一、鈑金加工工藝特點

　　在鈑金件的折彎過程中，由于鈑金零件折彎區(qū)產(chǎn)生塑性變形，所以展開圖的尺寸與幾何計算的尺寸不一致，考慮到折彎鈑金件的展開尺寸與鈑金件的厚度、折彎角、折彎半徑和材料伸縮率等因素有關(guān)，需要進行專門的計算。

　　傳統(tǒng)鈑金件加工先以近似展開尺寸放樣落料，預(yù)留后續(xù)加工余量后進行折彎，折彎后再修準(zhǔn)尺寸、加工孔和槽。 這種工藝方法加工效率低、浪費材料，并且加工質(zhì)量不易保證，但不需要精確的展開圖尺寸。現(xiàn)代折彎鈑金件加工工 藝以精確展開加工、零機械切削為特 點，先按展開圖全部切割出外形，然后沖壓孔、槽，最后折彎成型。這種工藝具有鈑金零件的工藝路線簡化、效率高和加工質(zhì)量好等優(yōu)點，但對鈑金展開圖 的精度要求高。

　　二、中鈑金件典型設(shè)計方法與工作流程

　　PRO/ENGINEERngineer是美國PTC公司推出的功能強大的CAD/CAM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)。其中鈑金設(shè)計模塊是用于鈑金件的建立和展開的實用工具。典型的設(shè)計方法與工作流程如圖1所示。

　　(1)在Pro/ENGINEER鈑金模塊中使用壁特征直接創(chuàng)建基礎(chǔ)鈑金零件，或?qū)ro/ENGINEER實體零件轉(zhuǎn)化成鈑金零件。鈑金壁必須是所建立的模型的第一個特征。在建立第一壁之后，可以向模型中添加次要壁。

　　1)首先利用PRO/ENGINEER的實體模塊，建立薄壁實體，然后利用PRO/ENGINEER的鈑金轉(zhuǎn)換命令，將其轉(zhuǎn)換成鈑金件，這樣用實體方法建立的零件就具備了鈑金件應(yīng)有的特征，然后可在 PRO/ENGINEER鈑金模塊中進行展開。

　　2)直接利用PRO/ENGINEER的鈑金設(shè)計模塊，建立鈑金零件，利用鈑金模塊中的薄壁特征，同實體模塊類似，有拉伸、平整、混合、旋轉(zhuǎn)等命令，還可通過折彎和成形命令建立復(fù)雜鈑金件。這種方法建立的零件直接具備鈑金件應(yīng)有的特征，不需要做任何轉(zhuǎn)換就可以在PRO/ENGINEER鈑金模塊中進行展開。

　　(2 )通過向模型中添加次要壁構(gòu) 造鈑金零件。使用鈑金轉(zhuǎn)換(SMT)特征(點止裂，邊縫，裂縫連接，折彎和拐角裂縫)構(gòu)建能被轉(zhuǎn)換的零件。創(chuàng)建剪切，槽和沖孔成形特征;增加止裂槽、折彎特征、合并壁、延伸壁等;創(chuàng)建展平與折彎回去特征，計算折彎長度，創(chuàng)建平整狀態(tài)。

　　(3)在Pro/ENGINEER鈑金模塊下， 創(chuàng)建折彎順序表來為各個部分定義折彎的序列，在繪圖中添加折彎順序表。通過添加平整陣列來創(chuàng)建用于繪圖和制造的平整模型。分別創(chuàng)建成形零件和平整 實例兩種繪圖來描述零件。

　　三、中鈑金展開的作用、原理與方法

　　折彎鈑金件PRO/ENGINEER展開方法與傳統(tǒng)展開方法有著本質(zhì)的區(qū)別，PRO/ENGINEER展開方法是一種參數(shù)化、智能化的三維CAD過程，是在程序完全模擬鈑金實際折彎加工過程運算后，自動生成 鈑金件的展開模型。在PRO/ENGINEER的鈑金模塊中創(chuàng)建鈑金件的平整狀態(tài)模型，用于檢查零件的工藝性和繪制展開圖。

　　1)PRO/ENGINEER的鈑金件建模過程中應(yīng)考慮鈑金件加工中的工藝裂縫、折彎圓角等工藝性問題。如果零件模型有不符合實際加工的結(jié)構(gòu)工藝性問題，PRO/ENGINEER將拒絕展開，在折彎狀態(tài)下設(shè)計 的鈑金零件，需要將其開展以顯示其展開后的形狀，驗證零件展開后是否存在不合 工藝要求的干涉、變形、偏斜、歪扭。零 件的模型展開后其干涉部分PRO/ENGINEER 用警告色給出顯示，。要修改零件的結(jié)構(gòu) 直到?jīng)]有展開干涉出現(xiàn)。

