Pro/E環(huán)境下不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要：隨著技術(shù)水平的不斷提高，計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件逐漸取代手工制圖，而倍受青睞的不銹鋼鈑金已被廣泛應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域。Pro / E是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的自動化軟件，包含了不銹鋼鈑金的設(shè)計(jì)，因此如何在 Pro / E設(shè)計(jì)環(huán)境下進(jìn)行不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是當(dāng)前社會設(shè)計(jì)人才必須掌握的一門技術(shù)。本文主要探討 Pro / E設(shè)計(jì)環(huán)境及不銹鋼鈑金的材質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況討論如何在 Pro / E環(huán)境進(jìn)行不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，希望對相關(guān)設(shè)計(jì)人員及學(xué)者有所幫助。

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)因設(shè)計(jì)直觀、簡便、優(yōu)化等特點(diǎn)被逐漸推廣。以往的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要是在二維視圖中建模，只能起到輔助繪圖的作用，但隨著產(chǎn)品的復(fù)雜化、多元化的需求，設(shè)計(jì)軟件也開始朝著三維的設(shè)計(jì)界面方向發(fā)展，例如復(fù)合建模軟件 UG 和 I-DEAS 適于構(gòu)建復(fù)雜的結(jié)構(gòu)， Pro / E 則適合相對簡單的結(jié)構(gòu)零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)。

與同等 CAD 軟件相比， Pro / E 可以實(shí)現(xiàn)三位造型的方向性與隨意性，同時可在線進(jìn)行結(jié)構(gòu)、部件的模擬裝配，并可進(jìn)行可行性分析，在縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的同時降低生產(chǎn)成本。正是由于 Pro / E 軟件的這些優(yōu)越特點(diǎn)，使其成為世界上三維建模軟件中的領(lǐng)頭者。

1   Pro / E 設(shè)計(jì)環(huán)境及功能介紹

Pro / E 三維建模軟件提供了集成最緊密、最全面的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，包含了工業(yè)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的多項(xiàng)功能，同時涵蓋了功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等強(qiáng)大的功能，被廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、家電、航天等各個領(lǐng)域，是目前應(yīng)用最為廣泛的三位建模軟件。

Pro / E 是新一代的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型系統(tǒng)，以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)設(shè)計(jì)的最早應(yīng)用者。 pro / E 軟件具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，在目前的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，包含機(jī)械實(shí)體的設(shè)計(jì)及加工，是當(dāng)今社會機(jī)械 CAD / CAM / CAE 領(lǐng)域的主流軟件，在國內(nèi)外均占有重要地位。

Pro / E 采用了模塊方式，包含了草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等應(yīng)用功能，保證用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇性設(shè)計(jì)與使用。同時， Pro / E 系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫包含了螺栓、螺母、螺釘、螺柱、墊圈、密封圈、彈簧等基本型材與常用零部件，均可被直接調(diào)用，方便設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)。

Pro / E 中建構(gòu)不銹鋼鈑金設(shè)計(jì)的環(huán)境可分為三種：

①直接新建鈑金文件類型：新建一零件一鈑金件；

②在裝配模塊中建構(gòu)鈑金件為新零件：元件創(chuàng)建一零件一鈑金件；

③將現(xiàn)有實(shí)體零件轉(zhuǎn)化為鈑金件：選擇應(yīng)用程序中的鈑金件一鈑金件轉(zhuǎn)換。

Pro / E 環(huán)境下的鈑金設(shè)計(jì)內(nèi)容包括創(chuàng)建分離鈑金壁、創(chuàng)建附加鈑金壁、鈑金折彎操作、鈑金成形操作、鈑金的其他操作、鈑金設(shè)置等，因鈑金零件都是通過薄板沖壓、拉伸和折彎等工序后形成的，所以 Pro / E 中的鈑金建模與實(shí)體建模有很大的不同。 Pro / E 設(shè)計(jì)環(huán)境為鈑金建模創(chuàng)建了一個不同于實(shí)體建模的設(shè)計(jì)環(huán)境，使其更加貼近實(shí)際的加工方式。

