一、鈑金加工工藝特點(diǎn)

　　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(jì)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(jìn)行專門的計(jì)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(jìn)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(fèi)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(jī)械切削為特 點(diǎn)，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(diǎn)，但對(duì)鈑金展開圖 的精度要求高。

　　二、中鈑金件典型設(shè)計(jì)方法與工作流程

　　PRO/ENGINEERngineer是美國PTC公司推出的功能強(qiáng)大的CAD/CAM參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其中鈑金設(shè)計(jì)模塊是用于鈑金件的建立和展開的實(shí)用工具。典型的設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)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(shí)體模塊，建立薄壁實(shí)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(shí)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(jìn)行展開。

　　2)直接利用PRO/ENGINEER的鈑金設(shè)計(jì)模塊，建立鈑金零件，利用鈑金模塊中的薄壁特征，同實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(jì)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(gè)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(shí)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(shí)際折彎加工過程運(yùn)算后，自動(dòng)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(shí)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(jì) 的鈑金零件，需要將其開展以顯示其展開后的形狀，驗(yàn)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(jī)、數(shù)控折彎機(jī)等進(jìn)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(jìn)行展開時(shí)，系統(tǒng)均會(huì)自動(dòng)計(jì)算材料被拉伸或者壓縮的長度，其計(jì)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(gè)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(jì)算出來， 其計(jì)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(jì)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(duì)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(shí)候可能還需要在幾何上添加止裂縫，為避免展開時(shí)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(shí)主要有三種方法：

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

　　2 )過渡展平，此選項(xiàng)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(dòng)展平，用此選項(xiàng)展開 鈑金件時(shí)，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(dòng)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(jìn)行設(shè)置。

　　(2 )對(duì)標(biāo)有單向公差的鈑金模型取公差的中間值，對(duì)標(biāo)有單向公差的零件需取公差的中間值來驅(qū)動(dòng)模型。對(duì)于有公差要求的尺寸按其中間值進(jìn)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(shí)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(shí)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(gè)族表，此表至少應(yīng)包含兩個(gè)實(shí)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(xiàng)在已設(shè)計(jì)的鈑金模型中創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)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(dòng)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(jì)狀態(tài))。此時(shí)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(shí)模型顯示的是平整狀態(tài)。

　　注：族表實(shí)例實(shí)際上是生成一個(gè)與原始模型相關(guān)的新模型文件，占用空間比較多，而在進(jìn)行另存、移動(dòng)位置等操作時(shí)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(huì)生成一個(gè)新的模型，占用的空間比較少，所以筆者有時(shí)采用簡化表示來繪制展開圖。請(qǐng)注意展平全部與折彎回去命令組合也有它的缺點(diǎn)，它們會(huì)使零件尺寸膨脹。

　　(5)在鈑金件設(shè)計(jì)模式下，創(chuàng)建一個(gè)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(gè)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(jì)圖實(shí)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(jìn)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(shí)包括平整狀態(tài)和成形狀態(tài)實(shí)例，在展開圖頁面上的將平整狀態(tài)實(shí)例設(shè)為當(dāng)前活動(dòng)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(jī)床不需要的元素。將展開圖以數(shù)控設(shè)備能識(shí)別的文件格式進(jìn)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(jìn)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(jī)床進(jìn)行編程切割，實(shí)現(xiàn)無紙加工。

　　五、注意事項(xiàng)

　　為了確保零件展開尺寸正確，同時(shí)考慮到產(chǎn)品加工時(shí)的工藝要求，在建模時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。注意這些事項(xiàng)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(duì)接，45°角對(duì)接等，通常情況下采用搭接，搭接時(shí)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(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)予以修正。

　　3)板材的厚度與標(biāo)稱值之間有誤差，加工時(shí)注意實(shí)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(jī)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(jī)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(duì)板材進(jìn)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(jì)的時(shí)候把握展開料的尺寸，力爭至少在一個(gè)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(qiáng)度、精度、平整度、應(yīng)力等方面都會(huì)產(chǎn)生影響。