王其林++李倩

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)碼垛機(jī)器人防護(hù)罩設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹了利用該鈑金模塊進(jìn)行鈑金件設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。

關(guān)鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機(jī)器人防護(hù)外殼 展開(kāi)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機(jī)械工業(yè)尤其是輕工業(yè)的主要零件類(lèi)型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過(guò)沖壓、折彎、成形等工藝，先生產(chǎn)制造出單個(gè)零件，然后在經(jīng)過(guò)焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機(jī)械構(gòu)件[2]。具有質(zhì)量輕便、材料利用率高、互換性好等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足常規(guī)性工業(yè)生產(chǎn)的裝配及使用要求，因此在機(jī)械設(shè)備的外殼防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，鈑金件的結(jié)構(gòu)形式被普遍采用。

隨著機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平的不斷進(jìn)步，三維設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用到鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域[3]， SolidWorks中的鈑金設(shè)計(jì)模塊，為我們提供了強(qiáng)大的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡(jiǎn)潔高效的對(duì)其完成模擬裝配及折彎、展開(kāi)，能夠準(zhǔn)確生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關(guān)知識(shí)，接下來(lái)以機(jī)器人防護(hù)外殼鈑金件為例，詳細(xì)介紹SolidWorks軟件在鈑金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過(guò)程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡(jiǎn)介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺(tái)的三維CAD系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD大型工程技術(shù)軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶(hù)提供了一款基于三維模型環(huán)境下的鈑金設(shè)計(jì)工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設(shè)計(jì)，還能提供鈑金展開(kāi)，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶(hù)能夠方便地在該模塊下進(jìn)行鈑金件的三維設(shè)計(jì)。

2 機(jī)器人防護(hù)外殼的分析與設(shè)計(jì)

因?yàn)殁k金件通常都是當(dāng)做安裝或保護(hù)其他關(guān)鍵部件而使用的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)兩者的精密配合，在設(shè)計(jì)時(shí)需要參照該關(guān)鍵部件的外形和大小來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)相關(guān)的鈑金件設(shè)計(jì)，如圖1所示，是一款碼垛機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，我們的任務(wù)是為其設(shè)計(jì)鈑金形式的防護(hù)外殼。在圖中黃色的部分是機(jī)器人的四連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下在水平和豎直方向上運(yùn)動(dòng)，因此，在防護(hù)罩設(shè)計(jì)時(shí)要注意在其運(yùn)動(dòng)軌跡上要避讓開(kāi)，藍(lán)色部分為主架體，是安裝四連桿及防護(hù)罩的載體，同時(shí)要考慮到安裝時(shí)輕靈與便捷性、產(chǎn)品的外形美觀與成品造價(jià)，綜合以上因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左右兩部分，通過(guò)螺釘?shù)倪B接的方式以便于安裝與維護(hù)，在折彎上采用直角配合大圓角過(guò)度的形式以增強(qiáng)產(chǎn)品的外形美觀度，具體設(shè)計(jì)步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應(yīng)用相應(yīng)的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據(jù)機(jī)器人主機(jī)體尺寸及四連桿運(yùn)動(dòng)軌跡為基礎(chǔ)，合理的設(shè)計(jì)出防護(hù)罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機(jī)器人防護(hù)外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機(jī)進(jìn)行連接以便于機(jī)器人的維護(hù)保養(yǎng)，防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左、右兩部分，在每一部分中都是由側(cè)板和大圓拱經(jīng)折彎后焊接而成。同時(shí)在在左右側(cè)的大圓拱件中各設(shè)計(jì)了7個(gè)R40的折彎圓角過(guò)渡，避免了直角折彎的呆板，增強(qiáng)了防護(hù)罩的美觀程度。

在防護(hù)罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)器人本體的密切配合，還需要對(duì)這兩部分進(jìn)行模擬裝配，以進(jìn)行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機(jī)器人進(jìn)行模擬裝配以進(jìn)行干涉檢查，來(lái)判斷設(shè)計(jì)是否合理。如圖3所示。

