CAD、CAM在鈑金放樣展開及下料方面的應用

摘要：介紹了以三維Solidworks軟體為設計平臺，對褲型橢圓錐三通管進行放樣和展開，生成的二維圖形經過排料後直接輸出給數控程式設計軟體 FastCAM ，並生成火焰切割機的加工程式，火焰切割機直接進行切割的實現方法 。

 

鈑金件在石油、化工、冶金、機械、建築等行業有著非常廣泛的應用，如包裝機械中的料斗和料槽、輸送空氣的通風管道和裝置的防護罩等 。 傳統的鈑金放樣方法有圖解法和計演算法，這些方法一直是畫法幾何和解析幾何的研究範疇 。

 

對於文化較低的工人來說是有一定難度的 ， 如今將 CAD / CAM 運用於鈑金加工已經成為企業加快產品開發、提高產品質量、增強市場競爭力的有力措施。

 

1 褲型橢圓錐三通管的建模、鈑金放樣及鈑金展開

如圖 1 、 2 所示，厚度為 3mm 的褲型橢圓錐三通管，需要鈑金放樣下料 。

 

圖 1 三維模型圖

 

SohdWorks 軟體是美國 SolidWorks 公司開發的三維 CAD 產品，它是基於 Windows 系統的操作平臺， SolidWorks 是易學易用的標準三維軟體，具有全面的建模功能，可以生成各種實體，廣泛的應用在各種行業 。 由於 SolidWorks 中文版設定了鈑金模組，專用於鈑金件的設計工作 。 將 SolidWorks 軟體應用到鈑金零件設計中可以使鈑金零件設計工作非常快捷，製造裝配效率顯著提高． SolidWorks 鈑金設計模組採用特徵造型技術，可以建立一個即反映鈑金和焊接零件特點又能滿足 CAD / CAM 系統要求的鈑金和焊接零件模型，基於此，褲型橢圓錐三通管的三維建模採用 SohdWorks 。

 

圖 2 二維投影圖

 

透過圖 1 、 2 分析可知，它是由左、右兩平行圓口橢圓椎管對稱焊接而成，只要建立單節平行圓口橢圓椎管模型，然後在裝配體環境下新增配合即可完成整體模型的建立 。

 

建立單節平行圓口橢圓椎管模型，單擊新建零件，在 “上視基準面”繪製一以原點為圓心，半徑為 200mm ，起點、終點距離為 1 mm 的圓弧，繪製完成後單擊確認角落中的“退出草圖”按鈕退出，完成“草圖 1 ”的繪製 。

 

建立一與 “上視基準面”平行，距離為 H=400mm 的基準面 1 ，勾選 “反向”使基準面 1 在“上視基準面”下方 。 然後選擇 “前視基準面”，在“前視基準面”上繪製“草圖 2 ”，如圖 3 所示，其中直線的一個端點在“上視基準面”上，與水平呈 60 。角，繪製完成後單擊確認角落中的“退出草圖”按鈕退出 。

 

在 “基準面 1 ”上繪製草圖 3 ，如圖 4 所示，其中圓弧圓心為“草圖 2 ”中直線的端點，半徑為 100mm ，起點、終點距離為 . 5mm 的圓弧，繪製完成後單擊確認角落中的“退出草圖”按鈕退出 。

 

圖 3 草圖 2

 

 

圖 4 草圖 3

 

建立 “放樣折彎 1 ”特徵，單擊“放樣折彎”按鈕，然後分別單擊圓弧起點，選擇“草圖 1 ”和“草圖 3 ”，同時單擊“反向”按鈕，如圖 5 所示，使厚度朝裡，輸入厚度值為 3 mm ，單擊 “確定”完成 。

 

建立 “拉伸 1 ”特徵，在“前視基準面”上繪製一條透過原點的豎直直線 。 然後單擊 “拉伸切除”按鈕，設定引數屬性，方向 1 、方向 2 均設定為完全貫穿，切除右半部分，如圖 6 所示，單擊單擊“確定”完成 。

 

單擊 “儲存”按鈕，將檔案儲存為“褲型橢圓 錐三通管支管。 SLDPRT ”。

 

圖 5 “放樣折彎 1 ”特徵

 

圖 6 “拉伸 1 ”特徵

 

單擊新建裝配體，插入零件 “褲型橢圓錐三通管支管。 SLDPRT ”兩次。它們之間的配合方法均是透過前後兩點和切面的重合來完成裝配的，如圖 7 、 8 所示。完成褲型橢圓錐三通管的建模。儲存檔案為“褲型橢圓錐三通管。 SLDASM ”。

 

圖 7 前後兩點的重合

 

