点击鼠标中键输入长度值10；点击圆弧本身，再点击鼠标中间输入半径值2；点击草绘工具栏下方的完成退出草图。创建完成的草图如图3.5所示。第五步，设置法兰壁操控板选项，操控板第二第三个选项，保持默认即可；为了保证平整壁2的长度正确，操控板第四个选项需要切换至靠外的方向；在操控板第五第六个选项中输入折弯角度0.5，选择标注方向为内侧。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成法兰附加钣金壁7的创建。图3.5附加法兰壁7的草图（4）创建平整附加钣金壁3：在法兰壁7的末端进行链接。第一步，设置平整壁形状，在操控板第一个选项的下拉列表中，选择“矩形”。第二步，选择平整壁的附着边，为了保证模型与图纸数据一致，选择“白色”边线作为附着边。第三步，设置平整壁操控板选项，点击操控板中的“形状”选项，在系统弹出的界面中分别输入3.6、0.0、0.0，并分别按回车键；操控板第二个选项设置薄壁角的值，输入角度90；操控板第三个选项可切换薄壁的厚度方向，为了保证平整壁位置与图纸相同，需要切换至靠内的方向；操控板第四第五设置折弯半径和标注方向，折弯角度输入0.5，标注方向选择内侧；在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成平整附加钣金壁3的创建。133.5冲孔的创建（1）创建展平特征：在钣金设计中，可以用钣金命令将三维的折弯钣金件展平为二维的平面薄板。展平钣金的主要目的是创建冲孔；钣金展平后，可更容易地了解如何剪裁薄板以及各部分尺寸；钣金展平对于钣金的下料和钣金工程图的创建十分有用。创建方法一，选择下拉菜单“插入”“折弯操作”“展平”命令；方法二，在工具栏中单击“展平创建”按钮。在弹出的展平选项菜单中，选择“常规”“完成”命令；选取固定边，在“选取当展平/折弯回去时保持固定的平面或边”的提示下，选择“第一钣金面”的正面作为固定面；确定要展平的区域，在展平选取菜单中，选择“展平全部”“完成”命令；单击信息对话框中的“确定”按钮，完成展平特征的创建。（2）创建圆倒角：根据图纸要求，需要在钣金件的10个拐角处创建圆倒角。点击“插入”下拉菜单中的“倒圆角”选项，在操控板中输入恒定半径倒圆角的值2.0；按住Ctrl键选择法兰壁2、4、6，平整壁1、3厚度方向的拐角边线。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成圆倒角的创建。图3.6拉伸2的草图14（3）创建拉伸2：在展平后的法兰壁7上创建拉伸特征。第一步，先确认“实体”类型按钮被按下，然后确认操控板中的“切削”按钮和“AMT切削”选项按钮被按下。第二步，定义草绘平面，在绘制区域中右击，选择“定义内部草绘”命令，选取第一钣金壁的“正面”作为草绘平面，确认图中箭头指向为特征的创建方向，方向为“右”单击“草绘”按钮。第三步，绘制截面草图，进入草绘环境后选取如图3.6虚线所示的平整壁3的两条互相垂直的边线作为草绘参照，绘制如图3.6所示截面草图，完成绘制后，单击“完成”按钮。第四步，定义切削深度，在操控板中选择深度类型“穿过所有”，在操控板中选择材料的移除方向类型“将特征切削至钣金件绿色面所在侧”。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成拉伸2的创建。15（4）创建拉伸3：在展平后的法兰壁5和法兰壁6上创建拉伸特征。第一步，先确认“实体”类型按钮被按下，然后确认操控板中的“切削”按钮和“AMT切削”选项按钮被按下。第二步，定义草绘平面，在绘制区域中右击，选择“定义内部草绘”命令，选取第一钣金壁的“正面”作为草绘平面，确认图中箭头指向为特征的创建方向，方向为“右”单击“草绘”按钮。