通過(guò)檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開(kāi)了四連桿的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有干涉現(xiàn)象，質(zhì)量輕盈、外形美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?？梢赃M(jìn)行鈑金展開(kāi)與出圖了。

2.2 鈑金件展開(kāi)圖

當(dāng)鈑金零件設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)其進(jìn)行展開(kāi)，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數(shù)據(jù)以便于生產(chǎn)加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金展開(kāi)命令，讓這項(xiàng)在傳統(tǒng)生產(chǎn)中非常棘手的工藝變得非常簡(jiǎn)單。首先進(jìn)入單個(gè)零件模式下，再單擊工具欄中的“展開(kāi)”命令，軟件就會(huì)自動(dòng)為我們生成該零件的三維展開(kāi)圖了。按照這種方式，對(duì)左、右側(cè)大圓拱進(jìn)行展開(kāi)，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進(jìn)行。

3 數(shù)據(jù)交換

利用Solidworks鈑金模塊強(qiáng)大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準(zhǔn)確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機(jī)產(chǎn)品檢驗(yàn)[1]。為了能方便地與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行圖形文件的數(shù)據(jù)交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達(dá)到鈑金零件格式轉(zhuǎn)換后能直接用于編程的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

SolidWorks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金設(shè)計(jì)能力，使我們能夠非?？旖轀?zhǔn)確的完成三維模型及裝配的設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上能方便高效地進(jìn)行鈑金件的展開(kāi)，同時(shí)也能夠生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。接下來(lái)以碼垛機(jī)器人防護(hù)罩的設(shè)計(jì)為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進(jìn)行鈑金件的造型、裝配及展開(kāi)擺脫了傳統(tǒng)工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了生產(chǎn)效率，這種設(shè)計(jì)方式必將在鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復(fù)雜鈑金折彎動(dòng)畫(huà)生成方法[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3] 靳長(zhǎng)泉，等.SolidWorks在鈑金件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新 2007（4）.

[4] 于婷.機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設(shè)計(jì)與制造綜述[J].中國(guó)科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實(shí)戰(zhàn)精解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.endprint

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)碼垛機(jī)器人防護(hù)罩設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹了利用該鈑金模塊進(jìn)行鈑金件設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。

關(guān)鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機(jī)器人防護(hù)外殼 展開(kāi)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機(jī)械工業(yè)尤其是輕工業(yè)的主要零件類(lèi)型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過(guò)沖壓、折彎、成形等工藝，先生產(chǎn)制造出單個(gè)零件，然后在經(jīng)過(guò)焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機(jī)械構(gòu)件[2]。具有質(zhì)量輕便、材料利用率高、互換性好等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足常規(guī)性工業(yè)生產(chǎn)的裝配及使用要求，因此在機(jī)械設(shè)備的外殼防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，鈑金件的結(jié)構(gòu)形式被普遍采用。

隨著機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平的不斷進(jìn)步，三維設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用到鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域[3]， SolidWorks中的鈑金設(shè)計(jì)模塊，為我們提供了強(qiáng)大的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡(jiǎn)潔高效的對(duì)其完成模擬裝配及折彎、展開(kāi)，能夠準(zhǔn)確生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關(guān)知識(shí)，接下來(lái)以機(jī)器人防護(hù)外殼鈑金件為例，詳細(xì)介紹SolidWorks軟件在鈑金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過(guò)程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡(jiǎn)介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺(tái)的三維CAD系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD大型工程技術(shù)軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶(hù)提供了一款基于三維模型環(huán)境下的鈑金設(shè)計(jì)工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設(shè)計(jì)，還能提供鈑金展開(kāi)，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶(hù)能夠方便地在該模塊下進(jìn)行鈑金件的三維設(shè)計(jì)。

2 機(jī)器人防護(hù)外殼的分析與設(shè)計(jì)

