Pro/E钣金展开应用


统钣金件加工先以近似展开尺寸放样落料,预留后续加工余量后进行折弯,折弯后再修准尺寸,最后加工工艺孔和槽。这种工艺方法加工效率低、浪费材料,并且加工质量不易保证,但不需要精确的展开图尺寸。而Pro/E钣金件加工工艺以精确展开加工为特点,先按展开图全部切割出外形及孔和槽,然后折弯成型,其加工流程如图1所示。这种工艺具有效率高、加工质量好、工艺路线简化等优点,但对钣金展开图的精度要求高。因此,Pro/E钣金设计模块成为钣金件加工中精确展开图的重要工具。
   
    同传统展开方法进行比较,Pro/E具有明显的优势,主要有以下几点:
   
    a.Pro/E加工实现了参数化,提高了展开效率;

    b.工艺路线简化、加工效率高、加工质量好;

    c.展开精度高,展开尺寸便于验证;

    d.能够自动生成折弯顺序表,表示出制造过程中的折弯顺序、折弯半径和折弯角;

    e.Pro/E展开可以进行圆管件、圆锥管构件以及它们之间任何方向的相贯件等复杂曲面零件的展开;

    f.从展开的立体模型可以直接生成数控切割设备需要的二维图形格式,与数控折弯机进行数据连接,从而能够实现钣金件的无纸加工。
   
    钣金件Pro/E展开方法
   
    钣金件展开方法,能够适应图样的多样化和复杂化,程序是在完全模拟钣金加工过程的基础上进行钣金件展开的。与传统方法相比,主要是利用Pro/E的钣金展平功能,使钣金恢复为平整状态。展开的具体方法:在Pro/E的钣金模块中创建钣金件的三维立体模型,应用Pro/E的展平(Unbend)模块,点取零件基面及需展开的面后,软件即可按钣金实际折弯加工过程运算后自动生成展开模型。通过展开模型,Pro/E输出各种格式的二维图形文件,直接应用于数控钣金设备。展开方法流程如图2所示。
   
    1 建模环境设置
   
    建模环境设置是利用Pro/E进行钣金件设计之前的一项重要内容。设置完成之后的Pro/E环境中的长度单位、视角标准等参数应与数控钣金设备所使用的一致,这样便于在Pro/E完成二维视图之后直接输出。Pro/E主要有三个配置文件,一是确定Pro/E的工作环境下建立各种模型的长度单位、公差标注方式等CONFIGPRO文件;二是定义工程图标准设定的PRO.DTL文件;三是定义图框的标准PROMAT.DTL文件。设置通常采用写字板编辑文本文件或通过Setup菜单进行设置。这样,我们就可以在一个标准化的环境下工作。
   
    2 三维实体建模
   
    在Pro/Engineer Wildfire 2.O中建立钣金件有两种基本方式。
   
    a.首先利用Pro/E的Part实体模块,建立一个薄壁实体,然后利用Pro/E自带的钣金转换命令,将其转换成钣金件,这样用实体(Part)方法建立的零件就具备了钣金件应有的特征,然后可以在Pro/E钣金模块中进行展开;

    b.直接利用Pro/E的Sheetmetal钣金设计模块,建立一个钣金零件,利用钣金模块中的薄壁特征,同实体模块类似,有拉伸、平整、混合、旋转等命令,还可以通过折弯和成形的命令建立复杂钣金件。这种方法建立的零件直接具备钣金件应有的特征,不需要做任何转换就可以在Pro/E钣金模块中进行展开。
   
    3 验证零件三维模型
   
    Pro/E钣金件的展开模型是以建立的钣金三维实体模型为基础,为保证展开模型的正确性,应对钣金件的立体模型进行验证。在Pro/E钣金模块中,可以应用分析(Analysis)菜单中的测量(Measure),模型分析(Model analysis)等功能模块进行钣金零件立体模型各个要素的测量分析。
   
    4 验证零件工艺性
   
    Pro/E的钣金件建模是完全按钣金件实际加工过程进行模拟运算的,因此零件建模过程中应考虑钣金件加工中的工艺裂缝、折弯圆角等工艺性问题。如果零件模型有不符合实际加工的结构工艺性问题,Pro/E将拒绝展开,因此我们对立体模型的结构工艺性必须进行验证。
   
    5 钣金件展开
   
    在Pro/E软件中,使用展平(Unbend)命令展开时主要有三种方法:
   
    a.规则命令,此选项为Pro/E的默认选项,可以将一般的折弯面展开;

    b.过渡命令,此选项用以将转接面展开为二维平面,典型的转接面以混合的方式产生薄壁;

    c.剖截面驱动,用此选项展开钣金件时,先选取固定面再指定一条剖面线,来决定变形曲面展开的形状。此方式常用于展开具有不规则外形的薄壁。
   
    当折弯的钣金件在展开时,中性层外部材料会被压缩,即外部材料的长度会减小,其大小取决于材料的类型、材料的厚度、材料热处理状态和折弯的角度。在Pro/E软件中进行展开时,系统均会自动计算材料被拉伸或者压缩的长度,其计算的公式为:
   
    L=(0.5π·R+Y·T)·(θ/90) (1)
   
    式中:L--钣金件展开长度,t--折弯区的内侧半径,T--材料的厚度,θ--折弯角度,Y--Y因子。
   
    Y因子是指由折弯中心线的位置所决定的一个常数,是中性折弯线与材料厚度的比率。Y因子可由K因子计算出来,其计算公式为:
   
    Y=K*(π/2) (2)
   
    Y,因子的默认缺省值为0.50,可以通过修改Pro/E软件中的Config配置文件来修改。
   
    K因子是折弯内半径(中性层)与钣金件厚度的距离比。K因子使用公式K=t/T计算
   
    6 展开图形的输出
   
    在Pro/E软件中,展开后钣金零件的模型可通过Drawing模块转化成二维图。二维图能够显示钣金零件的尺寸、折弯中心线、折弯延伸区,以生成满足用户需求的图形。Pro/E具有良好的兼容性,能够支持的数据标准有:DRW、IGES、SET、DWG、DXF、STEP、TIF等,通过这些数据接口,Pro/E可以与几乎所有的CAD,CAM软件如AutoCAD、UG、SolidWork、Solidedge等软件进行转换,二维图也能以这些格式的多种图形文件格式输出,可以很方便地与数控设备进行图形文件的数据交换,从而达到直接输出编程的目的,实现无纸化加工。