第三步，绘制截面草图，进入草绘环境后选取如图3.6虚线所示的法兰壁6的两条互相垂直的边线作为草绘参照，点击草绘工具栏中的“圆心和点”按钮，直径为4的大圆，移动鼠标指针，创建圆心垂直对齐的直径为1.6的小圆；在草绘工具栏中点击“矩形”按钮，以小圆的直径为宽，两圆心间的距离为长创建矩形；点击草绘工具栏中的“删除段”按钮，删除多余线段；点击草绘工具栏中的“法向”按钮创建定义尺寸，如图3.7所示。完成绘制后，单击“完成”按钮。第四步，定义切削深度，在操控板中选择深度类型“穿过所有”，在操控板中选择材料的移除方向类型“将特征切削至钣金件绿色面所在侧”。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成拉伸3的创建。图3.7拉伸3的草图（5）创建拉伸4：在展平后的法兰壁5和法兰壁6上创建拉伸特征。第一步，先确认“实体”类型按钮被按下，然后确认操控板中的“切削”按钮和“AMT切削”选项按钮被按下。第二步，定义草绘平面，在绘制区域中右击，选择“定义16内部草绘”命令，选取第一钣金壁的“正面”作为草绘平面，确认图中箭头指向为特征的创建方向，方向为“右”单击“草绘”按钮。第三步，绘制截面草图，进入草绘环境后选取如图3.8四条虚线所示的边线和平整壁1上的两个圆倒角作为草绘参照，首先绘制平整壁1上的两个圆形，点击草绘工具栏中的“圆心和点”按钮，点击参照圆心，绘制直径为1.2的圆；接下来绘制法兰壁2和法兰壁4上的四个圆形，点击草绘工具栏中的“圆心和点”按钮，创建如图3.8中左右两侧的四个圆形，每个圆形距离最近水平参照的距离都为5，距离最近垂直参照的距离都为2.5，并且大小相同都为1.2。完成绘制后，单击“完成”按钮。第四步，定义切削深度，在操控板中选择深度类型“穿过所有”，在操控板中选择材料的移除方向类型“将特征切削至钣金件绿色面所在侧”。在操控板中单击“预览”按钮，预览所创建特征；确认无误后，单击绿色对勾完成拉伸4的创建。图3.8拉伸4的草图174仿真动画的制作4.1折弯仿真制作折弯仿真的主要思路是修改钣金件各部分的折弯角度，通过截图的方式制作成动画。根据弯曲件的工序安排原则：复杂零件的多次折弯，一般先弯外角，后弯内角。所以我制定的折弯顺序为：平整壁1凸缘5、6凸缘2、4凸缘1、3平整壁3凸缘7。这里出现的“凸缘”一词是建模章节中“法兰壁”的意思。仿真动画制作的主要难点：建模阶段创建的草图在制作仿真动画时无法使用，需要对尺寸约束进行修改；钣金零件在展平状态下修改角度后，只有数据会改变，折弯形态没有变化，所以需要在折弯形态下进行角度的修改；修改折弯角度并再生后，视图大小不好控制，需要调整截图窗口到合适的位置。4.1.1创建折弯顺序首先开始第一步的准备工作，创建出各部分的独立折弯，然后全部设置为隐含，选择需要显示的折弯步骤，这样就解决了展平后修改角度不显示的问题。在建模章节中折弯回去只有一个步骤，这里我们需要把这一步删除，然后修改为六个步骤，这六个步骤都需要按以上制定的折弯顺序创建。值得注意的是在创建的过程中每一次都选第一钣面作为固定的平面，并且要把“折弯回去全部”修改为“折弯回去选取”。（1）创建第一个“折弯回去”为平整壁1的折弯区域，选取的平面的是平整壁1与凸缘6之间的一个窄的矩形区域。（2）创建第二个“折弯回去”为凸缘5和凸缘6的折弯区域，需要选取的平面是凸缘6与凸缘5之间的窄的矩形区域，以及凸缘5与第一壁之间的窄矩形区域。（3）创建第三个“折弯回去”为凸缘2和凸缘4的折弯区域，需要选取的平面是如图4.1所示两个宽的红色区域和两个窄的红色的矩形区域。