proewildfire钣金设计基础

1、Pro/ENGINEER培训,钣金设计基础部分,一、钣金基础,1.1. 钣金件设计的基本概念： 钣金件事一类特殊的零件，具有基本均匀的厚度，是通过剪床、冲床、 折床等加工设备或工具对平整的薄板加工而成。即钣金加工指根据薄板材料 的可塑性，利用各种钣金加工机械和工具，制造出所需的薄板零件形状。 钣金加工一般成为冷冲压，可以通过模具实现钣金的分离和塑性变形， 具有易实现自动化，生产效率高的特点。 钣金加工工艺一般分为落料、冲孔、成形等。 钣金的加工工艺传统的方式，以粗放展开加工并结合机械切削为特点， 存在着工艺复杂、效率低、浪费材料及品质差等缺点；现代钣金加工工艺， 基于现代冷冲压技术工艺，以精确

2、的展开加工、零机械切削为特点，具有工 艺简化、效率高、品质好、适合标准化生产等诸多优点。,一、钣金基础,1.2 Pro/Engineer钣金件设计模式简介： Pro/Engineer提供了专业的钣金设计模块Pro/Sheetmetal，专门用于钣 金的设计工作。 Pro/Sheetmetal两种创建钣金件模式：一种为新建模式，另一种为组件模式。,一、钣金基础,1.2.1 Pro/Engineer钣金件设计模式界面： 主要有标题栏、菜单栏、各种工具栏、导航区、信息区等部分组成；用 户可以根据自己的操作习惯与喜好定制操作界面，方法：从菜单栏中选择“ 工具” “定制屏幕命令”，打开“定制”对话框进行

3、设置。,一、钣金基础,1.2.2 钣金件的显示与生成方式： Pro/E中钣金件具有驱动曲面（简称驱动面）和偏移曲面（简称偏移面） ，系统默认以绿色加亮驱动侧，以白色加亮偏移侧，所以驱动面形象的被称 为绿色面，偏移面称为白色面，两面之间的零件表面为侧曲面（简称侧面）。 Pro/E钣金件的生成方式是由绿色面偏移一个距离，形成白色面，待再生 成功后，才会形成侧面（深度曲面）。 钣金件的厚度一般比较薄，在放置特征时一般选取平面作为参照；如果平 面不适用，则选取边比选取侧面更为方便。,一、钣金基础,1.2.3 钣金件的三种建构方式： 钣金件模式：直接建构钣金件； 组件模式：在装配模块中建构钣金件为新零件

4、（以自上向下方式创建）； 转换：将实体零件转换为钣金件；,一、钣金基础,1.3 实体转换钣金件： 实体转换钣金件，通过使用“钣金件转换”菜单中的“壳”命令及“驱 动曲面”命令实现；由于转换而成的钣金件，与实际的钣金件不一致，因此 常常需要对其进行调整，以便制造；使用创建转换特征工具进行调整。 下面介绍5种钣金转换特征： 1，点止裂 2，边缝 3，裂缝连接 4，折弯 5，拐角止裂槽,一、钣金基础,1.4 设计钣金件壁： 建立钣金件，通常首先要设计钣金壁；在Pro/Sheetmetal中，可以创建两 种主要类型的壁特征：主要壁和次要壁，介绍如下： 1.4.1 主要壁：主要壁为独立的壁，不需要 有其

5、他壁，主要的建构方法如下： 实体拉伸壁 平整壁 旋转壁 混合壁 偏移壁 转换,一、钣金基础,1.4.2 次要壁：是指连接在其他薄壁上的钣金壁，可以被看做是主要壁的子项；次要壁的主要特征有： 平整壁 法兰壁 延伸壁 扭转壁 合并壁,一、钣金基础,1.4.3 壁止裂槽：在介绍次要壁之前，先简单学习壁止裂槽的基本知识；设计壁止裂槽，有助于控制钣金件材料并发生不希望的变形。 壁止裂槽主要有以下五种： 无止裂槽 - 创建没有任何止裂槽的折弯。 伸展止裂槽 - 拉伸材料，以便在折弯与现有固定材料边的相交处提供止 裂槽。 缝止裂槽 - 在每个折弯端点处切割材料。切口是垂直于折弯线形成的。 矩形止裂槽 - 在

