基于soildworks的鈑金箱體設計

摘要：介紹一種鈑金箱體的設計方法，其中包括需要注意的幾個問題，以便大家學習使用Soildworks進行鈑金工件的設計及生產。

關鍵字：折彎系數、K因子、邊線法蘭

引言

Soildworks在當今機械設計行業得到了廣泛的應用，它擁有強大的功能，并且操作更加簡單方便。本文主要介紹soildworks中關于鈑金設計的部分內容及鈑金件的加工方法。鈑金是針對金屬薄板（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。隨著鈑金的應用越來越廣泛，鈑金件的設計變成了產品開發過程中很重要的一環，作為一名機械工程師必須熟練掌握鈑金件的設計技巧，使設計的鈑金既滿足產品的功能和外觀等要求，又能使沖壓模具制造簡單，降低生產成本。鈑金加工的過程為：設計成形、按照數模下料、根據零件圖折彎（沖壓）、對零件進行焊接加固、零件的表面處理等。

1.折彎系數的選用

Soildworks鈑金設計中有個非常重要的參數，這個參數就是折彎系數。折彎系數直接關系到我們生成下料圖的準確與否，所以選擇正確的折彎系數非常必要。點開折彎系數一共有四個選項如圖1。由圖1看到四個選項分別為折彎系數、K因子、折彎扣除及折彎計算。折彎系數跟材料類型、材料厚度、材料熱處理及加工折彎的角度有關。折彎扣除選用時一般要求嚴格，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，它是中性層到折彎內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因子是一個大于0而小于1的數。

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，因為它在金屬內部，它的位置與材質的固有屬性有關，也就是說K因子與材質相關。因此根據各種板材的材質直接選擇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，在折彎系數中選擇“K因子”，并在數值的里面輸入0.41即可。

2.箱體的設計

明白K因子如何選擇之后我們就可以進行箱體的設計了。與所有圖紙畫法相同我們先要構建草圖，然后點擊鈑金件欄里的基體法蘭，輸入自己所需要的長度點擊確定完成，就可以得到圖3。當然畫法根據個人喜好也可以，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于鈑金的以下具體參數，如選擇K因子并設置成0.41，鋼板厚度設置成2mm，還有就是折彎半徑根據折彎機的模具進行選擇，板厚根據模具設置折彎半徑為2mm。（對于不同設備模具不同，因此折彎半徑會有所不同。）

接下來就是畫邊線法蘭了。點擊邊線法蘭命令，選擇前后兩個邊，設置好高度后確定，這樣箱體的整體結構就出現了。接下來就是箱體整體的設計，加上安裝零件時所需要安裝孔，同時再加上一些散熱孔等等，這樣就形成了一個完整的箱體圖了。其中使用閉合角的命令時要注意選擇正確的結合方式，同時要設置合理的縫隙，這樣就避免了畫圖過程中的各種錯誤。如圖4箱體完成圖。

點擊鈑金選項中的展開命令（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。這里要注意生產圖紙時要生成展開圖紙的比例為1：1，這樣生產上就不會出現錯誤。打開DXF文件將圖形進行修改，也就是在折彎處加入工藝孔，這些工藝孔的尺寸可以根據所用的下料設備的精度進行設置。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中進行激光切割。根據所需要零件的個數將下料圖進行排版，在這時特別要注意切割的順序，形狀復雜的工件要先切割內側的孔然后再整體切下。整張鋼板必要時要做些固定，這樣就可以避免切割過程中鋼板因變形而產生的位移。切割后要對工件進行打磨與檢查。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行下一步的加工。

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

結束語

基于soildworks的鈑金設計，在生產中應用已經非常普遍，因此作為一個機械設計者應該很好的掌握這種設計方法。本文中簡單介紹了一個箱體從設計到生產的完整過程，希望大家能得到啟示。今后的設計中更應該根據生產的實際，進一步的去完善設計，使加工更簡便，使生產成本進一步的降低，為提高產能做出貢獻。

參考文獻：

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

作者簡介：孫君（1986.3— ），男，遼寧大連人，中級工程師，工學學士，畢業于沈陽大學機械工程學院，金屬材料工程專業。