（4）创建第四个“折弯回去”为凸缘1和凸缘3的折弯区域，需要选取的平面是与第一钣金壁左右两侧相邻的两个窄的矩形区域。18（5）创建第五个“折弯回去”为平整3的折弯区域，需要选取的平面是平整壁3和凸缘7之间一个窄的矩形区域。（6）创建第6个“折弯回去”为凸缘7的折弯区域，需要选取的平面是最后的两个一宽一窄的矩形区域。图4.1第三个“折弯回去”需要选择的平面4.1.2修改模型草图接下来进入第二步的准备工作，把之前创建的六步“折弯回去”设置为显示，找到修改角度后的折弯显示错误部分，修改其草图和尺寸约束，使该折弯部分能够达到其应有的折弯效果，并且不能出现图形的缺失。接下来我们开始分析各部分模型在修改折弯角度后是否存在问题。（1）修改平整壁1的折弯角度：将平整壁1的折弯角度修改为0度到90度之间的任意几个数值后并再生，角度发生了相应的改变，图形没有出现错误或缺失的情况，原草图可用。（2）修改凸缘6的折弯角度：将凸缘6的折弯角度修改为30度到90度之间的任意几个数值后并再生，随着折弯角度数值的不断增大，钣金的长度也不断变19长，出现了明显的错误。需要对该附加钣金壁的草图进行修改。我们先对原草图进行分析，该草图创建时的定义尺寸为图纸给定的如图4.2中尺寸15，该尺寸为图中凸缘6到第一钣金壁之间的横向距离。当折弯角度在30度到90度之间不断增大时,受到此尺寸约束的影响，该尺寸始终为两点之间的直线距离，但是随着修改角度不断增大，导致草绘直线中一个端点不断上移，所以凸缘6的长度在此角度变化的区间里不断伸长。我们需要删除原尺寸约束并定义新的尺寸约束为凸缘6的长度，也就是草图中所绘直线的长度。修改草图时需要注意的是折弯角度的定义尺寸设置为随着角度的增加，钣金壁向平整趋势变化的一侧。定义尺寸修改完成后再次重复角度的修改工作，此次修改后角度发生了相应的改变，图形没有出现错误，说明修改后的草图可用。图4.2凸缘5和凸缘6需要修改的定义尺寸（3）修改凸缘5的折弯角度：将凸缘5的折弯角度修改为30度到90度之间的任意几个数值后并再生，随着折弯角度数值的不断增大，钣金的长度也不断变长，在90度时显示再生失败，出现了明显错误。需要对该附加钣金壁的草图进行修改。我们先对原草图进行分析，该草图创建时的定义尺寸为图纸给定的如图4.2中尺寸5，该尺寸为图中凸缘5到第一钣金壁之间的纵向距离。出现错误的形式与凸缘6修改前相似，当折弯角度在30度到90度之间不断增大时,受到此尺寸约束的影响，该尺寸始终为两点之间的直线距离，但是随着修改角度不断增大，导致草绘直线中一个端点不断上移，所以凸缘5的长度在此角度变化的区间里不断伸长。我们也需要删除原尺寸约束，创建新的尺寸约束为凸缘5的长度，也就是草图中所绘直线的长度。修改草图时需要注20意的是，折弯角度的定义尺寸设置为随着角度的增加，钣金壁向平整趋势变化的一侧。定义尺寸修改完成后再次重复角度的修改工作，此次修改后角度发生了相应的改变，图形没有出现错误，说明修改后的草图可用。（4）修改平整壁3的折弯角度：将平整壁3的折弯角度修改为0度到90度之间的任意几个数值后并再生，角度发生了相应的改变，图形没有出现错误或缺失的情况，原草图可用。图4.3凸缘7修改定义尺寸后的草图（5）修改凸缘7的折弯角度：凸缘7有两个需要折弯的角度，分别为30度到90度和90度到0度的折弯，改变数值后图形出现明显问题，需要对草图进行修改。其中一个角度尺寸没有没有标出。我们先进入草图，草绘由一条直线一个圆弧和一条斜线3部分组成。第一步修改直线的尺寸约束，删除原有定义尺寸，创建一个该直线与第一钣金壁成90度角的定义尺寸，并删除水平约束，然后建立一个该直线长度的尺寸约束。修改草图时需要注意的是，折弯角度的定义尺寸设置为随着角度的减小，钣金壁向平整趋势变化的一侧。