引言

　　機(jī)械零件中鈑金零件有著很大的數(shù)量，而高效、準(zhǔn)確地對(duì)其及其模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代制造的要求下，變得越來(lái)越重要。目前常用的一些CAD/CAM軟件也為鈑金零件及其沖壓模具的設(shè)計(jì)提了高效便捷、準(zhǔn)確快速的手段。本文以Pro/ENGINEER為例，論述了沖壓成型的鈑金零件及其模具進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程與方法。圖1為設(shè)計(jì)流程圖，圖2為一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例的鈑金零件圖。

　　1 設(shè)計(jì)步驟

　　(1) 首先根據(jù)零件使用的幾何、力學(xué)功能和制造條件等要求確定零件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和制造工藝。

　　(2) 如果零件為彎曲、沖裁結(jié)構(gòu)，可直接用Pro/E的"零件-鈑金"模塊完成零件設(shè)計(jì);如果零件為拉伸結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)，可以先用Pro/E的"零件-實(shí)體"模塊設(shè)計(jì)出拉伸模具的凹模(與或凸模)，再用Pro/E的"零件-鈑金"模塊設(shè)計(jì)出零件的基本結(jié)構(gòu)，圖2零件先設(shè)計(jì)一個(gè)圓板，然后利用"成型(FORM)"命令，把拉伸成型結(jié)構(gòu)的凹模形狀復(fù)制到零件中。

　　(3) 完成零件其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如圖2零件的卷邊。

　　(4) 完成展開(kāi)圖。

　　(5) 完成拉伸、沖裁和彎曲或其它所需模具的設(shè)計(jì)。

圖1 設(shè)計(jì)流程

圖2 拉伸零件圖

　　2 設(shè)計(jì)方法

　　2.1 拉伸結(jié)構(gòu)凸/凹模的設(shè)計(jì)

　　利用Pro/E的"零件-實(shí)體"模塊:[新建New]/[零件Part]-[實(shí)體Solid]，建立凸/凹模圖形文件，應(yīng)用相應(yīng)命令完成設(shè)計(jì)，圖3為圖2所示零件的凹模。

圖3 拉伸凹模

　　2.2 鈑金零件設(shè)計(jì)

　　利用Pro/E的"零件-鈑金"模塊:[新建New]/[零件Part]-[鈑金Sheetmetal]，建立鈑金零件圖形文件，應(yīng)用相應(yīng)命令完成設(shè)計(jì)。其中拉伸結(jié)構(gòu)須用"成型Form"命令完成，以使該結(jié)構(gòu)能用"平整成型Flatten Form"命令展開(kāi)成平面。

　　2.3 展開(kāi)圖

　　2.3.1 無(wú)拉伸結(jié)構(gòu)的零件

　　可以利用"展開(kāi)Unbend"等命令:零件Part主菜單-[特征Feature]/[創(chuàng)建Creat]-[鈑金Sheetmetal]-[展平Unbeng]，把零件展開(kāi)。

　　2.3.2 有拉伸結(jié)構(gòu)的零件

　　根據(jù)零件各結(jié)構(gòu)的位置、成型順序，可以依次利用"平整成型Flatten Form"命令展開(kāi)用模具拉伸成型的結(jié)構(gòu)、利用"展平Unbend"等命令展開(kāi)彎曲生成的結(jié)構(gòu)。

　　利用"平整成型Flatten Form"命令展開(kāi)用模具拉伸成型的結(jié)構(gòu)時(shí)，其生成展開(kāi)件的形狀和大小是投影形成的形狀和尺寸，實(shí)際上拉伸成型零件毛壞的形狀和尺寸是按照零件成型后的面積計(jì)算出來(lái)的，因此需要按照成型零件計(jì)算展開(kāi)后的面積。利用Pro/E軟件本身的測(cè)量功能可以方便準(zhǔn)確地得到零件的表面積:菜單欄[Analysis]/[Measure]，彈出Measure對(duì)話框，在該對(duì)話框中設(shè)置適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)，選取要測(cè)量的表面，即可獲得零件的表面積。也可以利用零件表面復(fù)制一個(gè)中性層曲面(Surface)，用Measure劉話框中的面積類型(Type):面積Area和定義(Definition)-實(shí)體(Entity):綢緞面(Quilt)選項(xiàng)，快速地測(cè)量零件中性層面積。根據(jù)這個(gè)面積的測(cè)量值，即可快速地確定零件毛壞的大小。

　　一般情況下，在拉伸成型后，工件口部或凸沿周邊不整齊，需要進(jìn)行修邊，以達(dá)到零件的設(shè)計(jì)要求。因此，在計(jì)算零件毛坯的尺寸時(shí)，必須加上修邊余量Δh，如圖2所示碗形零件的中性層表面面積A=36538.3mm2，得出成型部分毛壞直徑215.69，根據(jù)零件的形狀和尺寸確定修邊余量為2mm，那么最終毛坯直徑:

　　D=d+2×Δh=219.69mm

　　3 結(jié)論

　　按照以上所描述的步驟和方法，利用Pro/Engineer軟件的"零件-鈑金"和"零件-實(shí)體"模塊的建模功能，結(jié)合鈑金零件及其模具設(shè)計(jì)的具體要求，可以快速準(zhǔn)確地完成鈑金零件及其模具的設(shè)計(jì)與零件毛坯的展開(kāi)，再利用該軟件"分析/測(cè)量"等功能，可以方便地計(jì)算出零件毛坯的展開(kāi)尺寸。這種方法適用于各類鈑金零件及其模具的設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)，簡(jiǎn)單易行。而且，用Pro/ENGINEER設(shè)計(jì)出的零件和模具模型也可以用于數(shù)控機(jī)床加工時(shí)數(shù)控程序的生成。