引言 6 , Q{/
隨著機械設(shè)計水平的不斷發(fā)展， 計算機輔助設(shè)計設(shè)計CAD/CAE/CAM 一體化軟件顯示出其高效智能的優(yōu)勢，UG 軟件便是其中之佼佼者。UG 將機械設(shè)計與生產(chǎn)的全過程集成在一起，它采用參數(shù)化的及面向零件的3D 實體模型的設(shè)計制造技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計理念，為設(shè)計者提供了一條更直觀、更有效、更快捷的設(shè)計工具。 l|-TGjsX
在機械制造中，利用UG 軟件可以創(chuàng)建實體零件模型及組裝造型，它具有運動模擬功能、虛擬裝配功能、產(chǎn)生工程圖功能、高級數(shù)控功能等，在設(shè)計過程中可進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性。本文僅就UG 軟件的鈑金模塊在鈑金設(shè)計制造中的應(yīng)用，作初步討論。 (u]ajT
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1、鈑金概述 ;+-$ =l3[a
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鈑金相對于金屬加工來說所占的比重只有20%-30%，但是幾乎所有的制造業(yè)行業(yè)中都會有鈑金加工，例如機床行業(yè)，紡機行業(yè)，食品機械，電器、儀器儀表行業(yè)。鈑金可以定義為：鈑金是針對金屬薄板(通常在6mm 以下)一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復(fù)合、折、焊接、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。鈑金最重要的三個步驟是剪、沖/切、折。 ];P^q`n=.
鈑金零件傳統(tǒng)的設(shè)計方法是鈑金工程師在大腦里構(gòu)思三維的產(chǎn)品，再通過大腦的幾何投影，把產(chǎn)品表現(xiàn)在二維圖樣上，工程師有一大半的工作量是在三維實體和二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化和繁瑣的查表、計算中。而制造工人又要把二維的圖樣在大腦中反映出三維的實體然后進行加工——劃線(放樣展開)、裁料、成形、聯(lián)接和裝配，費時費事。將計算機輔助設(shè)計制造(例如UG)應(yīng)用到鈑金零件制造業(yè)中，則可以使鈑金零件的設(shè)計非常快捷，制造裝配效率得以顯著提高。 Ru?Ue4W^b
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2、UG 鈑金的使用過程 yaf&SR@7k{
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2.1 鈑金設(shè)計 t|*PC
設(shè)計者在設(shè)計零件時的原始構(gòu)思是三維的，設(shè)計實施的結(jié)果是各種關(guān)聯(lián)概念的三維實體。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計中，在這兩者之間的信息傳遞全是二維的圖形表達。由于表達手段有限，人們約定了在第一象限(美國是第三象限)平行正投影的二維視圖表達規(guī)則，用有限個相關(guān)聯(lián)的二維投影圖表達自己的三維設(shè)想。這種信息表達是不符合人的思維接受規(guī)律的，影響設(shè)計者和加工者的信息傳遞，在加工時往往需要加工人員與設(shè)計人員多次交互溝通，繪圖、讀圖都要經(jīng)過專門訓(xùn)練。 AJrwl^ lm
在UG 軟件的支持下，能直接以三維概念開始設(shè)計，直觀、準確地表達出設(shè)計構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個設(shè)計過程可以完全在三維模型上討論。UG 軟件提供了專供鈑金設(shè)計制造的鈑金設(shè)計模塊UG/Sheet Metal Design，它幫助鈑金工程師利用設(shè)計與制造相關(guān)聯(lián)的觀點來最優(yōu)化設(shè)計過程，從板料的生成、各道工序的完成來逐步創(chuàng)建鈑金零件。它可以看作是一個加工鈑金零件的虛擬環(huán)境，工程師可以直接在計算機上進行零件設(shè)計和裝配，產(chǎn)品的制作過程與真實的產(chǎn)品制造過程幾乎沒有差別，計算機屏幕上的三維圖像就是未來的產(chǎn)品形狀。 PL8{|Q