第二步修改圆弧的尺寸约束，删除原定义尺寸，修改为该半圆的圆弧长度，依次点击圆弧两个端点，再点击该圆弧，之后中键选择创建位置。第三步修改斜线的定义尺寸，建立一个该斜线长度的尺寸约束。修改后草图如图4.3所示。21（6）修改凸缘1和凸缘3的折弯角度：由于凸缘1与凸缘3为对称附加钣金壁，所以我在这里以凸缘1为例进行说明。建模时草绘直线默认为水平约束并没有设置角度，所以这里不能直接对折弯角度进行修改，我们需要进入原草图，创建一个该直线与第一钣金壁之间的一个90度的定义尺寸，并删除原水平约束。与之前不同的是，修改草图时折弯角度的定义尺寸设置为随着角度的增加，钣金壁向弯曲趋势变化的一侧。将凸缘1的折弯角度修改为0度到90度之间的任意几个数值后并再生，角度发生了相应的改变，图形没有出现错误或缺失的情况，修改后的草图可用。图4.4凸缘2修改定义尺寸后的草图（7）修改凸缘2和凸缘4的折弯角度：由于凸缘2与凸缘4为对称附加钣金壁，所以我在这里以凸缘2为例进行说明。草绘图形由一个半圆和一条直线构成，建模时没有对角度进行设置，不能直接对定义尺寸进行修改，我们需要进入原草图。首先修改直线的尺寸约束，删除原定义尺寸，并建立一个该直线长度的尺寸约束，点击该直线后点击鼠标中键，必须由这种方法创建，否则修改角度时会出现错误。直线的角度就是折弯角度，创建一个该直线与凸缘1之间的90度的定义尺寸，定义尺寸设置为随着角度的减小，钣金壁向平整趋势变化的一侧。这里需要删除的约束是如图4.4所示粗线框出的点约束。接22下来修改半圆的尺寸约束，需要把原尺寸约束删除，创建一个该半圆的圆弧长度，修改后草图如图4.4所示。将凸缘2的折弯角度修改为0度到90度之间的任意几个数值后并再生，角度发生了相应的改变，图形没有出现错误或缺失的情况，修改后的草图可用。4.1.3利用GIF软件进行截图完成模型草图的修改后，所有准备工作都完成了，进入动画制作阶段。为了保证工序的正确，我们需要按照制定好的折弯工序进行动画制作：平整壁1凸缘5、6凸缘2、4凸缘1、3平整壁3凸缘7。为了保证动画可以达到仿真的效果，每次折弯角度不宜过大，这里我选择每10度截图一次，效果良好。（1）平整壁1的动画制作：首先把截图速度设置为每秒一帧，并把所有折弯回去选项设置为隐含，点击开始接截一帧并点击暂停，把第一个“折弯回去”选项设置为显示，然后把折弯角度依次从10度到90度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。（2）凸缘5和凸缘6的动画制作：把第二个“折弯回去”选项设置为显示，由于工艺要求，凸缘5和凸缘6的角度需要同时修改，把折弯角度依次从80度到30度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。（3）凸缘2和凸缘4的动画制作：把第三个“折弯回去”选项设置为显示，由于凸缘2和凸缘4是对称的附加钣金壁，所以它们的角度需要同时修改，把折弯角度依次从80度到30度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。（4）凸缘1和凸缘3的动画制作：把第四个“折弯回去”选项设置为显示，由于凸缘1和凸缘3是也是对称的附加钣金壁，所以它们的角度需要同时修改，把折弯角度依次从90度到10度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。（5）平整壁3的动画制作：把第五个“折弯回去”选项设置为显示，把折弯角度依次从90度到10度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。