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Pro/E三维钣金展开

2020-2-6|发布:华飞工业技术|点击数: 308

在现代产品设计中,计算机的辅助设计因设计直观、简便、优化等特点被逐渐推广。以往的计算机辅助设计主要是在二维视图中建模,只能起到辅助绘图的作用,但随着产品的复杂化、多元化的需求,设计软件也开始朝着三维的设计界面方向发展,例如复合建模软件UG和I-DEAS适于构建复杂的结构,Pro/E则适合相对简单的结构零件和复杂结构部件的设计。

 

与同等CAD软件相比,Pro/E可以实现三位造型的方向性与随意性,同时可在线进行结构、部件的模拟装配,并可进行可行性分析,在缩短产品设计周期的同时降低生产成本。正是由于Pro/E软件的这些优越特点,使其成为世界上三维建模软件中的领头者。

 

1 Pro/E设计环境及功能介绍

Pro/E三维建模软件提供了集成最紧密、最全面的产品开发环境,包含了工业设计与机械设计等领域的多项功能,同时涵盖了功能仿真、制造、数据管理等强大的功能,被广泛应用于电子、机械、家电、航天等各个领域,是目前应用最为广泛的三位建模软件。

 

Pro/E是新一代的产品结构造型系统,以参数化著称,是参数化技术设计的最早应用者。pro/E软件具有强大的设计功能,在目前的三维结构设计中应用广泛,包含机械实体的设计及加工,是当今社会机械CAD/CAM/CAE领域的主流软件,在国内外均占有重要地位。

 

Pro/E采用了模块方式,包含了草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等应用功能,保证用户可以根据自己的需要进行选择性设计与使用。同时,Pro/E系统自带的标准件库包含了螺栓、螺母、螺钉、螺柱、垫圈、密封圈、弹簧等基本型材与常用零部件,均可被直接调用,方便设计人员设计。

 

Pro/E中建构不锈钢钣金设计的环境可分为三种:

①直接新建钣金文件类型:新建一零件一钣金件;

②在装配模块中建构钣金件为新零件:元件创建一零件一钣金件;

③将现有实体零件转化为钣金件:选择应用程序中的钣金件一钣金件转换。

 

Pro/E环境下的钣金设计内容包括创建分离钣金壁、创建附加钣金壁、钣金折弯操作、钣金成形操作、钣金的其他操作、钣金设置等,因钣金零件都是通过薄板冲压、拉伸和折弯等工序后形成的,所以Pro/E中的钣金建模与实体建模有很大的不同。Pro/E设计环境为钣金建模创建了一个不同于实体建模的设计环境,使其更加贴近实际的加工方式。

 

Pro/E中钣金设计的折弯系数不固定,主要是根据不同公司所使用机器的折弯机的槽刀来设定,这将直接影响到钣金设计折弯的实际尺寸。

 

2 不锈钢的特点

不锈钢是一种新兴材料,因其具有表面美观、使用可能性较大、强度高、耐腐蚀、耐高温、免维修以及生命力强等优越特点,被广泛应用与公共场合的设施及露天条件下的工作环境,例如常见的晾衣架、门窗、自动售票机、检票机等。由于不锈钢表面有拉丝纹路,在生产过程中容易划伤表面且不以修复,因此在设计生产过程中要充分考虑钣金相邻焊接件的相对位置、坡口角度、加工产的实际生产情况等因素,科学、合理的进行不锈钢钣金的设计与生产。

 

不锈钢在实际加工生产工程中不宜焊接,易造成不锈钢外侧表面的烧伤,因此在钣金结构设计中尽量用折弯代替焊接,同时也方便后期处理。对于不锈钢的机械加工过程中,不锈钢表面易成撕裂状,焊接难度较大,对于必须焊接的不锈钢需使用直流焊机,并配用专门的不锈钢焊条。

 

3 Pro/E环境下不锈钢钣金的结构设计

在pro/E环境下进行不锈钢钣金的结构设计时,主要是以wall特征建构钣金主题特性,然后利用冲孔、折弯、局部冲型、展开等操作实现钣金设计。在Pro/E环境下钣金件有绿色和白色的曲面,只有再生成功后,才形成侧曲面(深度)。绿色侧称为驱动侧,白色侧则表示厚度。

 

Pro/E环境下钣金设计所需的功能齐全,现就主要功能做简单的介绍:

 