Pro / E 中鈑金設(shè)計(jì)的折彎系數(shù)不固定，主要是根據(jù)不同公司所使用機(jī)器的折彎機(jī)的槽刀來設(shè)定，這將直接影響到鈑金設(shè)計(jì)折彎的實(shí)際尺寸。

2   不銹鋼的特點(diǎn)

不銹鋼是一種新興材料，因其具有表面美觀、使用可能性較大、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、免維修以及生命力強(qiáng)等優(yōu)越特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用與公共場合的設(shè)施及露天條件下的工作環(huán)境，例如常見的晾衣架、門窗、自動售票機(jī)、檢票機(jī)等。由于不銹鋼表面有拉絲紋路，在生產(chǎn)過程中容易劃傷表面且不以修復(fù)，因此在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中要充分考慮鈑金相鄰焊接件的相對位置、坡口角度、加工產(chǎn)的實(shí)際生產(chǎn)情況等因素，科學(xué)、合理的進(jìn)行不銹鋼鈑金的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

不銹鋼在實(shí)際加工生產(chǎn)工程中不宜焊接，易造成不銹鋼外側(cè)表面的燒傷，因此在鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量用折彎代替焊接，同時也方便后期處理。對于不銹鋼的機(jī)械加工過程中，不銹鋼表面易成撕裂狀，焊接難度較大，對于必須焊接的不銹鋼需使用直流焊機(jī)，并配用專門的不銹鋼焊條。

3   Pro / E 環(huán)境下不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在 pro / E 環(huán)境下進(jìn)行不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，主要是以 wall 特征建構(gòu)鈑金主題特性，然后利用沖孔、折彎、局部沖型、展開等操作實(shí)現(xiàn)鈑金設(shè)計(jì)。在 Pro / E 環(huán)境下鈑金件有綠色和白色的曲面，只有再生成功后，才形成側(cè)曲面 ( 深度 ) 。綠色側(cè)稱為驅(qū)動側(cè)，白色側(cè)則表示厚度。

P ro / E 環(huán)境下鈑金設(shè)計(jì)所需的功能齊全，現(xiàn)就主要功能做簡單的介紹：

3 ． 1   建立基本薄壁

Pro / E 環(huán)境下打開菜單 管理器，在特征類中選擇鈑金件，進(jìn)入鈑金設(shè)計(jì)界面。打開菜單 管理器，“選項(xiàng)”中包括平整、拉伸、旋轉(zhuǎn)、混合、偏移、高級功能，主要用于生成第一薄壁，即基礎(chǔ)壁。

在創(chuàng)建鈑金的薄壁時，對于薄壁外形線的圓弧彎曲處可利用內(nèi)徑尺寸的標(biāo)注改變薄壁厚度，主要操作步驟是選擇工具欄 “草繪”中“特征工具 下的 “ 加厚 ” 動能，即可實(shí)現(xiàn)。

3 ． 2   鈑金切口

在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，由于材料的擠壓，鈑金在折彎過程中極易在彎曲處形成材料的突起變形，因此在三位建模設(shè)計(jì)中，通常在鈑金折彎處挖出小面積的切口，以避免材料的擠壓變形。創(chuàng)建鈑金切口特征時，要在剖面出建立局部坐標(biāo)系，切口挖出的凹槽應(yīng)與鈑金互相垂直，使彎曲處不會產(chǎn)生擠壓。

3 ． 3   鈑金沖孔

沖孔具有 cut 的特征，需選定鈑金上沖孔的位置，按照裝配 方式的要求沖出凸形的鈑金，而沖孔所需的加工工具在定義切口特征時就已定義完成。沖孔特征定義的步驟為：打開工具欄的“工具”，打開 UDF 特征 (UDF 特征可分為單一的和從屬的 ) ，輸入?yún)?shù)值，并選定參考幾何數(shù)據(jù)，完成特征定義。