23（6）凸缘7的动画制作：把第六个“折弯回去”选项设置为显示，在此步中有两个折弯角度需要修改，并要求同时修改，其中一个折弯尺寸由90度到30度每隔10度修改一次，另一个折弯尺寸由10度到90度每隔10度修改一次，每次修改完后都需要截一帧并点击暂停。4.2冲孔仿真冲孔仿真的制作思路与折弯仿真不同，不借助第三方截图软件，而是直接用Pro/E内部的动画制作模块进行制作。首先需要创建一个展开后的钣金工程图，测量需要的尺寸后，分别新建与主模型展平后对应孔位的填充模型，并且需要保证与外轮廓形状尺寸相同，创建完成后独立保存。然后新建一个装配图，把建立的元件装配到一起，形成一块完整的钣金。最后利用Pro/E的动画模块完成制作。4.2.1建立钣金展开图为了创建尺寸合适的填充模型，需要测得主模型中孔和边缘的精确尺寸和相对位置。我采用的方法是建立钣金的工程图，测量需要的尺寸，以下是钣金展开图的创建流程。（1）创建钣金的平整状态:首先打开主模型文件，选择下拉菜单“编辑”“设置”命令。在弹出的钣金设置菜单中选择“平整状态”命令，并在平整状态菜单中选择“创建”命令。在系统的提示下，单击对勾按钮，接受系统默认的平整状态名称SM_EXTRUDE_RELIEF_FLAT1。在弹出的零件状态菜单中选择“全部成形”命令。在系统提示下选取第一钣金壁的正面为固定面。单击信息对话框中的“预览”按钮，预览所创建的平整状态，然后单击“确定”按钮。（2）创建钣金工程图：单击工具栏中的“新建”按钮，在弹出对话框中的类型区域选择“绘图”按钮，输入文件名，取消“使用缺省模板”复选框中的勾号，然后点击确定按钮。选取适当的工程图模板和图框格式，在弹出的“新制图”对话框中，在“指定模板”区域选择“空”按钮，在“方向”区域选择图纸的方向为“横向”，在“大小”区域选择图纸的标准大小为A2，单击确定按钮。24在弹出的“选取实例”对话框中，选取该零件模型的含展平特征的选项SM_EXTRUDE_RELIEF_FLAT1,然后单击“打开”按钮。（3）创建主模型展开图：在绘图区右击，选择插入普通视图命令。在系统“选取绘制视图的中心点”的提示下，在屏幕图形区选择一点，此时系统弹出“绘图视图”对话框。定义视图方向，在对话框的“模型视图名”区域选择TOP方向，然后单击“应用”按钮。设置比例，在对话框的“类别”区域选择比例选项，然后选中“定制比例”按钮，再输入比例值2.0。单击对话框中的确定按钮，完成展开图的创建。（4）测量展开图的尺寸：单击工具栏中的“注释”选项，单击菜单中的“显示模型注释”按钮，创建部分尺寸，然后单击菜单中的“尺寸”按钮，创建其余尺寸。4.2.2建立填充模型我们一共要创建4个填充模型，分别为拉伸2和拉伸3的填充模型；拉伸4的填充模型;拉伸5的填充模型；钣金轮廓的填充模型。4个填充模型分别创建，坐标系选择和钣金厚度需要与主模型一致。为了增强对比度所有填充模型颜色要与主模型有区别。图4.5拉伸2和拉伸3的填充模型25（1）创建拉伸2和拉伸3的填充模型：新建一个钣金模块，点击平整壁创建，钣金厚度输入0.5，在绘制区域中右击，在弹出的对话框里选择“定义内部草绘”，草绘平面选择TOP，参照选择RIGHT平面，方向为右。进入草图后，绘制与拉伸2和拉伸3形状尺寸相同的图形，它们之间的有相对位置要求，未知尺寸可以在事先建好的工程图中测量。在绘制拉伸2的填充图形时需要注意，图形不包含已有钣金壁，只做它的填充部分，完成后点击保存，如图4.5所示。（2）创建拉伸4的填充模型：新建一个钣金模块，点击平整壁创建，钣金厚度输入0.5，在绘制区域中右击，在弹出的对话框里选择“定义内部草绘”，草绘平面选择TOP，参照选择RIGHT平面，方向为右。进入草图后，绘制与拉伸4形状尺寸相同的图形，完成后点击保