6、每个折弯端点添加一个矩形止裂槽。 长圆形止裂槽 - 在每个折弯端点添加一个长圆形止裂槽,一、钣金基础,止裂槽的定义： 止裂槽 无止裂槽 - 不控制折弯行为。 使用止裂槽 - 在每个连接点处控制折弯行为： 止裂槽宽度 厚度 使用与钣金件壁厚相等的缺省半径。 厚度 * 2 使用等于钣金件壁厚两倍的缺省半径。 输入值 - 使用在输入尺寸值框中键入的绝对值。 自表 - 从列表中选取合适的半径。在指定给零件的折弯表中定义半径值。如折弯表未指定给零件，则自表命令不可用。,一、钣金基础,1.4.4 平整壁： 平整壁是钣金件的平面/平滑/展平部分，它可以是主要壁，也可是次要 壁；次要平整壁形状有： 矩形 梯形

7、 ”L”形 ”T”形 用户定义,一、钣金基础,1.4.5 法兰壁：法兰壁是折叠的钣金件边，主要用于与其他钣金件的承接；可以将 法兰放置在直边、弧形或扫描边上。法兰特征主要有： 开放 平齐 鸭形 C形 Z形 I形 弧形 S形 用户定义,一、钣金基础,1.5 钣金折弯： 钣金件折弯分为两种主要类型：角度折弯和滚动折弯。 角度折弯是指将钣金件弯曲某个角度，滚动折弯则是将钣金件弯曲某个 弧度。 边折弯： 边折弯可以将非相切、箱型边转换为折弯，即可 以说对锐角边进行倒圆角。,一、钣金基础,1.6 钣金展平与折弯回去： 钣金件可以展平，也可以在展平状态折弯回去，主要有三种展平类型： 规则：展平零件中大多数

8、折弯；选取要展平的现有折弯或壁特征，如果 选取所有折弯，则创建零件的平整状态。 过度：展平不可展开的曲面，如混合壁；选取固定曲面并指定横截面曲 线来决定展平特征的形状。 剖截面驱动：展平不可展开的曲面，如折边及法兰；选取固定曲面并指 定横截面曲线来决定展平特征的形状。,一、钣金基础,1.7 钣金拉伸切割基础： Pro/E中提供的拉伸工具，可以对钣金进行相关的拉伸切割操作，有多种 切割方式提供如下图： 钣金凹槽与冲孔： 钣金的凹槽与冲孔可以理解为用于切割和止裂钣金件壁的模板，它的应 用需要进行下面三个步骤： 步骤一：在钣金零件上创建所需要的切口类型； 步骤二：将切口转换到用户定义的特征（）中；此

9、保存在 设定目录中，可以被多个设计使用，其扩展名为gph； 步骤三：将凹槽或冲孔放置在需要的钣金件上。,二、钣金成形,在Pro/E的钣金件设计模式下，可以将参照零件的几何对象合并到钣金件 来创建成形特征，其中成形特征的位置可以使用组件类型约束来确定。在创 建成形特征之前，必须先建好一个冲孔或模具参照模型。 钣金件成形主要介绍下面几点： 冲孔成形 模具成形 在成型特征中设置排除面 参考零件为钣金的成形特征 平整成形 冲压边,二、钣金成形,2.1 钣金成形的基本知识： 钣金成形特征是有冲孔参考模型或冲压模具在指定钣金件上冲出的具有 局部凹凸形状的特征。所述的冲孔参考模型或冲压模具可以在实体零件模式

10、 下建立，也可以在钣金件设计模式下建立。 在创建参照模型时，要注意下面几点： 1，尽量将其基准平面保持在钣金件的中央并使参照数最小，这样将使成形特征的放置和标注更为容易。 2，凹模的基座必须是环绕模具的一个平面（边界平面），而冲孔不需要此基础平面，除非该基础平面要用作放置成形特征。 3，在成形中，凹角和折弯必须具有一个零半径或一个大于钣金件厚度的半径。 4，所有的成形几何必须从基础平面的一侧伸出。而在参照零件中，可以包含空心，此时需考虑钣金件厚度，以避免空心内的材料重叠而导致成形特征生成失败。,二、钣金成形,2.2 冲孔成形： 冲孔成形是使用整个形状参照零件在钣金件上创建正确的几何特征；指 定

11、成形特征在钣金件的位置，其方式与零件装配的约束方式相同，即使用“ 对齐”、“匹配”、“插入”、“坐标系”等装配约束条件来确定成形特征 在钣金件上的位置。,二、钣金成形,2.3 模具成形： 模具成形需要在模具参考零件上指定边界面（Boundary Surface)和种子 面（Seed Surface)。另外，定义模具成形特征在钣金件上的位置，其方式也 与零件装配方式相同。 在设计模具参考零件时，需要创建一个基准平面作为边界面，而在设计 冲孔参照零件时则没有此项限制条件，及冲孔参考零件不需要有边界面。 边界面 种子面 模具参考模型 冲孔参考模型,二、钣金成形,2.4 为成形特征设置排除面： 在钣金