3 ． 4   鈑金折彎

折彎特征用以將鈑金的平面區(qū)域彎曲某個角度或彎為圓弧狀，此類特征只能用于鈑金的平面區(qū)域，而不能建立在另一個折彎的特征上，主要的折彎包括折角和卷曲兩種形式，包括規(guī)則、帶有轉(zhuǎn)接、平面三種選項(xiàng)。一般鈑金折彎處需加入縫止裂槽、伸展止裂槽、矩形止裂槽、非圓形止裂槽等樣式的止裂槽，以防止鈑金因折彎造成的裂縫。

3 ． 5   鈑金展開

Pro / E 具有展開鈑金薄壁的功能，具體的展開方式分為三種：

①一般形的展開：即針對鈑金平面區(qū)域的展開，可選取一個平面或是一個邊作為展開固定邊；

②含轉(zhuǎn)折區(qū)的展開：即針對含有轉(zhuǎn)折區(qū)域的鈑金的展開，可先選取鈑金展開的所有固定面，再選取所有的轉(zhuǎn)折面；

③剖面驅(qū)動的展開：此方式常用以展開具有不規(guī)則外形的薄壁及薄壁上的薄唇或凸緣。具體步驟是先選取鈑金固定面，再指定一條剖面線來決定變形曲面展開的形狀進(jìn)行剖面展開。

Pro / E 可輕易展開薄壁為平面、圓弧面、圓錐面等幾何形狀的鈑金，但對其他不規(guī)則外形的薄壁，展開時則易造成材料變形或無法展開的現(xiàn)象，這種情況下，則需使用 Pro / E 下的變形區(qū)域、曲面切割、邊線切割等功能，是需要展開的鈑金擁有“鈑金的外邊界線”或“具有鈑金外邊界線的變形曲面相鄰”的特性，從而方便鈑金薄壁的展開。

Pro / E 環(huán)境下不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，其他的設(shè)計(jì)特征還包括鈑金切開、平整陣列、造型印貼等，完全涵蓋鈑金設(shè)計(jì)所需的一切功能。

不銹鋼鈑金的設(shè)計(jì)既要滿足功能上的要求，也要滿足外觀上的要求，但實(shí)際生產(chǎn)中兩者是相互矛盾的，且很難權(quán)衡。若要完全滿足功能上的要求，則不得不忽視外觀上設(shè)計(jì)要求；如若完全滿足外觀要求，則在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)中可能無法實(shí)現(xiàn)，或是因成本高于實(shí)際使用價值導(dǎo)致得不償失。所以，在 Pro / E 環(huán)境下對不銹鋼鈑金進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須科學(xué)權(quán)衡功能要求與外觀要求，并根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境及適用人群確定設(shè)計(jì)的偏重方向。

鈑金零部件焊接時，若因鈑金設(shè)計(jì)面積過大，則易因高溫或受壓而造成表面凹凸不平，無法達(dá)到用戶需求用于實(shí)際的應(yīng)用中。因此在設(shè)計(jì)三維結(jié)構(gòu)骨架模型時，設(shè)計(jì)人員必須要考慮鈑金零部件這一特性，并采用分割側(cè)壁的方式將鈑金分為兩部分，對接處折彎并用螺釘緊固，杜絕焊接時對側(cè)壁外表面的損傷，有效降低因鈑金面積過大造成生產(chǎn)工程中材料的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失。

4 總結(jié)

通過實(shí)際操作與經(jīng)驗(yàn)可知， Pro / E 是一款技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件，可以很方面的創(chuàng)建各個零部件，并可根據(jù)鈑金的實(shí)際生產(chǎn)加工模擬焊接、去除干涉，可以有效的避免一些無謂的失誤。同時，科學(xué)、合理的利用 Pro / E 對不銹鋼鈑金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以保護(hù)不銹鋼的拉絲表面免受損傷，減少人工焊接工作量及焊接對不銹鋼造成的損傷。

Pro / E 三維建模軟件的參數(shù)化、鈑金件折彎與展開等多項(xiàng)實(shí)用而強(qiáng)大的功能在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平與提高設(shè)計(jì)效率上發(fā)揮著積極地作用，是世界工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。因此，使用 Pro / E 軟件開發(fā)不銹鋼鈑金產(chǎn)品，可使其設(shè)計(jì)水平產(chǎn)生一個實(shí)質(zhì)性的飛躍。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