UG在鈑金設計與製造中的應用

摘要介紹了在鈑金件設計與製造過程中 ， 為提高鈑金設計 、 製造的質量和效率 ， UG軟體在鈑金 CAD/CAM/CAE 方面的研究和應用 。

 

隨著機械設計自動化的不斷髮展 ， CAD/CAE/ 一體化軟體層出不窮 ， UG 軟體便是其中之 。 一 UG 軟體能將機械設計與生產的全過程整合在一起 ， 它透過一種獨特的引數化的以及面向零件的 3D 實體模型的設計製造技術 ， 改變了傳統的設計理念 ， 為我們提供了一條更直觀 、 更有效 、 更快捷 、 的設計途徑 。

 

在機械製造中 ， 利用 UG 軟體可以建立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 、 產生工程圖功能 、 高階數控功能等 ， 在設計過程中可進行有限元分析 、 機構運動分析 、 動力學分析和模擬模擬 ， 提高設計的可靠性 。 在此 ， 僅就 UG 軟體在鈑金設計製造中的應用 ， 作一個初步探討 。

 

1 鈑金件製造業概況

鈑金零件是透過沖壓工藝方法獲得的具有一定形狀 、 尺寸和效能的零件 。 由於冷衝壓工藝具有生成率高 、 適合大批次生產等優點 ， 所以鈑金零件在航空航天 、 汽車 、 船舶 、 機械 、 化工 、 糧食加工機械等工業中應用十分廣泛 ， 在目前的零件加工行業中逐漸成為一個重要的組成部分 。

 

鈑金零件傳統的設計方法是鈑金工程師在大腦裡構思三維的產品 ， 再透過大腦的幾何投影 ， 把產品表現在二維圖樣上 ， 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化和繁瑣的查表 、 計算中 。 而製造工人又要把二維的圖樣在大腦中反映出三維的實體然後進行加工 ——劃線 ( 放樣展開 ) 裁料 、 成形 、 聯接和裝配 ， 費時費事費力 。 若將計算機輔助設計 、 製造應用到鈑金零件製造業中 ， 尤其是將 UG 軟體應用到鈑金零件的設計製造中 ， 則可以使鈑金零件的設計非常快捷 ， 製造裝配效率得以顯著提高 。

 

2UG 軟體應用到鈑金零件設計製造中的主要步驟

2.1 鈑金零件的設計

人在設計零件時的原始衝動是三維的 ， 設計實施的結果是有顏色 、 材料 、 硬度 、 形狀 、 尺寸 、 位置 、 相關零件 、 製造工藝等關聯概念的三維實體 。 但是在傳統的設計中 ， 在這兩者之間的資訊傳遞竟然全是二維的圖形表達 。 由於以前的手段有限 ， 人們不得不共同約定了在第一象限 ( 美國是第三象限 ) 平行正投影的二維檢視表達規則 ， 用有限個相關聯的二維投影圖表達自己的三維設想 。 這種資訊表達是極不完整的 ， 而且繪圖 、 讀圖都要經過專門訓練的人進行 。

 

如果能直接以三維概念開始設計 ， 尤其在 UG 軟體的支援下 ， 可以更直觀 、 準確地表達出設計構思的全部幾何引數 ， 整個設計過程就可以完全在三維模型上討論 。 UG 軟體提供了專供鈑金設計的鈑金設計模組 UG/Sheet   Metal   Design ， 它能幫助鈑金工程師利用設計與製造相關聯的觀點來合理化設計過程 ， 從板料的生成 、 各道工序的完成來逐步建立鈑金零件 。

 

它可以看作是一個加工鈑金零件的虛擬環境 ， 工程師可以直接在計算機螢幕上進行零件設計和裝配 ， 產品的製作過程與真實的產品製造過程幾乎沒有差別 ， 計算機螢幕上的產品就是未來產品的三維影像 。 如圖 1 所示的網路路由器機箱零件 ， 就是用模組 UG/Sheet   Metal   Design 設計出來的 。

 

圖 1 網路路由器機箱零件圖

 