因?yàn)殁k金件通常都是當(dāng)做安裝或保護(hù)其他關(guān)鍵部件而使用的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)兩者的精密配合，在設(shè)計(jì)時(shí)需要參照該關(guān)鍵部件的外形和大小來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)相關(guān)的鈑金件設(shè)計(jì)，如圖1所示，是一款碼垛機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，我們的任務(wù)是為其設(shè)計(jì)鈑金形式的防護(hù)外殼。在圖中黃色的部分是機(jī)器人的四連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下在水平和豎直方向上運(yùn)動(dòng)，因此，在防護(hù)罩設(shè)計(jì)時(shí)要注意在其運(yùn)動(dòng)軌跡上要避讓開(kāi)，藍(lán)色部分為主架體，是安裝四連桿及防護(hù)罩的載體，同時(shí)要考慮到安裝時(shí)輕靈與便捷性、產(chǎn)品的外形美觀與成品造價(jià)，綜合以上因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左右兩部分，通過(guò)螺釘?shù)倪B接的方式以便于安裝與維護(hù)，在折彎上采用直角配合大圓角過(guò)度的形式以增強(qiáng)產(chǎn)品的外形美觀度，具體設(shè)計(jì)步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應(yīng)用相應(yīng)的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據(jù)機(jī)器人主機(jī)體尺寸及四連桿運(yùn)動(dòng)軌跡為基礎(chǔ)，合理的設(shè)計(jì)出防護(hù)罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機(jī)器人防護(hù)外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機(jī)進(jìn)行連接以便于機(jī)器人的維護(hù)保養(yǎng)，防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左、右兩部分，在每一部分中都是由側(cè)板和大圓拱經(jīng)折彎后焊接而成。同時(shí)在在左右側(cè)的大圓拱件中各設(shè)計(jì)了7個(gè)R40的折彎圓角過(guò)渡，避免了直角折彎的呆板，增強(qiáng)了防護(hù)罩的美觀程度。

在防護(hù)罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)器人本體的密切配合，還需要對(duì)這兩部分進(jìn)行模擬裝配，以進(jìn)行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機(jī)器人進(jìn)行模擬裝配以進(jìn)行干涉檢查，來(lái)判斷設(shè)計(jì)是否合理。如圖3所示。

通過(guò)檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開(kāi)了四連桿的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有干涉現(xiàn)象，質(zhì)量輕盈、外形美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?？梢赃M(jìn)行鈑金展開(kāi)與出圖了。

2.2 鈑金件展開(kāi)圖

當(dāng)鈑金零件設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)其進(jìn)行展開(kāi)，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數(shù)據(jù)以便于生產(chǎn)加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金展開(kāi)命令，讓這項(xiàng)在傳統(tǒng)生產(chǎn)中非常棘手的工藝變得非常簡(jiǎn)單。首先進(jìn)入單個(gè)零件模式下，再單擊工具欄中的“展開(kāi)”命令，軟件就會(huì)自動(dòng)為我們生成該零件的三維展開(kāi)圖了。按照這種方式，對(duì)左、右側(cè)大圓拱進(jìn)行展開(kāi)，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進(jìn)行。

3 數(shù)據(jù)交換

利用Solidworks鈑金模塊強(qiáng)大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準(zhǔn)確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機(jī)產(chǎn)品檢驗(yàn)[1]。為了能方便地與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行圖形文件的數(shù)據(jù)交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達(dá)到鈑金零件格式轉(zhuǎn)換后能直接用于編程的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

SolidWorks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金設(shè)計(jì)能力，使我們能夠非?？旖轀?zhǔn)確的完成三維模型及裝配的設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上能方便高效地進(jìn)行鈑金件的展開(kāi)，同時(shí)也能夠生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。接下來(lái)以碼垛機(jī)器人防護(hù)罩的設(shè)計(jì)為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進(jìn)行鈑金件的造型、裝配及展開(kāi)擺脫了傳統(tǒng)工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了生產(chǎn)效率，這種設(shè)計(jì)方式必將在鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復(fù)雜鈑金折彎動(dòng)畫(huà)生成方法[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3] 靳長(zhǎng)泉，等.SolidWorks在鈑金件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新 2007（4）.