2.2 鈑金展開 ^uW!=%D
在鈑金零件設(shè)計完成后，為便于加工，都要將其轉(zhuǎn)化為展開圖，以確定所需板料大小以及板料的形狀等。在傳統(tǒng)的鈑金零件展開時，都通過人工憑經(jīng)驗計算獲得。這樣做有三個缺點：第一，工作量大，展開過程繁瑣;第二，效率低，在展開時對于一般工程師而言易產(chǎn)生錯誤。第三，精度低，大部分展開憑經(jīng)驗獲得，造成物料和人工的大量浪費。 S^
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UG 鈑金模塊UG/Sheet Metal Design 的自動展開功能，可完成鈑金零件的自動展開。對于展開后板料的形狀和大小，均可通過自動計算獲得，因此擁有高速、高精度、零錯誤率以及操作簡捷的優(yōu)點。 LnJ/t(KV
2.3 模擬加工過程 `07u}]d8
UG/Sheet Metal Design 模塊中的自動展開功能及任意變換角度功能，可對鈑金零件的加工過程進行模擬，以確定零件的最佳制作路線，完成零件的工藝性分析。在對加工過程進行模擬的過程中完成折彎刀具的選擇。 R]%ZqT{PS
2.4 加工工藝的輸出 2#'[\*2|N
利用UG/Drafting 模塊強大的繪制二維視圖功能可以方便、快捷、準確地繪制出各種需要的工序圖，方便后續(xù)工序的制作和檢驗。由于UG 的單一數(shù)據(jù)庫，二維工程圖與三維實體模型是完全關(guān)聯(lián)的，如果鈑金造型有改動，二維視圖也自動發(fā)生相應(yīng)的變化，因此大大提高了二維圖紙的準確性和出圖效率。 `h M:U
2.5 排樣 k=[!{I
利用UG/Sheet Metal Nesting 模塊可在一塊毛坯料上對若干品種的零件進行多種優(yōu)化排樣。用戶只需提供零件的種類、每種零件的數(shù)量以及所用板料的規(guī)格，系統(tǒng)即可進行“自動排樣”，并對不同的組合布局進行擇優(yōu)選擇。該模塊還能優(yōu)化沖壓工序，減少刀具更換，使沖壓零件時板材重定位最少。用戶還可以在交互式圖形方式下直接在板材上進行排樣。 jlER_I]
2.6 數(shù)控加工程序的編制與輸出 8w|j Z@
UG/Manufacturing 模塊提供了完備的編程手段供編程人員選用。其中包括二軸至五軸數(shù)控銑削、二軸至四軸數(shù)控線切割、三軸數(shù)控電火花加工、轉(zhuǎn)塔式多工位沖壓等多種加工手段。編程人員可以根據(jù)需要進行數(shù)控編程，利用UG 的加工仿真模塊可以對編制的程序進行加工仿真，若加工效果不理想，可以及時糾正，從而獲得最理想的加工效果。 I}Z[F,}*J
2.7 鈑金的數(shù)控加工 (
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利用相應(yīng)的后置處理文件，把刀位文件轉(zhuǎn)化成機床能夠識別的NC 代碼程序，通過串行接口輸入到相應(yīng)的數(shù)控機床，進行鈑金零件的數(shù)控加工。 \n850PS
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3、結(jié)束語 =JyYU*G 4
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采用UG 軟件進行鈑金零件的輔助設(shè)計，可徹底地將工程師從零件圖和展開圖繪制的繁瑣過程中解脫出來而更關(guān)注于設(shè)計，與傳統(tǒng)的設(shè)計過程相比更直觀、更高效;利用CAE 模塊進行分析，最大限度地減少了設(shè)計缺陷;利用CAM 模塊，提高了加工能力和效率;UG 軟件還提供了針對AutoCAD 等其它軟件的數(shù)據(jù)接口，使這些軟件能與UG 相互交換數(shù)據(jù)。總之，UG 鈑金模塊的應(yīng)用可以極大提高鈑金工作效率、減少材料浪費、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝設(shè)計，減少錯誤，類似UG 計算機輔助設(shè)計的鈑金加工已成為一種必備的軟件工具。