　　2)利用Pro/ENGINEER的繪圖模塊將展開的立體模型直接生成數(shù)控切割設(shè)備需要的二維圖形格式，與數(shù)控沖床、數(shù)控激光切割機、數(shù)控折彎機等進行數(shù)據(jù)連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鈑金件的無紙加工。

　　在PRO/ENGINEER軟件中進行展開時，系統(tǒng)均會自動計算材料被拉伸或者壓縮的長度，其計算的公式為：L=(0.5π·R+Y·T)·(θ/90)。式中：L—鈑 金件展開長度，t—折彎區(qū)的內(nèi)側(cè)半徑， T—材料的厚度，θ—折彎角度，Y—Y因子。Y因子是指由折彎中心線的位置所決定的一個常數(shù)，是中性折彎線與材料厚度的比率。Y因子可由K因子計算出來， 其計算公式為：Y=K×(π/2)。Y因子在PRO/ENGINEER中的默認(rèn)值為0.50，可以通過修改Config配置文件來修改(編 輯—>設(shè)置—>鈑金件—>鈑金件設(shè)置—> 折彎許可—>因子或者Y因子)。K因子是折彎內(nèi)半徑(中性層)與鈑金件厚度的距離比。其計算公式為：K=t/T。

　　鈑金件依據(jù)創(chuàng)建方法的不同，創(chuàng)建 其展開狀態(tài)的方法也不同，對于可展開的表面和不可展開(不規(guī)則或不可展開的幾何)的表面需要使用不同的工具。展開鈑金件的時候可能還需要在幾何上添加止裂縫，為避免展開時出現(xiàn)不符合工藝要求的變形，可能需要人為定義允許變形的區(qū)域。

　　在PRO/ENGINEER軟件中，使用展平命令展開時主要有三種方法：

　　1)規(guī)則展平，此選項為PRO/ENGINEER默認(rèn)選項，可將一般折彎面展開;

　　2 )過渡展平，此選項用以將轉(zhuǎn)接 面展開為二維平面，典型的轉(zhuǎn)接面以混 合的方式產(chǎn)生薄壁;

　　3)剖截面驅(qū)動展平，用此選項展開 鈑金件時，先選取固定面再指定一條剖面 線，來決定變形曲面展開的形狀。此方式 常用于展開具有不規(guī)則外形的薄壁。

　　& #10686;展開可展平的表面——規(guī)則展平

　　(展平選定/展平全部命令可以展開零件 一般的折彎面)。

　　& #10686;展開不可展平的表面——橫截面 驅(qū)動展平(如展平法蘭壁)和過渡展平

　　(如展平混合壁)(注：不可展開的曲面 指沒有拉伸或變形就無法展平的曲面)。

　　& #10686; 轉(zhuǎn)換為可展平的表面——添加裂 縫，創(chuàng)建變形區(qū)域(選取變形區(qū)域或草繪 出變形區(qū)域)，以及使用SMT轉(zhuǎn)換工具。

　　四、中繪制展開圖的步驟

　　(1)設(shè)置完成之后的PRO/ENGINEER

　　環(huán)境中的長度單位、視角標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)應(yīng)與數(shù)控鈑金設(shè)備所使用的一致，這樣便于在PRO/ENGINEER完成二維視圖之后直接輸出。設(shè)置通常采用編輯Config配置 文件或通過設(shè)置菜單進行設(shè)置。

　　(2 )對標(biāo)有單向公差的鈑金模型取公差的中間值，對標(biāo)有單向公差的零件需取公差的中間值來驅(qū)動模型。對于有公差要求的尺寸按其中間值進行加 工，在模型展開前應(yīng)將尺寸標(biāo)注上公差(設(shè)置—>尺寸邊界—>中間—>所有)。

　　(3)設(shè)置正確的折彎系數(shù)表。繪制模型時應(yīng)確保折彎內(nèi)角輸入正確，并在工程圖中標(biāo)注出折彎內(nèi)角R值。不同材質(zhì)、厚度的板料的折彎系數(shù)不同，即使材質(zhì)和厚度相同板料，折彎內(nèi)角不同，其折彎系數(shù)也不同。材質(zhì)，厚度和折彎內(nèi)角共同決定了零件的折彎系數(shù)(設(shè)置—>鈑金件設(shè)置—>折彎許可—>折彎表—>set(current)—>確認(rèn)—>來自文件)。

　　(4)建立族表實例或模型的簡化 表示，用于繪制展開圖。

　　1)為鈑金零件創(chuàng)建一個族表，此表至少應(yīng)包含兩個實例--平整狀態(tài)(包含平整陣列)和成形狀態(tài)(隱含平整陣列)。用平整狀態(tài)菜單選項在已設(shè)計的鈑金模型中創(chuàng)建一個自動展平的平整陣列特征。平整陣列等同于展平全部，不同的是平整陣列自動跳到模型樹的最后并且使模型始終顯示為平整狀態(tài)。