12、件的某些成形特征中要求具有切口的形状，也就是说要求删除钣 金件上的指定位置处的材料。其方法是在建立成形特征时，在参考零件上指 定排除面，从而形成缺口。 2.5 参考零件为钣金的成形特征： 成形特征的参考模型（参考零件）可以是一个钣金件；若将成形特征的 参考零件设计为一个钣金件，那么成形特征的几何形状通常是由参考零件的 绿色面（驱动面）来决定的。,二、钣金成形,2.6 平整成形： 对于在钣金件上生成的凹凸形状的几何造型，可以使用系统提供的“平 整成形”工具或命令，来将这些凹凸形状的几何造型回复为平整状态；可以 同时平整多个成形特征。 平整成形特征一般创建于设计结束阶段，因为这时候正需要准备制造用

13、 的模型。在创建平整成形时，应注意一下几点： 1，如果被置于一个平面上，成形可以被平整。 2，穿过折弯的成形特征仅在展平折弯后才能平整；但是，如果成行特 征高出折弯半径，则不能将其展平或平整；必须隐含该成形特征。 3，为对质量做出精确补偿，应在实际计算中使用已平整的曲面区域。,二、钣金成形,2.7 冲压边： 这里所描述的冲压边是用实体类特征（如倒角、倒圆角、孔和切口）修 改的钣金边。注意：当钣金件准备投入制造时，通常需要进行展平设计。为 了精确地展平冲压边，应该创建平整特征；所述的平整成形基于假设（即展 平前后零件中的材料体积相同）计算冲压边的平整状态，但用户可以修改冲 压边区域的体积块。 另

14、注意：当钣金件边创建倒圆角特征和倒角特征时，一定要考虑到钣金 件厚度和所需几何（角度或半径）等因素。,三、高阶的折弯操作与形状操作,前面主要讲解钣金件折弯操作（折弯、展平、折弯回去）与形状操作（ 成形平整成形、凹槽、冲孔等）下面主要是介绍高级折弯操作；并另介绍拐 角止裂槽的知识。 1， 变形区域 2， 平整状态 3，创建扯裂特征 4，拐角止裂槽,三、高阶的折弯操作与形状操作,3.1 变形区域： 在钣金件中设计变形区域，将有助于在展平钣金件时精确地拉伸材料。 所述的变形区域既可以在展平之前创建，也可以在展平过程中定义。为了防 止不希望出现的畸变，建议在展平之前定义变形区域，然后在展平过程中将 其

15、用作固定的曲面。 变形区域在多方向折弯剖面与零件外侧边之间作为桥梁，并且变形区域 必须与未展开曲面和外侧边都相切。,三、高阶的折弯操作与形状操作,3.2 平整形态： 平整形态相当于展平全部特征，包括折弯特征和弯曲壁等。平整形态与展 平全部特征的不同之处在于平整形态特征自动跳到模型树的结尾，以保持平 整的模型视图。 创建平整形态特征，有助于在设计的实体与平整形态之间的不断转换， 具体特点如下： 1，如果将新的特征添加到钣金件设计中，会隐含平整形态；添加特征之 后，平整形态会自动恢复。 2，可以根据需要手工隐含和恢复平整形态。 3，有时需要扭曲设计的展平版本，以确保制造版本精确。 4，可以在设计过

16、程初期创建平整形态，这样就能同时创建并细化钣金件 设计。 5，只能为每个钣金件创建一个平整形态；创建之后，平整形态选项变为 不可用。,三、高阶的折弯操作与形状操作,3.3 创建扯裂特征： 在钣金件设计中，有时需要裂缝剪切或撕裂钣金件；如果钣金件是一个连 续的封闭段，那么在割裂钣金件时，他就不能被展平；在展平之前，需创建 一个扯裂特征。,三、高阶的折弯操作与形状操作,扯裂特征有三种形式： 规则缝：也叫常规缝，指在草绘的缝线 创建锯痕； 曲面缝：是指通过指定要割裂的曲面来移除 模型体积，以产生裂缝，所述的要 割裂的曲面通常是钣金件中无法展 开的区域与钣金外边界线之间的曲面。 边缝：是指沿着边来创建