單個鈑金零件設計完成後 ， 可將多個零件的三維立體模型進行模擬裝配 ， 裝配模型中的各零件相關 。 如果裝配模型中的某一零件作了修改 ， 其它零件也隨之自動地作相應修改 ， 從而大大縮短產品的設計和加工週期 ， 提高產品設計的準確性 。

 

2.2 鈑金零件的展開

在鈑金零件設計完成後 ， 為便於加工 ， 都要將其轉化為展開圖 ， 以確定所需板料大小以及板料的形狀等 。 在傳統的鈑金零件展開時 ， 都透過人工憑經驗計算獲得 。 這樣做有 3 個缺點 ： ( 1 ) 工作量大 ， 展開過程繁瑣 。 ( 2 ) 效率低 ， 在展開時對於一般工程師而言易產生錯誤 。 ( 3 ) 精度低 ， 大部分展開憑經驗獲得 ， 造成物料和人工的大量糧費 。

 

在 UG 中利用其鈑金模組 UG/SheetMetalDesign 的自動展開功能 ， 可完成鈑金零件的自動展開 。 對於展開後板料的形狀和大小 ， 均可透過自動計算獲得 ， 因此擁有高速 、 高精度 、 零錯誤率以及操作簡捷的優點 。 圖 2 即是在 UG/SheetMetalDesign 模組中網路路由器機箱的展開圖 。

 

圖 2 路由器機箱的展開圖

 

2.3 鈑金零件加工過程的模擬

利用 UG/Sheet   Metal   Design 模組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 ， 以確定零件的最佳製作路線 ， 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 。

 

2.4 鈑金零件加工工藝的輸出

利用 UG/Drafting 模組強大的繪製二維檢視功能可以方便 、 快捷 、 準確地繪製出各種需要的工序圖 ， 方便後續工序的製作和檢驗 。 由於 UG 的單一資料庫 ， 二維工程圖與三維實體模型是完全關聯的 ， 如鈑金造型有改動 ， 二維檢視也自動發生相應的變化 ， 因此大大提高了二維圖 紙的準確性和出圖效率 。

 

2.5 鈑金零件排樣

利用 UG/Shee t Metal   Nesting 模組可在一塊毛坯料上對若干品種的零件進行多種最佳化排樣 。 使用者只需提供零件的種類 、 每種零件的數量以及所用板料的規格 ， 系統即可進行 “自動排樣”並對不同的組合佈局進行擇優選擇 。 該模組還能最佳化衝壓工序 ， 減少刀具更換 ， 使衝壓零件時板材重定位最少 。 使用者還可以在互動式圖形方式下直接在板材上進行排樣 。

 

2.6 鈑金零件數控加工程式的編制與輸出

UG/Manufacturing 模組提供了完備的程式設計手段供程式設計人員選用 。 其中包括二軸至五軸數控銑削 、 二軸至四軸數控線切割 、 三軸數控電火花加工 、 轉塔式多工位衝壓等多種加工手段 。 程式設計人員可以根據需要進行數控程式設計 ， 利用 UG 的加工模擬模組可以對編制的程式進行加工模擬 ， 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 。

 

2.7 鈑金零件的數控加工

利用相應的後置處理檔案 ， 把刀位檔案轉化成機床能夠識別的 NC 程式碼程式 ， 透過行介面輸入到相應的數控機床 ， 進行鈑金零件的數控加工 。

 

3 結束語

( 1 ) 採用 UG 軟體進行鈑金零件的輔助設計 ， 可徹底地將工程師從零件圖和展開圖繪製的煩惱中解脫出來 ， 與傳統的設計過程相比更直觀 、 更高效 ； ( 2 ) 利用 CAE 模組進行分析 。 最大限度地減少了設計缺陷 ； ( 3 ) 利用 CAM 模組 。 提高了加工能力和效率 ； ( 4 ) UG 軟體還提供了針對 AutoCAD 等其它軟體的資料介面 ， 使這些軟體能與 UG 相互交換資料 。本文章來自御雲鈑金軟體，更多詳細資訊請點選：