　　2)為鈑金零件創(chuàng)建平整狀態(tài)的簡化表示：首先用展平全部命令創(chuàng)建鈑金零件的平整狀態(tài)，然后用折彎回去命令將零件再轉(zhuǎn)換到成形狀態(tài)(設(shè)計狀態(tài))。此時的模型中有平整狀態(tài)，但最終顯示為折彎的狀態(tài)。此簡化表示中將折彎回去特征刪除，此時模型顯示的是平整狀態(tài)。

　　注：族表實例實際上是生成一個與原始模型相關(guān)的新模型文件，占用空間比較多，而在進行另存、移動位置等操作時存在的問題比較多，而簡化表示只是遮蔽了原始模型的某些特征，不會生成一個新的模型，占用的空間比較少，所以筆者有時采用簡化表示來繪制展開圖。請注意展平全部與折彎回去命令組合也有它的缺點，它們會使零件尺寸膨脹。

　　(5)在鈑金件設(shè)計模式下，創(chuàng)建一個折彎順序表以定義各零件的折彎序列。

　　(6)繪制展開圖。在零件工程圖中增加一個頁面(編輯—>增加頁面) 放置展開圖。注意將展開圖的視圖顯示設(shè)置為切線中心線，將折彎線用切線 表示。繪圖可顯示標(biāo)注尺寸、折彎中心線、折彎延伸區(qū)，以生成滿足用戶需求的圖形。作為注釋增加折彎順序表。

　　1)使用多種表示繪圖，零件設(shè)計圖實用主表示，展開圖使用平整狀態(tài)的簡化表示。再展開圖頁面上將用于繪制展開圖而建立的簡化表示增加進來(編輯—>設(shè)置—>繪圖模型—>增加表示—> 選取憑證狀態(tài)的的簡化表示)。

　　2)使用多模型繪圖，可同時包括平整狀態(tài)和成形狀態(tài)實例，在展開圖頁面上的將平整狀態(tài)實例設(shè)為當(dāng)前活動的繪圖模型。

　　(7)輸出展開圖文件。直接過濾掉了尺寸標(biāo)注、折彎中心線等數(shù)控鈑金加工機床不需要的元素。將展開圖以數(shù)控設(shè)備能識別的文件格式進行保存。展開圖能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，可以很方便地與數(shù)控設(shè)備進行圖形文件的數(shù)據(jù)交換，將相應(yīng)格式的展開文件直接輸入到數(shù)控鈑金加工機床進行編程切割，實現(xiàn)無紙加工。

　　五、注意事項

　　為了確保零件展開尺寸正確，同時考慮到產(chǎn)品加工時的工藝要求，在建模時應(yīng)該注意以下幾個方面。注意這些事項有助于加工成型，使工作流程簡化， 減小工人的工作量。

　　1)注意零件邊角處搭接。零件搭接形式有搭接，對接，45°角對接等，通常情況下采用搭接，搭接時盡量采用短邊搭接長邊，其折彎順序是先折短邊，后折長邊，在折彎機上按長邊的長度安裝 折彎模具就一次完成折彎而不用再拆卸刀具。直角折彎邊搭接有圓弧邊或非直角折彎邊的方式，直角折彎的精度要比圓弧和非直角邊的精度高，避免了由于加工精度差影響搭接處形狀。在搭接縫 處應(yīng)留0.1mm的間隙、在搭接邊與折彎內(nèi)角相接的尖角處倒角，避免干涉。

　　2)選擇正確的工藝接口。根據(jù)零件搭接形式選擇不同形狀的工藝缺口(如圓孔或長孔)，工藝缺口的寬度尺寸根據(jù)數(shù)沖機床所配的模具而定。一般工藝缺口的深度等于后略大于材料厚度即可，在小角度銳角邊折彎時，工藝缺口的長度尺寸要加大一些。工藝缺口的形式和尺寸可由工藝人員在編程時予以修正。

　　3)板材的厚度與標(biāo)稱值之間有誤差，加工時注意實際購買的板材厚度與標(biāo)稱值之間的誤差與公差，板厚誤差將直接影響到加工后尺寸的精確程度。

　　4)注意數(shù)控沖機床的工件最大加工范圍和一次定位能沖切的尺寸范圍。有些機床的最大加工范圍與一次定位能沖切的尺寸范圍相同，有些則不同，這種情況下，加工一定尺寸以上的零件需要對板材進行移位。需要二次定位。二次定位的加工比一次定位的加工精度要差一些。

　　5 )在設(shè)計的時候把握展開料的尺寸，力爭至少在一個方向上不超過工件最大加工范圍，否則需要拼接，在零件的強度、精度、平整度、應(yīng)力等方面都會產(chǎn)生影響。