SolidWorks鈑金箱體結(jié)構(gòu)逆向設(shè)計

2013-07-28 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來源:仿真在線

1 引言

隨著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(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。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)計環(huán)境,被廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)中。目前,基于SolidWorks的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)報道主要集中在模具、支架、實體零件(實心非閉合)以及機(jī)械運(yùn)動構(gòu)件上,而針對鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計的報道較少。本文針對目前裝備制造業(yè)中普遍采用的傳統(tǒng)Solidworks鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法之不足,介紹一種新的鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,即逆向設(shè)計法。

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

由于鈑金箱體的閉合特性,不可能由單一實體直接加工成形,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。因此,必須合理設(shè)計構(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)計方法是利用其實體建?；蜮k金工具,設(shè)計出組成鈑金箱體的各個零件,然后通過SolidWorks裝配功能,對這些零件進(jìn)行模擬裝配。裝配中發(fā)現(xiàn)干涉后再重新修改設(shè)計,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)計方法雖比先前的二維CAD設(shè)計有了很大的優(yōu)越性,但是仍然存有不足之處,可概括為以下幾個方面:一直觀性差;二裝配性差; 三可制造性差;四費(fèi)時費(fèi)力。

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

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

然后,在充分考慮制造精度及裝配間隙的基礎(chǔ)上,將此實體模型拆分成若干適合鈑金加工的實體零件,并對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)計為例,對該逆向設(shè)計法加以闡述。

3 鈑金箱體的逆向設(shè)計

3.1 整機(jī)實體建模

鈑金箱體的整機(jī)實體建模是設(shè)計者根據(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)計出鈑金箱體的整體形狀尺寸和大小。再根據(jù)設(shè)計期望,通過SolidWorks的“拉伸凸臺/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)實體模型。鈑金箱體實體模型應(yīng)滿足裝配要求和功能性要求,外形符合預(yù)期期望。

通過對鈑金箱體的整機(jī)實體建模,能夠使設(shè)計者對所設(shè)計的鈑金箱體有一個整體和直觀地把握,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)實體模型完成后,便可根據(jù)便于制造的原則,將整機(jī)實體模型拆分為若干實體零件。在將整機(jī)實體模型拆分為實體零件的過程中,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)實體模型分割成若干便于制造的實體零件,然后分別執(zhí)行“另存為”命令;

2)設(shè)計者根據(jù)自己對整機(jī)實體模型的把握和已有的設(shè)計經(jīng)驗,將整機(jī)實體模型拆分后,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。這是因為拆分后的各個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,所以各個零件的連接部位需要進(jìn)行合理地再修改;其次,在設(shè)計鈑金零件時,必須考慮鈑金零件的獨特加工方法,如:折彎、沖裁、拉伸、成形等。這些加工方法對鈑金零件的設(shè)計提出了構(gòu)造要求,如:最小折彎半徑、最小沖裁孔徑等要求 ;最后,在保證各個零件安裝尺寸的同時,還應(yīng)兼顧其外形美觀和安全性要求,鈑金零件往往設(shè)計有邊線法蘭或者褶邊。

3.4 零件裝配與干涉檢查

上述的各鈑金零件設(shè)計完成后,就可以應(yīng)用SolidWorks軟件進(jìn)行模擬裝配和干涉檢查。SolidWorks自有的模擬裝配和干涉檢查功能可以很方便的幫助設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)鈑金箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能存在的干涉和其他裝配問題,以便及時改正,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。

SolidWorks模擬裝配的操作過程為:新建裝配體文件→插入零件→插入新零部件→選擇合適配合方式→總裝配體。在形成總裝配體后,應(yīng)利用SolidWorks的“評估”工具中的干涉檢查功能對裝配體進(jìn)行干涉檢查,以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的干涉問題。SolidWorks的干涉檢查有靜態(tài)(穩(wěn)態(tài))干涉檢查和動態(tài)干涉檢查兩種檢查方法,由于該鈑金箱體不涉及機(jī)構(gòu)運(yùn)動,故只需對其進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查。在進(jìn)行干涉檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)計存在干涉時,應(yīng)對照干涉結(jié)果仔細(xì)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計,直至零干涉為止。

當(dāng)干涉檢查結(jié)果為“無干涉”且裝配體無其他裝配問題時,便可以將三維模型輸出為二維工程圖紙開始生產(chǎn)。

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