钣金零件的展开与特征识别的研究

浅谈钣金零件的展开与特征识别的研究摘要：钣金类零件是一种靠压力技术而成形并普遍使用的零件，现如今钣金零件在汽车、航空、化工等工业生产领域的应用日益广泛。本文首先提出了钣金零件在日常生活和工业加工中的应用及其在这些应用中所处的重要地位，紧接着阐述了钣金零件的特征设计以及对这些特征设计的具体分析，最后通过物理方面的理论知识验证了钣金零件的可行性。

关键词：钣金件数字化制造能量法

中图分类号：tg386 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0126-01

从现阶段的发展形势来看，钣金零件已然得到了长足性的运用，例如在汽车以及化工等诸多行业中的运用，同时随着科学技术的发展，制造水平同样也得到了长远的发展和革新，在诸多产品中，带有曲面的钣金件的运用频率将出现的越来越高。除此之外，钣金计算机辅助工艺规划可在正常工作当中强化所有工作人员的工作效率，同时也能提升企业在市场中的竞争力。所以，对钣金件的不断研究和革新具有深远的工程价值和意义。

1 钣金零件特征设计

现阶段，按照钣金件所具有的一些特点，已然提出了若干种不通的几何造型的方式，但是，所有的几何造型存在一个不足之处，也就说，如果对造型的定义出现了误差，那么，对这种误差的更新

工作是相当的困难，同时也存在较多的复杂性。所创建的一些零件模型，涵盖的一些信息资源不是相当的完善，尤其表现在对一些工程信息的表达上。如果零件的构造比较复杂，那么，该零件所表现出的造型同样会显得十分的抽象。

2 钣金件的特征描述

我们从钣金零件所具有的一些特点中可以明显的看出，倘若要创建一个模型，而这个模型不但要对钣金件所具有的一些特点进行反映，同时又可在一定程度上符合cad等系统要求，那么，我们运用特征造型技术可为是一个行之有效的渠道。这种特征技术不仅能为钣金件供给一套相当全面的信息模型，同时也能对现阶段在几何造型方式中所遇到的一些常见问题进行较好的处理和解决。

所谓特征，也就是对信息进行描述的一种集合体，它除了具有一定的特定形状，同时也能对一些工程语义进行较好的表达，在设计以及制造等工艺中可得到较好的运用。完全实现cad、cam等系统形成集合体的关键在于钣金件的特征。钣金件自身所具有的一些特征可划分为精度和形状特征等几个方面，其中，在这些特征当中，形状特征表现的尤为关键，形状特征是钣金件的所有特征的基础，同时也为参数化特征造型可实现的重中之重，我们可将形状特征完全的定义成附有工程价值的一个实体。在产品定义中，零件形状及其架构是关键之处，怎样通过形状特征等对某个产品所具有的一些形状和架构进行一定的描述，是特征建模过程中的关键，对所有的

钣金件来讲，均能将其通过一定的方式划分成若干种不同的形状特征，我们可以明显的看出，就特征造型而言，通过一系列的特征进而形成一个钣金件，这些特征间通过彼此联系的方式进而又形成一个相当完善的零件。按照钣金件具有的一些特点，我们对钣金件所具有的特点归纳为弯曲特征与平面特征。对平面特征来讲，它是整个零件的一个最为基本的构成部分，属于连接弯曲的一个关键环节。针对弯曲特征，它是通过不同的加工流程进而形成的一种形状，这种特征主要通过弯曲属性以及相应的几何元素等进行反映。

3 对钣金件基于能量法的曲面展开算法

对于一些曲率变化不大的薄壁钣金件，假设零件在成形前后的质量分布均匀，同时我们忽略零件在成形前后的厚度变化，这样零件成形前后的体积不变就可以归纳为零件表面积不变。因此，在本算法中将采用展开前后面积不变这一原则对曲面进行展开。

能量法就是从能量的观点出发，根据功能关系、能量守恒等有关定理、定律和应用含有能量的关系式来分析、计算、检验待求解的问题。基于能量法的曲面展开算法，首先依据面积不变原则将曲面三角网格模型中的三角形逐个展开到二维平面上，展开过程中部分已展三角形会影响后续三角形的展开，导致展开过程中不可避免的出现裂缝和重叠，为了消除裂缝和重叠保证展开结构的完整，我们将三角形的展开分为无约束展开和约束展开。对于约束展开，构建能量模型对展开点进行修正，从而使展开结果更加合理。曲而的

三角形个部展开后，以曲而离散点为研究对象，计算各点的变形能，再次对展开后的各点位置进行修正，得到最后的展开结果。

3.1 三角形的无约束展开

利用该算法对曲而进行展开时，同样要先选择展开基点。包含展开基点，且第一个被展开的三角形被称为基三角形。基三角形从空间到二维平面的映射过程中形状不发生任何改变。基三角形展开结束后，围绕基三角形对其他三角形进行逐个展开。

3.2 三角形的约束展开

在某些三角形的展开过程中，两个顶点已经被展开，而第三个顶点已经在其他的三角形中被展开了，称这一类三角形的展开为约束展开。不可展曲面的三角化模型中，在两个三角形中对同一点进行展开时，得到的展开位置会不重合。

3.3 变形能的计算和调整

当外力作用于弹性体时，弹性体发生变形，外力作用点将发生相应的位移，外力在此位移上做功。弹性体在受载荷变形的过程中积蓄了一定的变形能，且该变形能来源于外力所做的功，在结构体弹性变形过程中，如果忽略功能转换过程中的微量损失，由能量守恒定律可知外力所做的功等于弹性体的变形能。在工程实际中，被展曲面是由某一材料组成的，具有材料的物理属性，将曲面假设为一能量模型，曲面上的离散边假设为沿曲面分布的弹性杆件，这些杆件在展开为平面后，杆的长度改变，发生了一定的变形，因此可

以将曲面展开理解为在外力的作用下将曲面压平，在此过程中假设弹性体每一个瞬间都处于平衡状态，如果忽略功能转换过程中的微量损失，外力所做功就等于曲面的变形能，在此仅考虑杆的正应变，忽略切应变。

4 结语

通过以上方式进而创建的特征零件模型具有集成性、表达信息的复杂性以及对信息进行描述的多元化性。特征造型系统在一定程度上供给了一个具有相当完善的集信息、知识为一体的产品模型，进而为多种系统的集成如cad等创造了有利的环境。相对几何造型软件来讲，特征建模在某种意义上为其创造了一条便于对设计人员的思想进行表达的途径，进而在很大程度上使得设计人员基于工程术语对钣金件进行直接性描述和表达的束缚性。

参考文献

[1] 王刚.数控机床通用后置处理程序的开发[j].机械，2012，27（3）.

[2] 许超.钣金排样算法的研究与软件开发[d].南京：东南大学，2011.