基于CAD/CAM的钣金设计与加工

摘要：随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的发展，很大程度上促进了我国机械制造行业的快速发展。计算机技术改变了传统机械制造加工行业的加工方式，特别是随着CAD、CAM技术的不断发展与成熟，钣金加工行业迎来了新的发展机遇。自从将计算机辅助机械制造与设计（CAD、CAM）技术应用于钣金加工设计领域后，无论是钣金加工设计的研发速度，还是产品质量相比以前都有了明显的改变。接下来，笔者将结合多年的工作经验，对钣金件的计算机辅助机械设计与制造做出浅显的探讨。

关键词：钣金加工；计算机辅助机械设计；设计与展开；数控编程

随着我国经济的不断发展，我国机械制造行业发展迅速，与钣金设计与加工的企业数量不断增加。与此同时随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的迅猛发展，使得机械制造行业不断涌现出新的加工技术和加工方法，钣金的设计过程和加工过程相比以前也有了很大的变化。

1.计算机辅助机械设计（CAD）系统的组成

计算机辅助机械设计系统不仅包括基本的硬件部分，还包括必要的相应的软件，一般而言，计算机辅助机械设计系统中的软件部分主要包括操作系统，相应的机械专业软件，如UG、Pro/Engineer、SolidWorks、SPI、ProCAMCAD等，接下来将对上述几种计算机辅助机械设计软件做出简要的介绍。

1.1. UG软件中的模块比较多，不仅具有钣金设计模块，还具有钣金制造模块，在钣金设计模块中不仅可以对需要设计的钣金进行自行定义，还可以对设计的钣金进行三维仿真，同时还可以对钣金进行展开折弯功能。更重要的是，在用UG设计钣金的过程中还可以提供从转塔式多工位冲压到激光切割的自动编程功能。

1.2.在用Pro/Engineer设计钣金的过程中，主要用到的是Pro/Engineer中的参数化建模功能，参数化建模可以极大的提高钣金设计的效率，缩短钣金设计周期，提高钣金研发能力。

1.3. SolidWorks是钣金设计软件中比较容易入手的一款软件，该软件的钣金设计模块，基本的功能一应俱全，主要包括钣金要素生成、折弯、EXCEL表修改、折弯和非折弯特征选择、钣金零件二维展开等功能。在板金设计软件中与Solidworks功能比较相似的还有AutodeskInventor9。

1.4. SPI是钣金设计行业极为专业的一款计算机辅助机械设计软件，该软件是针对钣金设计而开发，功能齐全专业，可以设计的钣金类型众多，更重要的是该软件还可以实现自动折边，自动倒角，任意选择折弯角度，自动展开计算并生成展开图、模具库及材料库等功能。并且该软件与其它机械专业软件兼容性强，可以实现与AutoCAD和MOT等软件的完美兼容。

1.5. ProCAM在钣金设计过程中注重的不是钣金结构设计，该软件更偏重于自动编程功能，该软件可以对多种加工工艺进行编程，该软件主要用于钣金冲压加工，同时还可以进行冲压模具，冲模补偿及冲模旋转角度。在钣金冲压加工行业，该软件应用极为广泛。

1.6.其他钣金计算机辅助机械设计软件和系统

钣金系统KMSM、CAMPATH一2000E系统、PROPRO一2000系统。

2.计算机辅助机械制造（CAM）系统的组成

一般而言计算机辅助机械制造系统主要包括数控加工设备和相应控制系统。在钣金加工领域，计算机辅助机械制造系统中数控冲床应用最为广泛，与此同时，数控冲床也是钣金设计加工过程中最为重要和关键的加工设备。数控机床与传统机床最大的区别也是最本质的区别在于，数控机床具有控制单元，该控制单元可以把相应的编程指令转换为驱动机床设备的电脉冲数的控制软件，而传统的机床则没有此功能。计算机辅助机械制造系统的主要功能在于根据CAD的零件图形信息和CAPP的零件工艺信息，进而生成相应的代码，然后经过相应的设备把代码传送至数控机床的控制系统，在经过伺服系统带动机床的相应部件实现特定的运动，最终实现板金的加工过程。目前在钣金设计和加工行业用到的计算机辅助机械制造系统主要有以下几种：FANUN系统、MAP—l000系统、SIEMENS8l0系统、FAGOR系统。

3.计算机辅助机械设计和制造系统在钣金设计加工中的具体运用

计算机辅助机械设计和制造系统贯穿于钣金的设计和加工全过程。

3.1.钣金件的设计

在我国钣金设计行业，对钣金进行计算机辅助机械设计过程中主要用到的设计方法有模型法和造型法。在上述两种设计方法中应用最为广泛的是造型法，模型法是传统的钣金设计方法。对于造型结构简单的钣金使用规则的面体造型，对于结构复杂的钣金往往采用曲面造型和实体造型功能，如扫描、提拉、肋板、螺旋、切割、薄壁等功能。

3.2.坯料排样

由于钣金设计加工过程中的主要成本为材料费，而在钣金设计加工过程中采用计算机辅助机械设计方法可以很好的控制成本，极大的降低材料费用。

3.3.数控冲压和仿真

计算机辅助机械设计和制造最能发挥起作用的部分在数控冲压编程和优化仿真数控编程。在钣金设计和加工过程中引用计算机辅助机械设计和制造技术后可以使板金的加工过程实现自动化，极大的提高钣金零件加工时的精度和产品质量。同时可以精确的刀位点、走刀顺序、加工用量。

3.4.钣金件的弯曲成形

实现钣金特定结构最为常用的方法就是弯曲法，虽然利用折弯机可以获得特定的钣金成形工艺，但是此种方法产生的误差往往较大，而采用计算机控制CNC后，则可以精确快速的实现折弯过程。

4.结束语

综上所述，计算机辅助设计与制造系统在钣金设计加工行业所起的作用越来越重要，钣金设计行业必须意识到计算机辅助设计与制造系统的重要性。 参考文献：

[1]廖敏，殷国富，罗中先，等.实用钣金展开CAD系统的开发技术与应用研究[J].组合机床与自动化加工技术，2004（1）：37—38.

[2]苗量，陈文琳，李桂兰.基于有限元逆向法和正向法的板料成形过程中合理毛坯形状的确定[J].锻压技术，2006，31（1）：2—15.

作者简介：李瑞（1974.10.24-），女，江西萍乡，职称：讲师，学历：研究生，主要研究方向： CAD/CAM。

推荐访问:钣金 加工 设计 CAD CAM