基于Pro/ENGINEER的三維參數(shù)化鈑金件圖庫

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1 概述
    鈑金類零件是一種很常用的結(jié)構(gòu)件，在各種通信、電子、開關(guān)、電器、控制柜等行業(yè)或設(shè)備中更是得到了普遍的應(yīng)用。同時與普通機械零件相比，鈑金零件的主要結(jié)構(gòu)特征和加工工藝決定了其是一種比較特殊的零件，一般都是通過對板材進行成型、折彎、沖壓等方法獲得。長期以來，我公司鈑金件的加工一直是由設(shè)計人員設(shè)計，車間技術(shù)人員依照圖樣重新輸入計算機進行展開放樣，這種生產(chǎn)方式存在著勞動強度大，效率低等不可避免的缺點。在“九五技改”期間我公司引進了先進的轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床和仿形激光切割機床，只需要幾分鐘就可以加工完技術(shù)人員需要幾十分鐘才可以作好放樣的鈑金件，鈑金件的展開放樣工作成為制約生產(chǎn)進度的瓶頸。
    我公司2002年引進了美國PTC公司開發(fā)的三維設(shè)計軟件Pro/ENGINEER后，可以輕松完成將三維圖樣轉(zhuǎn)化成Pro/ENGINEER二維工程圖的工作，其中完備的Pro/SHEETMETAL鈑金設(shè)計模塊，可以幫助用戶建立各種鈑金特征，創(chuàng)建鈑金件的展開圖。但在設(shè)計過程中還存在著以下鈑金件的使用問題。
    (1) 鈑金件的建模和展開比較復(fù)雜和繁瑣，設(shè)計人員需要時只能自行設(shè)計，從而不可避免地增加了設(shè)計人員的重復(fù)勞動。
: e: T* Y3 \% w; F& F+ I7 a    (2) 設(shè)計人員的水平不同，建模方法不同，使得有些設(shè)計的鈑金件不能正常展開。
+ T( }* D* t$ {' X$ O    (3) 鈑金特性的設(shè)置不正確，使得展開圖與生產(chǎn)實際不符，不能正確的指導(dǎo)生產(chǎn)。
2 三維鈑金件圖庫造型方法及參數(shù)化繪圖原理
    Pro/SHEETMETAL擴展了 Pro/ENGINEER的設(shè)計功能，用戶可建立參數(shù)化的鈑金造型和組裝，它包括生成鈑金件模型以及將它們展開。 Pro/SHEETMETAL提供了通過參照彎板庫模型的彎曲和放平能力。彎曲允許量通過彎曲或放平狀態(tài)下的模型附加特征的功能，同時支持生成，庫儲存和替換用戶自定義的特征。
    2.1 主要特征
    (l) 壁。平面壁可以將示意壁連接到模型的選擇邊上。沖壓壁可以沿著模型上垂直選擇邊，沖壓出壁的示意外形。
  K* i' ?8 \) x, m    (2) 彎曲。允許用戶規(guī)定如何彎曲一個模型的平面部分而不需要加一個新的材料。
- E( T( y  O6 [8 b    (3) 形狀。允許將復(fù)雜形狀表面摻合進鈑金件中。用戶定義的形狀特征庫可以通過產(chǎn)生用戶定義的形狀特征以外的特征來生成。
& M. j- k( a+ l/ i    (4) 穿孔。穿孔特征允許用戶預(yù)先定義自己沖模的形狀并將它們加到庫里。穿孔包括—個坐標(biāo)系統(tǒng)，該坐標(biāo)用于使用Pro/MANUFACTURING進行用于刀具定位數(shù)據(jù)的相對基準(zhǔn)。
    (5) 槽。提供一個槽的形式庫，該形式可由用戶預(yù)先定義。開槽只需要二個定位基準(zhǔn)。
4 r3 e: ~! u; T4 B    2.2 主要操作
, h  ]7 R5 u0 _    (l) 展平。將一個彎曲的鈑金件展開成一個平面圖形，可按照用戶定義的方式進行。
    (2) 折彎。將一個平面圖形彎成原來鈑金件的彎曲狀態(tài)。
! T7 S. q' o" V4 u2 k    Pro/SHEETMETAL包括當(dāng)進行放平操作時參照一系列折彎表的功能。彎曲允許量是材料厚度、材質(zhì)、半徑和角度的函數(shù)。表格可以由外部生成并使用 Bend Table命令進行修改。Pro/SHEETMETAL允許用戶制定鈑金件的彎曲順序并保存彎曲次序表，就象用于彎曲和展平的參考一樣。
    在參數(shù)化繪圖原理上，我們充分利用Pro/ENGINEER軟件本身具有的參數(shù)化功能，在修改工程圖中多個尺寸后，鈑金件模型及工程圖會自動更新。我們可以通過該方法建立三維鈑金件圖庫。庫中的鈑金件由其自身的特征和參數(shù)控制，這不僅所占空間小，而且易于增刪和修改。結(jié)合Pro/SHEETMETAL鈑金設(shè)計模塊對Pro/ENGINEER進行二次開發(fā)，對煙機產(chǎn)品常用的鈑金件模型及繪圖進行制作和組織，建立三維參數(shù)化鈑金件圖庫，設(shè)計人員只需要對圖庫內(nèi)的工程圖進行調(diào)用，在工程圖環(huán)境中對相關(guān)的參數(shù)進行修改即可得到需要的模型和展開圖。
3 鈑金件圖庫的建立及使用
    下面我們通過建立一個斜截圓柱管的例子來介紹實現(xiàn)這一方法的過程。
! a" n& c% x; T4 W    3.1 鈑金件模板的建立
+ X3 i. L" L" M) b8 K) M    鈑金折彎時，鈑金材料會被拉伸，因此材料的長度會增加，反之，折彎的鈑金被展平時，其材料會被壓縮，也就是材料的長度會減少，材料的增加或減少的幅度受到下列因素的影響：材料類型、材料厚度、材料熱處理及加工的狀況及折彎的角度。在Pro/ENGINEER中有兩種方式來自動計算折彎處的展平長度尺寸，一種是使用Y系數(shù)或K系數(shù)，一種是使用折彎表。限于篇幅，這里不再介紹，請參閱有關(guān)資料。
    設(shè)置工作目錄為E:\SHEETMETAL文件夾，根據(jù)需要采用上述兩種方式之一建立鈑金件模板yj_sheetmetal.prt。在配置文件config.pro中加入下列配置，指定已定義默認的鈑金模板路徑 ：將template_sheetmetalpart參數(shù)指向你自己所建立的模板位置（如E:\SHEETMETAL\yj_sheetmetal.prt），使yj_sheetmetal.prt成為默認的鈑金件模板。
    3.2  鈑金件模型及工程圖的創(chuàng)建
  I4 a! W7 B/ ~' h. `: z, \    編輯Pro/ENGINEER的配置文件config.pro或config.sup文件，將參數(shù)save_drawing_picture_file的值設(shè)置為both，使圖片文件嵌入繪圖內(nèi)部，以便于預(yù)覽。按照《鈑金展開技術(shù)手冊》所示的尺寸標(biāo)注方式創(chuàng)建斜截圓柱管鈑金件模型如圖1所示。
$ ?( z8 V- Z2 V- q- N7 Z/ B    創(chuàng)建斜截圓柱管鈑金件的工程圖，選擇下拉菜單：【視圖】→【顯示及拭除】，顯示所有的尺寸，對尺寸的位置進行調(diào)整并拭除多余的尺寸，使其尺寸標(biāo)注方式如《鈑金展開技術(shù)手冊》所示，得到工程圖如圖2所示。
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圖1 斜截圓柱管模型

