CAD、CAM在钣金放样展开及下料方面的应用

CAD、CAM在钣金放样展开及下料方面的应用

摘要：介绍了以三维Solidworks软件为设计平台，对裤型椭圆锥三通管进行放样和展开，生成的二维图形经过排料后直接输出给数控编程软件FastCAM，并生成火焰切割机的加工程序，火焰切割机直接进行切割的实现方法。

关键词：三维建模；钣金放样；钣金展开；数控编程；排料；切割下料

钣金件在石油、化工、冶金、机械、建筑等行业有着非常广泛的应用，如包装机械中的料斗和料槽、输送空气的通风管道和设备的防护罩等。传统的钣金放样方法有图解法和计算法，这些方法一直是画法几何和解析几何的研究范畴。

对于文化较低的工人来说是有一定难度的，如今将CAD/CAM运用于钣金加工已经成为企业加快产品开发、提高产品质量、增强市场竞争力的有力措施。

1裤型椭圆锥三通管的建模、钣金放样及钣金展开

如图1、2所示，厚度为3mm的裤型椭圆锥三通管，需要钣金放样下料。

图1三维模型图

SohdWorks软件是美国SolidWorks公司开发的三维CAD产品，它是基于Windows系统的操作平台，SolidWorks是易学易用的标准三维软件，具有全面的建模功能，可以生成各种实体，广泛的应用在各种行业。由于SolidWorks中文版设置了钣金模块，专用于钣金件的设计工作。将SolidWorks软件应用到钣金零件设计中可以使钣金零件设计工作非常快捷，制造装配效率显著提高．SolidWorks钣金设计模块采用特征造型技术，可以建立一个即反映钣金

和焊接零件特点又能满足CAD/CAM系统要求的钣金和焊接零件模型，基于此，裤型椭圆锥三通管的三维建模采用SohdWorks。

图2二维投影图

通过图1、2分析可知，它是由左、右两平行圆口椭圆椎管对称焊接而成，只要建立单节平行圆口椭圆椎管模型，然后在装配体环境下添加配合即可完成整体模型的建立。

建立单节平行圆口椭圆椎管模型，单击新建零件，在“上视基准面”绘制一以原点为圆心，半径为200mm，起点、终点距离为1mm的圆弧，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出，完成“草图1”的绘制。

建立一与“上视基准面”平行，距离为H=400mm的基准面1，勾选“反向”使基准面1在“上视基准面”下方。然后选择“前视基准面”，在“前视基准面”上绘制“草图2”，如图3所示，其中直线的一个端点在“上视基准面”上，与水平呈60。角，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出。

在“基准面1”上绘制草图3，如图4所示，其中圆弧圆心为“草图2”中直线的端点，半径为100mm，起点、终点距离为0.5mm的圆弧，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出。

图3草图2

图4草图3

建立“放样折弯1”特征，单击“放样折弯”按钮，然后分别单击圆弧起点，选择“草图1”和“草图3”，同时单击“反向”按钮，如图5所示，使厚度朝里，输入厚度值为3mm，单击“确定”完成。

建立“拉伸1”特征，在“前视基准面”上绘制一条通过原点的竖直直线。然后单击“拉伸切除”按钮，设置参数属性，方向1、方向2均设置为完全贯穿，切除右半部分，如图6

所示，单击单击“确定”完成。

单击“保存”按钮，将文件保存为“裤型椭圆锥三通管支管。SLDPRT”。

图5“放样折弯1”特征

图6“拉伸1”特征

单击新建装配体，插入零件“裤型椭圆锥三通管支管。SLDPRT”两次。它们之间的配合方法均是通过前后两点和切面的重合来完成装配的，如图7、8所示。完成裤型椭圆锥三通管的建模。保存文件为“裤型椭圆锥三通管。SLDASM”。

图7前后两点的重合

模型建立好后，下一步的任务是要进行钣金放样，使之形成展开的二维图。由于裤型椭圆锥三通管是由左、右两平行圆口椭圆椎管对称焊接而成，只要对其中的一个单节平行圆口椭圆椎管进行放样即可。具体方法是：打开文件“裤型椭圆锥三通管支管。SLDPRT”，点击钣金工具栏中的“展开”命令，即可实现钣金展开功能，展开完成后，点击工具栏中的“文件”命令，选择“另存”指令，将图形另存为“裤型椭圆锥三通管支管展开。dxf”文件，注意调节输出比例，按1：1输出。完成之后关闭“裤型椭圆锥三通管支管。SLDPRT”文件。

图8切面的重合

2数控编程

传统的钣金下料主要依靠铆工进行手工操作，这种操作往往需要展开计算和做样板等过程，费时费力，因而无法满足现代产品加工质量和效率的要求，同时企业也无法保证每个切割工人都具有丰富的切割经验和最好的操作技能，所以只有把丰富的切割经验和切割工艺通过编程的方法写入数控系统，使用数控切割方式，排除人为的干扰，才能保证切割的效率和质量，实现数控切割机的“全时切割、自动切割、高效切割、高质量切割和高套料切割”，节省钢材和耗材。

FastCAM自动切割编程套料软件拥有30年的历史，是全球切割焊接行业中著名的国际品牌，是数控火焰、等离子和水刀切割机专用的优化套料编程软件。系统稳定，功能完善，具有丰富的切割工艺和切割经验，在提高钢材套料利用率的前提下，有效提高切割效率和切割质量。

在用FastCAM软件进行编程时，应该首先进行排料。具体操作是在AutoCAD中，打开“裤型椭圆锥三通管支管展开。dxf”文件，单击AutoCAD中的“样条曲线”命令，绘制样条曲线来代替图形文件中的非直线段，原图形中的非直线段在绘制完样条曲线后删除，删除完之后，进行图形的“平移复制”，经过简单的移动，如图9所示，形成了排料图，另存图形为“火焰切割a．dxf”文件。

在软件FastCAM中打开“火焰切割a．dxf”文件，在工具栏标中点击“删除”，选择“CAD 清除”指令，软件自动进行清除操作，操作完成后，再次在工具栏中点击“删除”，选择“CAD 压缩”指令，压缩完成后，点击工具栏中的“标准件”指令，选择“考虑刀具补偿”，并输入2mm，此时系统提示是否满意，选择满意。