摘要：介紹一種鈑金箱體的設(shè)計(jì)方法，其中包括需要注意的幾個(gè)問題，以便大家學(xué)習(xí)使用Soildworks進(jìn)行鈑金工件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。

關(guān)鍵字：折彎系數(shù)、K因子、邊線法蘭

引言

Soildworks在當(dāng)今機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它擁有強(qiáng)大的功能，并且操作更加簡(jiǎn)單方便。本文主要介紹soildworks中關(guān)于鈑金設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容及鈑金件的加工方法。鈑金是針對(duì)金屬薄板（通常在6mm以下）的一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復(fù)合、折、鉚接、拼接、成型（如汽車車身）等。其顯著的特征就是同一零件的厚度都是一致的。隨著鈑金的應(yīng)用越來越廣泛，鈑金件的設(shè)計(jì)變成了產(chǎn)品開發(fā)過程中很重要的一環(huán)，作為一名機(jī)械工程師必須熟練掌握鈑金件的設(shè)計(jì)技巧，使設(shè)計(jì)的鈑金既滿足產(chǎn)品的功能和外觀等要求，又能使沖壓模具制造簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本。鈑金加工的過程為：設(shè)計(jì)成形、按照數(shù)模下料、根據(jù)零件圖折彎（沖壓）、對(duì)零件進(jìn)行焊接加固、零件的表面處理等。

1.折彎系數(shù)的選用

Soildworks鈑金設(shè)計(jì)中有個(gè)非常重要的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是折彎系數(shù)。折彎系數(shù)直接關(guān)系到我們生成下料圖的準(zhǔn)確與否，所以選擇正確的折彎系數(shù)非常必要。點(diǎn)開折彎系數(shù)一共有四個(gè)選項(xiàng)如圖1。由圖1看到四個(gè)選項(xiàng)分別為折彎系數(shù)、K因子、折彎扣除及折彎計(jì)算。折彎系數(shù)跟材料類型、材料厚度、材料熱處理及加工折彎的角度有關(guān)。折彎扣除選用時(shí)一般要求嚴(yán)格，如折彎角度必須為90°才可以選用。K因子直接與鋼板的中性層有關(guān)，它是中性層到折彎內(nèi)表面的距離同鈑金厚度的比值。如下圖2所示，K=t/T。t-中性層厚度，T-板厚。由K因子的定義可知K因子是一個(gè)大于0而小于1的數(shù)。

折彎過程中，材料中間必有既不壓縮也不拉伸的那么一層，這一層我們稱之為中性層。一般情況下，中性層是看不見也摸不到的，因?yàn)樗诮饘賰?nèi)部，它的位置與材質(zhì)的固有屬性有關(guān)，也就是說K因子與材質(zhì)相關(guān)。因此根據(jù)各種板材的材質(zhì)直接選擇K因子即可。我們單位常用的為冷軋板，因此選擇K因子為0.41。所以畫圖時(shí)，在折彎系數(shù)中選擇“K因子”，并在數(shù)值的里面輸入0.41即可。

2.箱體的設(shè)計(jì)

明白K因子如何選擇之后我們就可以進(jìn)行箱體的設(shè)計(jì)了。與所有圖紙畫法相同我們先要構(gòu)建草圖，然后點(diǎn)擊鈑金件欄里的基體法蘭，輸入自己所需要的長(zhǎng)度點(diǎn)擊確定完成，就可以得到圖3。當(dāng)然畫法根據(jù)個(gè)人喜好也可以，本文都是以最方便的方法畫出的。形成基體法蘭過程中特別要注意關(guān)于鈑金的以下具體參數(shù)，如選擇K因子并設(shè)置成0.41，鋼板厚度設(shè)置成2mm，還有就是折彎半徑根據(jù)折彎?rùn)C(jī)的模具進(jìn)行選擇，板厚根據(jù)模具設(shè)置折彎半徑為2mm。（對(duì)于不同設(shè)備模具不同，因此折彎半徑會(huì)有所不同。）

接下來就是畫邊線法蘭了。點(diǎn)擊邊線法蘭命令，選擇前后兩個(gè)邊，設(shè)置好高度后確定，這樣箱體的整體結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了。接下來就是箱體整體的設(shè)計(jì)，加上安裝零件時(shí)所需要安裝孔，同時(shí)再加上一些散熱孔等等，這樣就形成了一個(gè)完整的箱體圖了。其中使用閉合角的命令時(shí)要注意選擇正確的結(jié)合方式，同時(shí)要設(shè)置合理的縫隙，這樣就避免了畫圖過程中的各種錯(cuò)誤。如圖4箱體完成圖。

點(diǎn)擊鈑金選項(xiàng)中的展開命令（平板模式），這樣就可以得到該箱體的展開圖，通過建立圖紙，將展開圖投影到二維圖紙上，然后保存成DXF文件即可。這里要注意生產(chǎn)圖紙時(shí)要生成展開圖紙的比例為1：1，這樣生產(chǎn)上就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。打開DXF文件將圖形進(jìn)行修改，也就是在折彎處加入工藝孔，這些工藝孔的尺寸可以根據(jù)所用的下料設(shè)備的精度進(jìn)行設(shè)置。更改完的下料圖可以很好的避開折彎過程中折彎邊的重疊。因此在形狀復(fù)雜的工件所生成的下料圖中加入工藝孔是非常必要的。

3.箱體加工

將DXF文件輸入到激光切割機(jī)中進(jìn)行激光切割。根據(jù)所需要零件的個(gè)數(shù)將下料圖進(jìn)行排版，在這時(shí)特別要注意切割的順序，形狀復(fù)雜的工件要先切割內(nèi)側(cè)的孔然后再整體切下。整張鋼板必要時(shí)要做些固定，這樣就可以避免切割過程中鋼板因變形而產(chǎn)生的位移。切割后要對(duì)工件進(jìn)行打磨與檢查。打磨是為了除去尖邊毛刺及切割痕跡，檢查工件尺寸一定要符合圖紙要求。這樣合格的工件才能再進(jìn)行下一步的加工。

箱體折彎就是根據(jù)加工的二維圖紙進(jìn)行折彎，一定要保證工件尺寸在圖紙要求的誤差范圍內(nèi)，折彎后檢查合格就可以進(jìn)行點(diǎn)焊加固環(huán)節(jié)。點(diǎn)焊過程要調(diào)整好電流及電壓，只有合適的電流及電壓才能避免箱體焊接過程中產(chǎn)生的焊漏及開裂情況。得到優(yōu)質(zhì)的焊縫才能保證箱體的緊密可靠。點(diǎn)焊完成之后可進(jìn)行最終的打磨與噴漆。這樣一個(gè)合格的箱體加工完成，可以進(jìn)行接下來的安裝使用了。

結(jié)束語

基于soildworks的鈑金設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)中應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，因此作為一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)該很好的掌握這種設(shè)計(jì)方法。本文中簡(jiǎn)單介紹了一個(gè)箱體從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整過程，希望大家能得到啟示。今后的設(shè)計(jì)中更應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際，進(jìn)一步的去完善設(shè)計(jì)，使加工更簡(jiǎn)便，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步的降低，為提高產(chǎn)能做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙罘 楊曉晉 趙楠編著 SolidWorks 2016中文版機(jī)械設(shè)計(jì)從入門到精通[M]人民郵電出版社 北京 2016年第五第印刷 p209-215 p224-225

作者簡(jiǎn)介：孫君（1986.3— ），男，遼寧大連人，中級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，畢業(yè)于沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，金屬材料工程專業(yè)。