摘要介紹了在鈑金件設(shè)計與制造過程中 ， 為提高鈑金設(shè)計 、 制造的質(zhì)量和效率 ， UG軟件在鈑金 CAD/CAM/CAE 方面的研究和應(yīng)用 。
隨著機(jī)械設(shè)計自動化的不斷發(fā)展 ， CAD/CAE/ CAM 一體化軟件層出不窮 ， UG 軟件便是其中之 。 一 UG 軟件能將機(jī)械設(shè)計與生產(chǎn)的全過程集成在一起 ， 它通過一種獨(dú)特的參數(shù)化的以及面向零件的 3D 實體模型的設(shè)計制造技術(shù) ， 改變了傳統(tǒng)的設(shè)計理念 ， 為我們提供了一條更直觀 、 更有效 、 更快捷 、 的設(shè)計途徑 。
在機(jī)械制造中 ， 利用 UG 軟件可以創(chuàng)建實體零件模型及組裝造型 ， 它具有運(yùn)動模擬功能 、 虛擬裝配功能 、 產(chǎn)生工程圖功能 、 高級數(shù)控功能等 ， 在設(shè)計過程中可進(jìn)行有限元分析 、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 、 動力學(xué)分析和仿真模擬 ， 提高設(shè)計的可靠性 。 在此 ， 僅就 UG 軟件在鈑金設(shè)計制造中的應(yīng)用 ， 作一個初步探討 。
1 鈑金件制造業(yè)概況
鈑金零件是通過沖壓工藝方法獲得的具有一定形狀 、 尺寸和性能的零件 。 由于冷沖壓工藝具有生成率高 、 適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn) ， 所以鈑金零件在航空航天 、 汽車 、 船舶 、 機(jī)械 、 化工 、 糧食加工機(jī)械等工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛 ， 在目前的零件加工行業(yè)中逐漸成為一個重要的組成部分 。
鈑金零件傳統(tǒng)的設(shè)計方法是鈑金工程師在大腦里構(gòu)思三維的產(chǎn)品 ， 再通過大腦的幾何投影 ， 把產(chǎn)品表現(xiàn)在二維圖樣上 ， 工程師有一大半的工作量是在三維實體和二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化和繁瑣的查表 、 計算中 。 而制造工人又要把二維的圖樣在大腦中反映出三維的實體然后進(jìn)行加工 ——劃線 ( 放樣展開 ) 裁料 、 成形 、 聯(lián)接和裝配 ， 費(fèi)時費(fèi)事費(fèi)力 。 若將計算機(jī)輔助設(shè)計 、 制造應(yīng)用到鈑金零件制造業(yè)中 ， 尤其是將 UG 軟件應(yīng)用到鈑金零件的設(shè)計制造中 ， 則可以使鈑金零件的設(shè)計非?？旖? ， 制造裝配效率得以顯著提高 。
2UG 軟件應(yīng)用到鈑金零件設(shè)計制造中的主要步驟
2.1 鈑金零件的設(shè)計
人在設(shè)計零件時的原始沖動是三維的 ， 設(shè)計實施的結(jié)果是有顏色 、 材料 、 硬度 、 形狀 、 尺寸 、 位置 、 相關(guān)零件 、 制造工藝等關(guān)聯(lián)概念的三維實體 。 但是在傳統(tǒng)的設(shè)計中 ， 在這兩者之間的信息傳遞竟然全是二維的圖形表達(dá) 。 由于以前的手段有限 ， 人們不得不共同約定了在第一象限 ( 美國是第三象限 ) 平行正投影的二維視圖表達(dá)規(guī)則 ， 用有限個相關(guān)聯(lián)的二維投影圖表達(dá)自己的三維設(shè)想 。 這種信息表達(dá)是極不完整的 ， 而且繪圖 、 讀圖都要經(jīng)過專門訓(xùn)練的人進(jìn)行 。
如果能直接以三維概念開始設(shè)計 ， 尤其在 UG 軟件的支持下 ， 可以更直觀 、 準(zhǔn)確地表達(dá)出設(shè)計構(gòu)思的全部幾何參數(shù) ， 整個設(shè)計過程就可以完全在三維模型上討論 。 UG 軟件提供了專供鈑金設(shè)計的鈑金設(shè)計模塊 UG/Sheet Metal Design ， 它能幫助鈑金工程師利用設(shè)計與制造相關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn)來合理化設(shè)計過程 ， 從板料的生成 、 各道工序的完成來逐步創(chuàng)建鈑金零件 。
它可以看作是一個加工鈑金零件的虛擬環(huán)境 ， 工程師可以直接在計算機(jī)屏幕上進(jìn)行零件設(shè)計和裝配 ， 產(chǎn)品的制作過程與真實的產(chǎn)品制造過程幾乎沒有差別 ， 計算機(jī)屏幕上的產(chǎn)品就是未來產(chǎn)品的三維圖像 。 如圖 1 所示的網(wǎng)絡(luò)路由器機(jī)箱零件 ， 就是用模塊 UG/Sheet Metal Design 設(shè)計出來的 。
