基于CAD/CAM的鈑金設計與加工

摘要：隨著我國科學技術的發展，特別是計算機技術的發展，很大程度上促進了我國機械制造行業的快速發展。計算機技術改變了傳統機械制造加工行業的加工方式，特別是隨著CAD、CAM技術的不斷發展與成熟，鈑金加工行業迎來了新的發展機遇。自從將計算機輔助機械制造與設計（CAD、CAM）技術應用于鈑金加工設計領域后，無論是鈑金加工設計的研發速度，還是產品質量相比以前都有了明顯的改變。接下來，筆者將結合多年的工作經驗，對鈑金件的計算機輔助機械設計與制造做出淺顯的探討。

關鍵詞：鈑金加工；計算機輔助機械設計；設計與展開；數控編程

隨著我國經濟的不斷發展，我國機械制造行業發展迅速，與鈑金設計與加工的企業數量不斷增加。與此同時隨著科學技術的不斷發展，特別是計算機技術的迅猛發展，使得機械制造行業不斷涌現出新的加工技術和加工方法，鈑金的設計過程和加工過程相比以前也有了很大的變化。

1.計算機輔助機械設計（CAD）系統的組成

計算機輔助機械設計系統不僅包括基本的硬件部分，還包括必要的相應的軟件，一般而言，計算機輔助機械設計系統中的軟件部分主要包括操作系統，相應的機械專業軟件，如UG、Pro/Engineer、SolidWorks、SPI、ProCAMCAD等，接下來將對上述幾種計算機輔助機械設計軟件做出簡要的介紹。

1.1. UG軟件中的模塊比較多，不僅具有鈑金設計模塊，還具有鈑金制造模塊，在鈑金設計模塊中不僅可以對需要設計的鈑金進行自行定義，還可以對設計的鈑金進行三維仿真，同時還可以對鈑金進行展開折彎功能。更重要的是，在用UG設計鈑金的過程中還可以提供從轉塔式多工位沖壓到激光切割的自動編程功能。

1.2.在用Pro/Engineer設計鈑金的過程中，主要用到的是Pro/Engineer中的參數化建模功能，參數化建模可以極大的提高鈑金設計的效率，縮短鈑金設計周期，提高鈑金研發能力。

1.3. SolidWorks是鈑金設計軟件中比較容易入手的一款軟件，該軟件的鈑金設計模塊，基本的功能一應俱全，主要包括鈑金要素生成、折彎、EXCEL表修改、折彎和非折彎特征選擇、鈑金零件二維展開等功能。在板金設計軟件中與Solidworks功能比較相似的還有AutodeskInventor9。

1.4. SPI是鈑金設計行業極為專業的一款計算機輔助機械設計軟件，該軟件是針對鈑金設計而開發，功能齊全專業，可以設計的鈑金類型眾多，更重要的是該軟件還可以實現自動折邊，自動倒角，任意選擇折彎角度，自動展開計算并生成展開圖、模具庫及材料庫等功能。并且該軟件與其它機械專業軟件兼容性強，可以實現與AutoCAD和MOT等軟件的完美兼容。

1.5. ProCAM在鈑金設計過程中注重的不是鈑金結構設計，該軟件更偏重于自動編程功能，該軟件可以對多種加工工藝進行編程，該軟件主要用于鈑金沖壓加工，同時還可以進行沖壓模具，沖模補償及沖模旋轉角度。在鈑金沖壓加工行業，該軟件應用極為廣泛。

1.6.其他鈑金計算機輔助機械設計軟件和系統

鈑金系統KMSM、CAMPATH一2000E系統、PROPRO一2000系統。

2.計算機輔助機械制造（CAM）系統的組成

一般而言計算機輔助機械制造系統主要包括數控加工設備和相應控制系統。在鈑金加工領域，計算機輔助機械制造系統中數控沖床應用最為廣泛，與此同時，數控沖床也是鈑金設計加工過程中最為重要和關鍵的加工設備。數控機床與傳統機床最大的區別也是最本質的區別在于，數控機床具有控制單元，該控制單元可以把相應的編程指令轉換為驅動機床設備的電脈沖數的控制軟件，而傳統的機床則沒有此功能。計算機輔助機械制造系統的主要功能在于根據CAD的零件圖形信息和CAPP的零件工藝信息，進而生成相應的代碼，然后經過相應的設備把代碼傳送至數控機床的控制系統，在經過伺服系統帶動機床的相應部件實現特定的運動，最終實現板金的加工過程。目前在鈑金設計和加工行業用到的計算機輔助機械制造系統主要有以下幾種：FANUN系統、MAP—l000系統、SIEMENS8l0系統、FAGOR系統。

3.計算機輔助機械設計和制造系統在鈑金設計加工中的具體運用

計算機輔助機械設計和制造系統貫穿于鈑金的設計和加工全過程。

3.1.鈑金件的設計

在我國鈑金設計行業，對鈑金進行計算機輔助機械設計過程中主要用到的設計方法有模型法和造型法。在上述兩種設計方法中應用最為廣泛的是造型法，模型法是傳統的鈑金設計方法。對于造型結構簡單的鈑金使用規則的面體造型，對于結構復雜的鈑金往往采用曲面造型和實體造型功能，如掃描、提拉、肋板、螺旋、切割、薄壁等功能。

3.2.坯料排樣

由于鈑金設計加工過程中的主要成本為材料費，而在鈑金設計加工過程中采用計算機輔助機械設計方法可以很好的控制成本，極大的降低材料費用。

3.3.數控沖壓和仿真

計算機輔助機械設計和制造最能發揮起作用的部分在數控沖壓編程和優化仿真數控編程。在鈑金設計和加工過程中引用計算機輔助機械設計和制造技術后可以使板金的加工過程實現自動化，極大的提高鈑金零件加工時的精度和產品質量。同時可以精確的刀位點、走刀順序、加工用量。

3.4.鈑金件的彎曲成形

實現鈑金特定結構最為常用的方法就是彎曲法，雖然利用折彎機可以獲得特定的鈑金成形工藝，但是此種方法產生的誤差往往較大，而采用計算機控制CNC后，則可以精確快速的實現折彎過程。

4.結束語

綜上所述，計算機輔助設計與制造系統在鈑金設計加工行業所起的作用越來越重要，鈑金設計行業必須意識到計算機輔助設計與制造系統的重要性。 參考文獻：

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[2]苗量，陳文琳，李桂蘭.基于有限元逆向法和正向法的板料成形過程中合理毛坯形狀的確定[J].鍛壓技術，2006，31（1）：2—15.

作者簡介：李瑞（1974.10.24-），女，江西萍鄉，職稱：講師，學歷：研究生，主要研究方向： CAD/CAM。