圖2 斜截圓柱管工程圖

    3.3  鈑金件庫的建立和使用
    編輯config.pro或config.sup文件，指定pro_library_dir參數(shù)指向自己所建立的庫目錄，如E:\SHEETMETAL文件夾。把鈑金件放在該文件夾下，在E:\SHEETMETAL文件夾下新建SHEETMETAL.mnu菜單樣板文件，用記事本對該文件進行編輯，本例中SHEETMETAL.mnu的格式如圖3所示，從而完成三維參數(shù)化鈑金件圖庫的建立。這樣一來，在Pro/ENGINEER里打開文件時從目錄樹里可以找到“秦皇島煙機鈑金件圖庫”，從文件夾中可以方便地查找和預(yù)覽所需鈑金件，如圖 ４ 所示。
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圖3  菜單樣板文件內(nèi)容

圖4鈑金件的調(diào)用

圖5再生后的斜截圓柱管工程圖

    需要設(shè)計新的鈑金件時，打開鈑金件圖庫中的相似鈑金件將其備份到當(dāng)前工作目錄（下拉菜單：【文件】→【備份】→【確定】），這樣可以保證對新設(shè)計的鈑金件改動就不會影響到庫中的鈑金件。打開當(dāng)前工作目錄中的模型和繪圖，將其分別重命名為自己需要的文件名（下拉菜單：【文件】→【重命名】→【確定】）即可。
7 ~' [" T, _5 ]7 u    修改繪圖中標(biāo)注的尺寸，鈑金件模型會隨之變化，從而得到所需的鈑金件模型和展開圖。其中在繪圖環(huán)境中的修改方法如下：（下拉菜單：【編輯】→【數(shù)值】）選擇修改需要變化的數(shù)值，完成后單擊（菜單管理器：【Regenerate(再生) 】→【Model(模型)】） 即可。如將斜截圓柱管的高度改為500，直徑改為100，斜切角度改為10°，壁厚改為10，得到圖5所示的的工程圖。
) P2 J" }* u3 n/ d1 R    設(shè)計人員也可以在調(diào)用的鈑金件上添加新的特征（如穿孔等）來生成符合設(shè)計要求的新零件，而無需重復(fù)以前的設(shè)計步驟及考慮如何展開等繁瑣的過程，從而實現(xiàn)該類產(chǎn)品的快速變型設(shè)計。