中望3D与Proe钣金设计实例教程

    “钣金件”也叫冲压件，其主要靠冲压工艺成型，主要原理是：借助设备和模具的作用力,使金属材料屈服产生塑性变形，从而形成具有一定形状、尺寸和性能的零件。
    根据工序不同,冲压为分离和成形两类：
●分离工序：是指坯料在模具工作零件刃口的冲压力作用下,变形部分的应力达到强度极限以后,坯料沿一定的轮廓线发生断裂产生分离而获得冲件的加工方法。分离工序主要有冲孔、落料、切断、切边等
●成形工序：是指坯料在模具压力冲压力作用下,变 形部分的应力达到屈服极限,但未达到强度极限,使坯料产生塑性变形,且不产生分离而获得具有一定形状和尺寸精度的冲件的加工方法。成形工序主要有弯曲(压弯、卷边和扭曲)、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口、起伏、校平和整形等。
钣金设计的过程中有很多参数是和实际加工需要息息相关的，随着CAD技术的日新月异，如何缩小理论设计和实际加工的差距，显得尤为重要，下面利用Proe和中望3D两款软件和大家详细介绍一下钣金功能的操作及实际应用。
    在Proe中新建一个钣金件模型,进入钣金件设计环境（如图1所示）：

图1 Proe钣金新建界面

    Proe的钣金模式下，生成壁的特征主要分两种：
1．主要壁：是独立的壁,可以是分离的“平整”、“拉伸”、“旋转”、“混合”、“偏移”、“可变截面扫描”、“扫描混合”等特征。
2．次要壁：至少从属于一个主要壁,它是主要壁的子项。次要壁包括“平整”、“法兰”、“延伸”、“扭转”和“合并”特征。
    Proe中第一壁的生成和实体拉伸操作方法基本一致，这里笔者不再赘述，下面和大家介绍第一壁生成后，在此基础上进行次要壁的建立方法：平整壁和法兰壁，操作方法及参数设置如下图2和图3所示

图2 平整壁操作方法

 

图3 法兰壁操作方法

    接下来我们来看一下中望3D的钣金模块，该软件提供了非常全面的钣金设计功能，通过此模块可以设计各种钣金件。除了支持基本的钣金设计如：拉伸、裁剪、凸缘等功能外，还提供高级的钣金设计功能，如：凹陷、百叶窗等。另外还支持对无参数的钣金件进行展开及折叠等。因此，同样的设计效果，中望3D的实现方法要更加的智能和简便（后面会逐个介绍），一些关键参数的设置已经全部集成到软件中，设计师根据需要进行选择即可。所以说，只要掌握软件的操作方法就可以很容易的设计出高水平的钣金件。
    中望3D钣金模块中的拉伸功能类似于造型设计中的拉伸功能，可以通过现有的曲线、草图或者临时创建一个草图来拉伸特征。点击工具栏“钣金”→“拉伸”，系统弹出拉伸对话框，如图4所示：

图4 中望3D钣金拉伸界面

注意：
1.在使用拉伸建立第一壁时，如果需要临时创建草图，选中“轮廓”→“插入曲线”，或者单击鼠标中键或者回车，系统将会弹出创建拉伸草图的界面。
2.起点和终点的差值即冲压板材的厚度，第一壁生成后接下里的操作将默认第一壁的设置厚度，这也是和实际生产相吻合的。
    生成了第一壁，接下来看一下“全凸缘”操作以及关键参数（K因子）如何设置。全凸缘也就是对应钣金加工工艺中的—折弯，该参数尺寸的设置需要注意两点：
1.零件展开后，凸缘之间不能产生干涉。
2.设置合理的折弯K系数。
操作方法为：单击工具栏“钣金”→“全凸缘”，操作对话框如图5、图6所示

图5 中望3D全凸缘-简单折弯

图6 中望3D全凸缘-S折弯

    关于必选项中的“边”设置可以是直线、圆弧或圆环（如图7所示），其他几个参数定义这里就不再赘述，主要都是定义凸缘的外形参数。

图7 边设置定义

    全凸缘操作界面中还有一个重要的参数（K因子）要和大家详细说明一下:
    K因子定义：K系数是根据某一特定材料的拉伸和压缩特性计算出来的比率，也就是钣金厚度内的中性轴位置（K因子和板厚的乘积就是中性轴的位置），例如K因子设置为0.5，则表示中轴位置在钣金厚度的中间位置，系统默认为0.41，如图8所示。

图8 K因子设置界面

    现在好多工程师在设计钣金件时都不再考虑这个参数了，主要是因为K因子参数的设定需要结合材料特性，材料力学，工程力学等，所以很多工程师不知道如何下手，要么直接使用系统默认值，要么就干脆直接不设置，因为这个对工程师的专业知识以及实践经验有一定的要求。但是中望3D的用户就完全没有上述的烦恼，而且还可以很轻松的设置K因子，这主要归功于中望3D的智能化设计。
    通过中望3D大家可以从以下几个方面，获得合适的K因子（如图9所示）。
1. 材料表
2. 折弯表
3. 折弯余量表
4. 折弯余量公式表

    中望3D将设置K因子涉及的参数标准全部以EXL表格的形式罗列出来（图10-图12），设计师只要根据自己的材料参数进行选择就可以了。

图10 根据钣金材料参数设置K因子

图11 根据折弯表推荐值设置K因子

图12 根据折弯的厚度、角度和半径值设置K因子

    原本比较复杂的K因子设置，在中望3D软件中就变得非常简单明了。上述的这些数据表格，都是前辈们实际加工经验的精华，对设计师来说非常宝贵，当然，设计师们在往后也可以根据需要对数据进行完善和整理。