[4] 于婷.機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設(shè)計(jì)與制造綜述[J].中國(guó)科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實(shí)戰(zhàn)精解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.endprint

摘 要：該文將以SolidWorks鈑金模塊為設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)碼垛機(jī)器人防護(hù)罩設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹了利用該鈑金模塊進(jìn)行鈑金件設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。

關(guān)鍵詞：SolidWorks 鈑金零件 機(jī)器人防護(hù)外殼 展開(kāi)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（a）-0075-02

鈑金件是機(jī)械工業(yè)尤其是輕工業(yè)的主要零件類(lèi)型之一[1]，指厚度均一的金屬薄板（通常在6 mm以下）利用金屬的可塑性通過(guò)沖壓、折彎、成形等工藝，先生產(chǎn)制造出單個(gè)零件，然后在經(jīng)過(guò)焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機(jī)械構(gòu)件[2]。具有質(zhì)量輕便、材料利用率高、互換性好等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足常規(guī)性工業(yè)生產(chǎn)的裝配及使用要求，因此在機(jī)械設(shè)備的外殼防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，鈑金件的結(jié)構(gòu)形式被普遍采用。

隨著機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平的不斷進(jìn)步，三維設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用到鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域[3]， SolidWorks中的鈑金設(shè)計(jì)模塊，為我們提供了強(qiáng)大的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力，可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型，能夠簡(jiǎn)潔高效的對(duì)其完成模擬裝配及折彎、展開(kāi)，能夠準(zhǔn)確生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關(guān)知識(shí)，接下來(lái)以機(jī)器人防護(hù)外殼鈑金件為例，詳細(xì)介紹SolidWorks軟件在鈑金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過(guò)程和方法。

1 SolidWorks鈑金模塊簡(jiǎn)介

SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺(tái)的三維CAD系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD大型工程技術(shù)軟件[4]。

其中的鈑金模塊為用戶(hù)提供了一款基于三維模型環(huán)境下的鈑金設(shè)計(jì)工具，能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設(shè)計(jì)，還能提供鈑金展開(kāi)，建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5]，用戶(hù)能夠方便地在該模塊下進(jìn)行鈑金件的三維設(shè)計(jì)。

2 機(jī)器人防護(hù)外殼的分析與設(shè)計(jì)

因?yàn)殁k金件通常都是當(dāng)做安裝或保護(hù)其他關(guān)鍵部件而使用的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)兩者的精密配合，在設(shè)計(jì)時(shí)需要參照該關(guān)鍵部件的外形和大小來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)相關(guān)的鈑金件設(shè)計(jì)，如圖1所示，是一款碼垛機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，我們的任務(wù)是為其設(shè)計(jì)鈑金形式的防護(hù)外殼。在圖中黃色的部分是機(jī)器人的四連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下在水平和豎直方向上運(yùn)動(dòng)，因此，在防護(hù)罩設(shè)計(jì)時(shí)要注意在其運(yùn)動(dòng)軌跡上要避讓開(kāi)，藍(lán)色部分為主架體，是安裝四連桿及防護(hù)罩的載體，同時(shí)要考慮到安裝時(shí)輕靈與便捷性、產(chǎn)品的外形美觀與成品造價(jià)，綜合以上因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)篩選，確定使用0.8 mm的冷軋鋼板，將該防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左右兩部分，通過(guò)螺釘?shù)倪B接的方式以便于安裝與維護(hù)，在折彎上采用直角配合大圓角過(guò)度的形式以增強(qiáng)產(chǎn)品的外形美觀度，具體設(shè)計(jì)步驟如下文所述。