3.1 建立基本薄壁

Pro/E环境下打开菜单管理器,在特征类中选择钣金件,进入钣金设计界面。打开菜单管理器,“选项”中包括平整、拉伸、旋转、混合、偏移、高级功能,主要用于生成第一薄壁,即基础壁。

 

在创建钣金的薄壁时,对于薄壁外形线的圆弧弯曲处可利用内径尺寸的标注改变薄壁厚度,主要操作步骤是选择工具栏“草绘”中“特征工具下的“加厚”动能,即可实现。

 

3.2 钣金切口

在实际生产加工过程中,由于材料的挤压,钣金在折弯过程中极易在弯曲处形成材料的突起变形,因此在三位建模设计中,通常在钣金折弯处挖出小面积的切口,以避免材料的挤压变形。创建钣金切口特征时,要在剖面出建立局部坐标系,切口挖出的凹槽应与钣金互相垂直,使弯曲处不会产生挤压。

 

3.3 钣金冲孔

冲孔具有cut的特征,需选定钣金上冲孔的位置,按照装配方式的要求冲出凸形的钣金,而冲孔所需的加工工具在定义切口特征时就已定义完成。冲孔特征定义的步骤为:打开工具栏的“工具”,打开UDF特征(UDF特征可分为单一的和从属的),输入参数值,并选定参考几何数据,完成特征定义。

 

3.4 钣金折弯

折弯特征用以将钣金的平面区域弯曲某个角度或弯为圆弧状,此类特征只能用于钣金的平面区域,而不能建立在另一个折弯的特征上,主要的折弯包括折角和卷曲两种形式,包括规则、带有转接、平面三种选项。一般钣金折弯处需加入缝止裂槽、伸展止裂槽、矩形止裂槽、非圆形止裂槽等样式的止裂槽,以防止钣金因折弯造成的裂缝。

 

3.5 钣金展开

Pro/E具有展开钣金薄壁的功能,具体的展开方式分为三种:

①一般形的展开:即针对钣金平面区域的展开,可选取一个平面或是一个边作为展开固定边;

②含转折区的展开:即针对含有转折区域的钣金的展开,可先选取钣金展开的所有固定面,再选取所有的转折面;

③剖面驱动的展开:此方式常用以展开具有不规则外形的薄壁及薄壁上的薄唇或凸缘。具体步骤是先选取钣金固定面,再指定一条剖面线来决定变形曲面展开的形状进行剖面展开。

 

Pro/E可轻易展开薄壁为平面、圆弧面、圆锥面等几何形状的钣金,但对其他不规则外形的薄壁,展开时则易造成材料变形或无法展开的现象,这种情况下,则需使用Pro/E下的变形区域、曲面切割、边线切割等功能,是需要展开的钣金拥有“钣金的外边界线”或“具有钣金外边界线的变形曲面相邻”的特性,从而方便钣金薄壁的展开。

 

Pro/E环境下不锈钢钣金的结构设计功能还远远不止这些,其他的设计特征还包括钣金切开、平整阵列、造型印贴等,完全涵盖钣金设计所需的一切功能。

 

不锈钢钣金的设计既要满足功能上的要求,也要满足外观上的要求,但实际生产中两者是相互矛盾的,且很难权衡。若要完全满足功能上的要求,则不得不忽视外观上设计要求;如若完全满足外观要求,则在结构设计、加工生产中可能无法实现,或是因成本高于实际使用价值导致得不偿失。所以,在Pro/E环境下对不锈钢钣金进行结构设计,必须科学权衡功能要求与外观要求,并根据实际使用环境及适用人群确定设计的偏重方向。

 

钣金零部件焊接时,若因钣金设计面积过大,则易因高温或受压而造成表面凹凸不平,无法达到用户需求用于实际的应用中。因此在设计三维结构骨架模型时,设计人员必须要考虑钣金零部件这一特性,并采用分割侧壁的方式将钣金分为两部分,对接处折弯并用螺钉紧固,杜绝焊接时对侧壁外表面的损伤,有效降低因钣金面积过大造成生产工程中材料的浪费与经济损失。

 

4总结

通过实际操作与经验可知,Pro/E是一款技术先进、功能强大的设计软件,可以很方面的创建各个零部件,并可根据钣金的实际生产加工模拟焊接、去除干涉,可以有效的避免一些无谓的失误。同时,科学、合理的利用Pro/E对不锈钢钣金的结构设计进行设计,可以保护不锈钢的拉丝表面免受损伤,减少人工焊接工作量及焊接对不锈钢造成的损伤。



 

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