引言
}R^{<{KVJ 隨著機(jī)械設(shè)計(jì)水平的不斷發(fā)展, 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)CAD/CAE/CAM 一體化
軟件顯示出其高效智能的優(yōu)勢(shì),UG 軟件便是其中之佼佼者。UG 將機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的全過(guò)程集成在一起,它采用
參數(shù)化的及面向零件的3D 實(shí)體
模型的設(shè)計(jì)制造技術(shù),改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念,為設(shè)計(jì)者提供了一條更直觀、更有效、更快捷的設(shè)計(jì)工具。
UWI5/R 在機(jī)械制造中,利用UG 軟件可以創(chuàng)建實(shí)體零件模型及組裝造型,它具有運(yùn)動(dòng)
模擬功能、虛擬裝配功能、產(chǎn)生工程圖功能、高級(jí)數(shù)控功能等,在設(shè)計(jì)過(guò)程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬,提高設(shè)計(jì)的可靠性。本文僅就UG 軟件的
鈑金模塊在鈑金設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用,作初步討論。
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55Y2 1、鈑金概述
M4| L Yh=Zn[U 鈑金相對(duì)于金屬加工來(lái)說(shuō)所占的比重只有20%-30%,但是幾乎所有的制造業(yè)行業(yè)中都會(huì)有鈑金加工,例如機(jī)床行業(yè),紡機(jī)行業(yè),食品機(jī)械,電器、儀器儀表行業(yè)。鈑金可以定義為:鈑金是針對(duì)金屬薄板(通常在6mm 以下)一種綜合冷加工工藝,包括剪、沖/切/復(fù)合、折、焊接、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。鈑金最重要的三個(gè)步驟是剪、沖/切、折。
h(BN6ZrzKd 鈑金零件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是鈑金工程師在大腦里構(gòu)思三維的產(chǎn)品,再通過(guò)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(shí)體和二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化和繁瑣的查表、計(jì)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(shí)體然后進(jìn)行加工——?jiǎng)澗(放樣展開)、裁料、成形、聯(lián)接和裝配,費(fèi)時(shí)費(fèi)事。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造(例如UG)應(yīng)用到鈑金零件制造業(yè)中,則可以使鈑金零件的設(shè)計(jì)非常快捷,制造裝配效率得以顯著提高。
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^9J)C 2、UG 鈑金的使用過(guò)程
K\G|q}E/1 m`Z4#_s2 2.1 鈑金設(shè)計(jì)
i|*:gH 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)的原始構(gòu)思是三維的,設(shè)計(jì)實(shí)施的結(jié)果是各種關(guān)聯(lián)概念的三維實(shí)體。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,在這兩者之間的信息傳遞全是二維的圖形表達(dá)。由于表達(dá)手段有限,人們約定了在第一象限(美國(guó)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(gè)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)是不符合人的思維接受規(guī)律的,影響設(shè)計(jì)者和加工者的信息傳遞,在加工時(shí)往往需要加工人員與設(shè)計(jì)人員多次交互溝通,繪圖、讀圖都要經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練。
0!Yi.'+ 在UG 軟件的支持下,能直接以三維概念開始設(shè)計(jì),直觀、準(zhǔn)確地表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思的全部幾何參數(shù),整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程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(jì)制造的鈑金設(shè)計(jì)模塊UG/Sheet Metal Design,它幫助鈑金工程師利用設(shè)計(jì)與制造相關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn)來(lái)最
優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程,從板料的生成、各道工序的完成來(lái)逐步創(chuàng)建鈑金零件。它可以看作是一個(gè)加工鈑金零件的虛擬環(huán)境,工程師可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和裝配,產(chǎn)品的制作過(guò)程與真實(shí)的產(chǎn)品制造過(guò)程幾乎沒(méi)有差別,計(jì)算機(jī)屏幕上的三維圖像就是未來(lái)的產(chǎn)品形狀。
"2mVW_k 2.2 鈑金展開
y}A-o_u@cD 在鈑金零件設(shè)計(jì)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(shí),都通過(guò)人工憑經(jīng)驗(yàn)計(jì)算獲得。這樣做有三個(gè)缺點(diǎn):第一,工作量大,展開過(guò)程繁瑣;第二,效率低,在展開時(shí)對(duì)于一般工程師而言易產(chǎn)生錯(cuò)誤。第三,精度低,大部分展開憑經(jīng)驗(yàn)獲得,造成物料和人工的大量浪費(fèi)。
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WPr UG 鈑金模塊UG/Sheet Metal Design 的自動(dòng)展開功能,可完成鈑金零件的自動(dòng)展開。對(duì)于展開后板料的形狀和大小,均可通過(guò)自動(dòng)計(jì)算獲得,因此擁有高速、高精度、零錯(cuò)誤率以及操作簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)。
rAWBuEU;! 2.3 模擬加工過(guò)程
5gGr|d|( UG/Sheet Metal Design 模塊中的自動(dòng)展開功能及任意變換角度功能,可對(duì)鈑金零件的加工過(guò)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(duì)加工過(guò)程進(jìn)行模擬的過(guò)程中完成折彎刀具的選擇。
gIeo7>u 2.4 加工工藝的輸出
"LYob}_z 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(yàn)。由于UG 的單一數(shù)據(jù)庫(kù),二維工程圖與三維實(shí)體模型是完全關(guān)聯(lián)的,如果鈑金造型有改動(dòng),二維視圖也自動(dòng)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。
XZhhr1-<a 2.5 排樣
t1kD5^ 利用UG/Sheet Metal Nesting 模塊可在一塊毛坯料上對(duì)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(dòng)排樣”,并對(duì)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(shí)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。
J{H475GqiT 2.6 數(shù)控加工程序的編制與輸出
q07>FW R 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(duì)編制的程序進(jìn)行加工仿真,若加工效果不理想,可以及時(shí)糾正,從而獲得最理想的加工效果。
IcB>Hg5 2.7 鈑金的數(shù)控加工
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