2.1 零件的三維建模及模擬裝配

在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應(yīng)用相應(yīng)的鈑金特征命令直接生成鈑金零件，在這樣需要注意的是，要根據(jù)機(jī)器人主機(jī)體尺寸及四連桿運(yùn)動(dòng)軌跡為基礎(chǔ)，合理的設(shè)計(jì)出防護(hù)罩的左右兩部分，為此，我們基于這種方式，使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機(jī)器人防護(hù)外殼的三維建模，如圖2所示。為了能夠方便的與主機(jī)進(jìn)行連接以便于機(jī)器人的維護(hù)保養(yǎng)，防護(hù)罩設(shè)計(jì)成左、右兩部分，在每一部分中都是由側(cè)板和大圓拱經(jīng)折彎后焊接而成。同時(shí)在在左右側(cè)的大圓拱件中各設(shè)計(jì)了7個(gè)R40的折彎圓角過(guò)渡，避免了直角折彎的呆板，增強(qiáng)了防護(hù)罩的美觀程度。

在防護(hù)罩左右兩部分裝配完成后，為了能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)器人本體的密切配合，還需要對(duì)這兩部分進(jìn)行模擬裝配，以進(jìn)行模型分析及干涉檢查，要與碼垛機(jī)器人進(jìn)行模擬裝配以進(jìn)行干涉檢查，來(lái)判斷設(shè)計(jì)是否合理。如圖3所示。

通過(guò)檢查我們得知，兩者配合良好，左右兩部分中的避讓槽有效避開(kāi)了四連桿的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有干涉現(xiàn)象，質(zhì)量輕盈、外形美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?？梢赃M(jìn)行鈑金展開(kāi)與出圖了。

2.2 鈑金件展開(kāi)圖

當(dāng)鈑金零件設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)其進(jìn)行展開(kāi)，以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數(shù)據(jù)以便于生產(chǎn)加工[6]，Solidworks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金展開(kāi)命令，讓這項(xiàng)在傳統(tǒng)生產(chǎn)中非常棘手的工藝變得非常簡(jiǎn)單。首先進(jìn)入單個(gè)零件模式下，再單擊工具欄中的“展開(kāi)”命令，軟件就會(huì)自動(dòng)為我們生成該零件的三維展開(kāi)圖了。按照這種方式，對(duì)左、右側(cè)大圓拱進(jìn)行展開(kāi)，如圖4所示，其余的零件都可參照這種方式進(jìn)行。

3 數(shù)據(jù)交換

利用Solidworks鈑金模塊強(qiáng)大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準(zhǔn)確地制作出各種需要的工程圖，以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機(jī)產(chǎn)品檢驗(yàn)[1]。為了能方便地與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行圖形文件的數(shù)據(jù)交換，軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出，達(dá)到鈑金零件格式轉(zhuǎn)換后能直接用于編程的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

SolidWorks鈑金模塊提供了強(qiáng)大的鈑金設(shè)計(jì)能力，使我們能夠非?？旖轀?zhǔn)確的完成三維模型及裝配的設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上能方便高效地進(jìn)行鈑金件的展開(kāi)，同時(shí)也能夠生成數(shù)控設(shè)備識(shí)別的二維圖，完成三維設(shè)計(jì)與鈑金加工之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。接下來(lái)以碼垛機(jī)器人防護(hù)罩的設(shè)計(jì)為例可以看出，利用SolidWorks鈑金模塊進(jìn)行鈑金件的造型、裝配及展開(kāi)擺脫了傳統(tǒng)工藝的諸多弊病，能夠非常方便地完成鈑金件的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了生產(chǎn)效率，這種設(shè)計(jì)方式必將在鈑金設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 符莎，等.基于SolidWorks的復(fù)雜鈑金折彎動(dòng)畫(huà)生成方法[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010（4）.

[2] 詹迪維.SolidWorks鈑金件與焊件教程（2012中文版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3] 靳長(zhǎng)泉，等.SolidWorks在鈑金件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新 2007（4）.

[4] 于婷.機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2011.

[5] 鄭涵文，等.基于Pro/E鈑金件的四岔管分析設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2010（5）.

[6] 程禮波，等.UG鈑金設(shè)計(jì)與制造綜述[J].中國(guó)科技縱橫，2010（7）.

[7] 邢啟恩.SolidWorks鈑金和焊接實(shí)戰(zhàn)精解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.endprint