17、的锯缝。,三、高阶的折弯操作与形状操作,规则缝,曲面缝,边缝,三、高阶的折弯操作与形状操作,3.4 拐角止裂槽： 拐角止裂槽也称顶角止裂槽，在钣金件中设计合适的拐角止裂槽，有助于 控制钣金材料行为，并防止其发生不希望的变形。,高阶的折弯操作与形状操作,拐角止裂槽的四种类型： 无止裂槽：不添加止裂槽；拐角处保留默认的V形凹槽 特性。 无：生成方形拐角；默认的V形凹槽特征被移除。 圆形：添加圆形止裂槽。 长圆形：添加长圆形止裂槽。 设置用作默认值的拐角止裂槽类型： 用户可以根据设计需要设置修改用作默认值的拐 角止裂槽的类型。方法如下： “编辑” “设置”命令 “钣金件” 命令 “钣金件设置”命令

18、“顶角止裂槽”命令,四，钣金件特性设置,4.1 钣金件特性设置概述： 对钣金件进行设置，有助于控制整个设计过程，并可以 在特制设计场合提高设计效率，下面为钣金件特性设置命令 的功能及用途： 1，折弯许可：可以设置钣金Y因子和K因子以及折弯表 2，折弯顺序：记录已完成设计中的制作折弯顺序 3，固定几何形状：为展平或折弯回去指定固定几何 4，平整状态：创建用于制造的钣金件设计的平整版本或状态 5，设计规则：建立公司或工业标准，以指导设计 6，顶角止裂槽：在展平钣金件时自动创建默认的拐角止裂槽 7，参数：设置钣金件参数,四，钣金件特性设置,4.2 设置折弯许可： 4.2.1 介绍设置折弯的基本知识：

19、 1，弯曲余量：所述的弯曲余量用来计算构建特定半径和角度的折弯所需的平整钣金件展开长度，在该计算中综合考虑了钣金件厚度、折弯半径、折弯角度及其他材料属性（如Y因子和K因子）。 2，在展开长度的计算中，还考虑到对折弯区域中的拉伸进行了补偿。 3，当折弯或成形钣金件时，中性折弯轴外侧的材料通常受拉伸；中性折弯轴内侧的材料受压缩。 在Pro/E中可以使用下列方法来计算展开长度： 系统默认方程：只用Y或K因子计算展开长度。 提供的折弯表：用预定义的、标准折弯表计算展开长度。 定制的折弯表：用在Pro/Table中定制的折弯表计算展开长度。 如果未将定制的折弯表指定给钣金件，可以,四，钣金件特性设置,如

20、果未将定制的折弯表指定给钣金件，可以使用以下公式计算展开长度： L=（ /2 R+Y T) /90 式中： L钣金件的展开长度 可以取其近似值为3.1416 R折弯处的内侧半径 Y其默认值=0.5的因子 T材料厚度 单位为度（）的折弯角度 另外：Y因子可以由K因子计算出来，即： Y=（/2) K,四，钣金件特性设置,4.2.2 Y因子和K因子： Y因子和K因子是由钣金件材料的中性折弯线（相对厚度而言）的位置 所定义的零件常数。 K因子是从中性折弯线到内测折弯半径的距离（）与材料厚度（T）之 间的比值。即其计算公式为K=/T。 Y因子是中性折弯线的长度与材料厚度（T）的比值，其计算公式为： Y=

21、K （/2)。 Pro/E系统中，如果用户没有定制过Y因子和K因子等参数，则Y因子的 默认值为0.5。,四，钣金件特性设置,4.2.3 折弯表： 用于测量和控制制作折弯所需的材料量。 Pro/E系统提供了TABLE1、TABLE2及TABLE3三种折弯表： 用户也可以定义自己的折弯表，以支持其他材料类型及其他展开长度的计算方法。,四，钣金件特性设置,4.3 设计规则：建立公司或工业标准，以指导设计 注意： 不能添加新的规则或改变现有规则的名称，但可以通过设置Pro/E关系来定制设计规则。,四，钣金件特性设置,4.4 设置钣金件参数,五，在组件模式下设计钣金零件,在组件模式下设计钣金零件，是比较常用的钣金件设计方式。 在组件模式下设计钣金零件，可以拓宽设计者对产品设计的思路。 在组件模式下设计钣金零件，其最大的优点： 在设计过程中可以参照产品中的其他零部件， 便于检查各零部件之间的干涉情况， 更有利于对产品整体设计意图的把握。,五，在组件模式下设计钣金零件,实例讲解：,六，钣金工程图,关于