圖 1 網(wǎng)絡(luò)路由器機(jī)箱零件圖
單個鈑金零件設(shè)計完成后 ， 可將多個零件的三維立體模型進(jìn)行模擬裝配 ， 裝配模型中的各零件相關(guān) 。 如果裝配模型中的某一零件作了修改 ， 其它零件也隨之自動地作相應(yīng)修改 ， 從而大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計和加工周期 ， 提高產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性 。
2.2 鈑金零件的展開
在鈑金零件設(shè)計完成后 ， 為便于加工 ， 都要將其轉(zhuǎn)化為展開圖 ， 以確定所需板料大小以及板料的形狀等 。 在傳統(tǒng)的鈑金零件展開時 ， 都通過人工憑經(jīng)驗計算獲得 。 這樣做有 3 個缺點(diǎn) ： ( 1 ) 工作量大 ， 展開過程繁瑣 。 ( 2 ) 效率低 ， 在展開時對于一般工程師而言易產(chǎn)生錯誤 。 ( 3 ) 精度低 ， 大部分展開憑經(jīng)驗獲得 ， 造成物料和人工的大量糧費(fèi) 。
在 UG 中利用其鈑金模塊 UG/SheetMetalDesign 的自動展開功能 ， 可完成鈑金零件的自動展開 。 對于展開后板料的形狀和大小 ， 均可通過自動計算獲得 ， 因此擁有高速 、 高精度 、 零錯誤率以及操作簡捷的優(yōu)點(diǎn) 。 圖 2 即是在 UG/SheetMetalDesign 模塊中網(wǎng)絡(luò)路由器機(jī)箱的展開圖 。
圖 2 路由器機(jī)箱的展開圖
2.3 鈑金零件加工過程的模擬
利用 UG/Sheet Metal Design 模塊中的自動展開功能及任意變換角度功能 ， 可對鈑金零件的加工過程進(jìn)行模擬 ， 以確定零件的最佳制作路線 ， 完成零件的工藝性分析 。 在對加工過程進(jìn)行模擬的過程中完成折彎刀具的選擇 。
2.4 鈑金零件加工工藝的輸出
利用 UG/Drafting 模塊強(qiáng)大的繪制二維視圖功能可以方便 、 快捷 、 準(zhǔn)確地繪制出各種需要的工序圖 ， 方便后續(xù)工序的制作和檢驗 。 由于 UG 的單一數(shù)據(jù)庫 ， 二維工程圖與三維實體模型是完全關(guān)聯(lián)的 ， 如鈑金造型有改動 ， 二維視圖也自動發(fā)生相應(yīng)的變化 ， 因此大大提高了二維圖 紙的準(zhǔn)確性和出圖效率 。
2.5 鈑金零件排樣
利用 UG/Shee t Metal Nesting 模塊可在一塊毛坯料上對若干品種的零件進(jìn)行多種優(yōu)化排樣 。 用戶只需提供零件的種類 、 每種零件的數(shù)量以及所用板料的規(guī)格 ， 系統(tǒng)即可進(jìn)行 “自動排樣”并對不同的組合布局進(jìn)行擇優(yōu)選擇 。 該模塊還能優(yōu)化沖壓工序 ， 減少刀具更換 ， 使沖壓零件時板材重定位最少 。 用戶還可以在交互式圖形方式下直接在板材上進(jìn)行排樣 。
2.6 鈑金零件數(shù)控加工程序的編制與輸出
UG/Manufacturing 模塊提供了完備的編程手段供編程人員選用 。 其中包括二軸至五軸數(shù)控銑削 、 二軸至四軸數(shù)控線切割 、 三軸數(shù)控電火花加工 、 轉(zhuǎn)塔式多工位沖壓等多種加工手段 。 編程人員可以根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)控編程 ， 利用 UG 的加工仿真模塊可以對編制的程序進(jìn)行加工仿真 ， 若加工效果不理想 ， 可以及時糾正 ， 從而獲得最理想的加工效果 。
2.7 鈑金零件的數(shù)控加工
利用相應(yīng)的后置處理文件 ， 把刀位文件轉(zhuǎn)化成機(jī)床能夠識別的 NC 代碼程序 ， 通過行接口輸入到相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床 ， 進(jìn)行鈑金零件的數(shù)控加工 。
3 結(jié)束語
( 1 ) 采用 UG 軟件進(jìn)行鈑金零件的輔助設(shè)計 ， 可徹底地將工程師從零件圖和展開圖繪制的煩惱中解脫出來 ， 與傳統(tǒng)的設(shè)計過程相比更直觀 、 更高效 ； ( 2 ) 利用 CAE 模塊進(jìn)行分析 。 大限度地減少了設(shè)計缺陷 ； ( 3 ) 利用 CAM 模塊 。 提高了加工能力和效率 ； ( 4 ) UG 軟件還提供了針對 AutoCAD 等其它軟件的數(shù)據(jù)接口 ， 使這些軟件能與 UG 相互交換數(shù)據(jù) 。本文章來自御云鈑金軟件，更多詳細(xì)信息請點(diǎn)擊： www.bjmes.cn
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