模型建立好後，下一步的任務是要進行鈑金放樣，使之形成展開的二維圖。由於褲型橢圓錐三通管是由左、右兩平行圓口橢圓椎管對稱焊接而成，只要對其中的一個單節平行圓口橢圓椎管進行放樣即可。具體方法是：開啟檔案 “褲型橢圓錐三通管支管。 SLDPRT ”，點選鈑金工具欄中的“展開”命令，即可實現鈑金展開功能，展開完成後，點選工具欄中的“檔案”命令，選擇“另存”指令，將圖形另存為“褲型橢圓錐三通管支管展開。 dxf ”檔案，注意調節輸出比例，按 1 ： 1 輸出。完成之後關閉“褲型橢圓錐三通管支管。 SLDPRT ”檔案。

 

圖 8 切面的重合

 

2 數控程式設計

傳統的鈑金下料主要依靠鉚工進行手工操作，這種操作往往需要展開計算和做樣板等過程，費時費力，因而無法滿足現代產品加工質量和效率的要求，同時企業也無法保證每個切割工人都具有豐富的切割經驗和最好的操作技能，所以只有把豐富的切割經驗和切割工藝透過程式設計的方法寫入數控系統，使用數控切割方式，排除人為的干擾，才能保證切割的效率和質量，實現數控切割機的 “全時切割、自動切割、高效切割、高質量切割和高套料切割”，節省鋼材和耗材。

 

FastCAM 自動切割程式設計套料軟體擁有 30 年的歷史，是全球切割焊接行業中著名的國際品牌，是數控火焰、等離子和水刀切割機專用的最佳化套料程式設計軟體。系統穩定，功能完善，具有豐富的切割工藝和切割經驗，在提高鋼材套料利用率的前提下，有效提高切割效率和切割質量。

 

在用 FastCAM 軟體進行程式設計時，應該首先進行排料。具體操作是在 AutoCAD 中，開啟“褲型橢圓錐三通管支管展開。 dxf ”檔案，單擊 AutoCAD 中的“樣條曲線”命令，繪製樣條曲線來代替圖形檔案中的非直線段，原圖形中的非直線段在繪製完樣條曲線後刪除，刪除完之後，進行圖形的“平移複製”，經過簡單的移動，如圖 9 所示，形成了排料圖，另存圖形為“火焰切割 a ． dxf ”檔案。

 

在軟體 FastCAM 中開啟“火焰切割 a ． dxf ”檔案，在工具欄標中點選“刪除”，選擇“ CAD 清除”指令，軟體自動進行清除操作，操作完成後，再次在工具欄中點選“刪除”，選擇“ CAD 壓縮”指令，壓縮完成後，點選工具欄中的“標準件”指令，選擇“考慮刀具補償”，並輸入 2mm ，此時系統提示是否滿意，選擇滿意。

 

在工具欄中 “程式設計路徑”指令中選擇“下一路徑”指令，單擊“ CUTTING ”，選擇“左補償”，在圖形中單擊圖 10 所示邊線，輸入引入線、引出線長度，均輸入 5mm ，選取完成後，選取左邊的圖形邊線，重複“ CUTTING ”、“左補償”等指令，依次選取完兩個圖形後，點選工具欄中“程式設計路徑”指令中“輸出 NC 碼”指令，軟體便會自動生成數控火焰切割 G 程式碼，軟體自動生成數控程式後，點選儲存為“火焰切割 A ． txt ”檔案。並把檔案複製到可移動 U 盤中，用來輸入給數控火焰切割機床。

 

圖 9 排料圖

 

 

圖 10 邊線選擇示意圖

 

3 數控火焰切割機床切割下料

數控火焰切割機的有效切割厚度取決於火焰槍和切割氧的配置和自動穿孔技術。因為褲型橢圓錐三通管的壁厚為 3mm ，所以應該放置 3mm 鋼板到支撐架上。這時應更換相對應的割槍槍嘴，這裡選擇 G02 型整體等壓式割嘴，第 00 號槍嘴。更換割槍槍嘴之後，啟動機床，透過機床的 U 盤介面，把 U 盤裡的“火焰切割 A ． txt ”程式複製到火焰切割機床中，調人這個程式，透過機床控制皮膚來調節割槍槍嘴與鋼板的垂直距離，找好起始點，進行點火，因為鋼板比較薄，所以就省去了預熱，打孔的時間，調節好相應的氧氣與乙炔的流量，就可以執行程式了。程式執行完後就可以取出用於下料的鋼板，進行下一步工序了，如折彎、焊接等。

 

4 結論

CAD/CAM 在鈑金行業上的應用，省去了傳統鉚工進行計算、做樣板、水焊切割等的一系列步驟，只需利用軟體 Solidworks 、 AutoCAD 、 FastCAM 軟體及數控火焰切割機就可以實現對由圓管、圓錐管連線組成的各類彎頭、三通鈑金件如等徑彎頭、多節彎頭、多節漸縮圓錐管彎頭、等徑褲型圓錐管、褲型橢圓錐三通管、等徑直角三通、異徑斜交三通等的無紙化展開設計、實物下料。具有高效、準確、簡便、實用的特點。 本文章來自御雲鈑金軟體 ，更多詳細資訊請點選：