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引言
人造卫星和航天飞船上使用大量的钣金成形零件,如有效载荷铝合金支架、飞船蒙皮桁条等。这些金属板制作的钣金件具有重量轻、组装简单、成本低等优点,成为航天飞行器的重要组成部分。钣金件的制造,最主要的是正确确定钣金件的展开图,即以 1:1 的比例放样。传统手工计算和图解法直观、方便,在航天制造工程中得到了广泛的应用,但是手工计算和图解法展开图精度低、误差大,存在着工艺路线复杂、效率低、浪费材料及加工质量不易保证等缺点。
随着数控激光切割机、数控折弯机等精密钣金设备的广泛应用,钣金加工工艺方法也有了很大变化。从传统粗放低效成型后修准尺寸的工艺方法,到精确展开、直接成型的先进工艺方法是制造技术发展的必然趋势。Pro/Engineer Wildfire 是美国参数技术公司推出的一套功能强大的 CAD/CAM 参数化软件系统,提供了零件设计、产品装配、NC 加工、钣金件设计、模具开发、铸造件设计、自动测量、机构仿真和应力分析等多种功能,已经被广泛地应用于机械、汽车、航天、家电等行业。本文介绍了航天领域中基于 Pro/Engineer Wildfire 实现钣金零件的建立和展开的应用研究。
Pro/ 2 钣金件 Pro/E 加工特点
传统钣金件加工先以近似展开尺寸放样落料,预留后续加工余量后进行折弯,折弯后再修准尺寸,最后加工工艺孔和槽。这种工艺方法加工效率低、浪费材料,并且加工质量不易保证,但不需要精确的展开图尺寸。而 Pro/E 钣金件加工工艺以精确展开加工为特点,先按展开图全部切割出外形及孔和槽,然后折弯成型,其加工流程如图 1 所示。这种工艺具有效率高、加工质量好、工艺路线简化等优点,但对钣金展开图的精度要求高。因此,Pro/E 钣金设计模块成为钣金件加工中精确展开图的重要工具。
同传统展开方法进行比较,Pro/E 具有明显的优势,主要有以下几点:
加工实现了参数化,提高了展开效率; 、加工效率高、加工质量好; ,展开尺寸便于验证; ,表示出制造过程中的折弯顺序、折弯半径和折弯角; 展开可以进行圆管件、圆锥管构件以及它们之间任何方向的相贯件等复杂曲面零件的展开; ,与数控折弯机进行数据连接,从而能够实现钣金件的无纸加工。
Pro/ 3 钣金件 Pro/E 展开方法
钣金件啪展开方法,能够适应图样的多样化和复杂化,程序是在完全模拟钣金加工过程的基础上进行钣金件展开的。与传统方法相比,主要是利用 Pro/E 的钣金展平功能,使钣金恢复为平整状态。展开的具体方法:在 Pro/E 的钣金模块中创建钣金件的三维立体模型,应用 Pro/E 的展平(Unbend)模块,点取零件基面及需展开的面后,软件即可按钣金实际折弯加工过程运算后自动生成展开模型
。通过展开模型,Pro/E 输出各种格式的二维图形文件,直接应用于数控钣金设备。展开方法流程如图 2 所示。
建模环境设置
建模环境设置是利用 Pro/E 进行钣金件设计之前的一项重要内容。设置完成之后的 Pro/E 环境中的长度单位、视角标准等参数应与数控钣金设备所使用的一致,这样便于在 Pro/E 完成二