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槐花村人

2012-04-02 12:11

基于SolidWorks的鈑金箱體結(jié)構(gòu)逆向設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1.引言

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于各種機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而SolidWorks更是憑借其基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)及其參數(shù)化和特征建模技術(shù)，形成友好的操作界面與設(shè)計(jì)環(huán)境，被廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中。目前，基于SolidWorks的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)報(bào)道主要集中在模具、支架、實(shí)體零件(實(shí)心非閉合)以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上，而針對(duì)鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的報(bào)道較少。本文針對(duì)目前裝備制造業(yè)中普遍采用的傳統(tǒng)Solidworks鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法之不足，介紹一種新的鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，即逆向設(shè)計(jì)法。

2.傳統(tǒng)鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的不足

由于鈑金箱體的閉合特性，不可能由單一實(shí)體直接加工成形，而必須由若干鈑金零部件通過一定的連接最終形成。而且，鈑金零件往往是通過折彎、沖裁、拉伸、成形等特有的加工方法獲得的，具有自身的特點(diǎn)。因此，必須合理設(shè)計(jì)構(gòu)件箱體的鈑金零件，使其既要滿足裝配及功能需求，還要便于生產(chǎn)制造。

傳統(tǒng)的基于Solidworks的鈑金箱體設(shè)計(jì)方法是利用其實(shí)體建模或鈑金工具，設(shè)計(jì)出組成鈑金箱體的各個(gè)零件，然后通過SolidWorks裝配功能，對(duì)這些零件進(jìn)行模擬裝配。裝配中發(fā)現(xiàn)干涉后再重新修改設(shè)計(jì)，零件再裝配。這一過程經(jīng)過反復(fù)循環(huán)，直到滿足裝配及功能上的需求，最后才能輸出工程圖，進(jìn)行生產(chǎn)制造。這種設(shè)計(jì)方法雖比先前的二維CAD設(shè)計(jì)有了很大的優(yōu)越性，但是仍然存有不足之處，可概括為以下幾個(gè)方面：一直觀性差；二裝配性差；三可制造性差；四費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

為了克服傳統(tǒng)SolidWorks鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的不足之處，可以考慮將鈑金箱體進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，即逆向設(shè)計(jì)法。鈑金箱體的逆向設(shè)計(jì)過程可歸納為：

先利用SolidWorks的實(shí)體建模功能，構(gòu)建出符合設(shè)計(jì)意愿的整機(jī)實(shí)體模型；

然后，在充分考慮制造精度及裝配間隙的基礎(chǔ)上，將此實(shí)體模型拆分成若干適合鈑金加工的實(shí)體零件，并對(duì)拆分后的零件做適當(dāng)修改，使其結(jié)構(gòu)合理化；

最后，通過SolidWorks將實(shí)體零件轉(zhuǎn)換成鈑金零件，并進(jìn)行零部件裝配以及干涉檢查，得到最終的鈑金零件模型，并輸出生產(chǎn)加工圖紙。下面以一電氣設(shè)備的鈑金箱體設(shè)計(jì)為例，對(duì)該逆向設(shè)計(jì)法加以闡述。

3.鈑金箱體的逆向設(shè)計(jì)

3.1.整機(jī)實(shí)體建模

鈑金箱體的整機(jī)實(shí)體建模是設(shè)計(jì)者根據(jù)箱體內(nèi)置裝置的形狀尺寸和安裝環(huán)境尺寸要求等諸多因素，設(shè)計(jì)出鈑金箱體的整體形狀尺寸和大小。再根據(jù)設(shè)計(jì)期望，通過SolidWorks的“拉伸凸臺(tái)/基體”、“拉伸切除”等多種特征建模工具，構(gòu)建出鈑金箱體的整機(jī)實(shí)體模型。鈑金箱體實(shí)體模型應(yīng)滿足裝配要求和功能性要求，外形符合預(yù)期期望。

通過對(duì)鈑金箱體的整機(jī)實(shí)體建模，能夠使設(shè)計(jì)者對(duì)所設(shè)計(jì)的鈑金箱體有一個(gè)整體和直觀地把握，可判斷其能否滿足安裝和使用性的要求，并對(duì)其結(jié)構(gòu)合理性做進(jìn)一步修改，以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

3.2.鈑金零件的拆分及轉(zhuǎn)換

當(dāng)鈑金箱體的整機(jī)實(shí)體模型完成后，便可根據(jù)便于制造的原則，將整機(jī)實(shí)體模型拆分為若干實(shí)體零件。在將整機(jī)實(shí)體模型拆分為實(shí)體零件的過程中，通常用到以下兩種方法：

1)利用SolidWorks自有的特征工具中的“分割”功能，指定合適的分割面，將整機(jī)實(shí)體模型分割成若干便于制造的實(shí)體零件，然后分別執(zhí)行“另存為”命令；

2)設(shè)計(jì)者根據(jù)自己對(duì)整機(jī)實(shí)體模型的把握和已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將整機(jī)實(shí)體模型拆分后，重新建模，分別構(gòu)建出組成箱體的若干零件。

3.3.零件的合理修改

拆分后的鈑金零件在結(jié)構(gòu)合理性上可能存在有較多缺陷。這是因?yàn)椴鸱趾蟮母鱾€(gè)零件之間還必須滿足一定的裝配關(guān)系才能構(gòu)成鈑金箱體，所以各個(gè)零件的連接部位需要進(jìn)行合理地再修改；其次，在設(shè)計(jì)鈑金零件時(shí)，必須考慮鈑金零件的獨(dú)特加工方法，如：折彎、沖裁、拉伸、成形等。這些加工方法對(duì)鈑金零件的設(shè)計(jì)提出了構(gòu)造要求，如：最小折彎半徑、最小沖裁孔徑等要求；最后，在保證各個(gè)零件安裝尺寸的同時(shí)，還應(yīng)兼顧其外形美觀和安全性要求，鈑金零件往往設(shè)計(jì)有邊線法蘭或者褶邊。