钣金件按照构成形状表面又可分为可展曲面和不可展曲面。可展曲面理论上可以精确的展开为平面,还原后基本可以与原曲面完全吻合,例如柱面、锥面等。不可展曲面在理论上不能在平面上展开,故只能近似展开,例如球面、圆环面等。 钣金件的传统生产方法主要有图解法和计算法,这些基于投影关系的展开放样方法在板厚为零的理想状态下应用良好。但当应用于厚度较大或精度较高的板材时,即需要充分考虑板厚、展开长度及结合处形状等因素的影响,不断修正放样图,以满足零件设计要求。面对这种情况即便拥有丰富的放样经验的工人也必须经过多次反复试验才能成功,由此将造成严重的浪费,提高产品成本。 而使用SolidWorks三维展开放样方法可以根据图纸直接生成钣金件的三维图形,并能快速得到三维钣金件的二维展开图。SolidWorks的钣金设计功能很强大,任何复杂的钣金特征都能通过简单操作完成,可自动生成展开件。这种虚拟放样过程可节省下料用模板,提高工作效率及准确性。
以水电站座环为例(见图2),首次生产此项产品,对其工艺过程缺乏经验,且由于产品存在复杂曲面及不规则接口,下料、加工、焊接难度都很大。但应用SolidWorks完成三维钣金建模后,三维图形中的每一个点和每一条线都有非常明确的坐标数据,工作人员可以根据这些坐标数据在下料模板上准确的绘制出展开图形,然后按照图形尺寸进行切割以作为放样的模板在下料时使用。三维建模不仅可以有效地指导下料,对于零件定位焊接也提供了很大的帮助。 就该座环产品而言,因所有零件均焊接于上下环板之上,难以在空间曲面上找到基准点进行安装,故此次将整体座环建模,通过虚拟基准点在座环表面找到某点的坐标值进行安装。对于零件间的不规则接口,可根据建模图形直接完成不规则形状零件的下料,或者根据建模形状先切割,然后再进行焊接。此项产品中的零件包括1块舌板、23片导叶、上下共53块过渡板、上下共96块导流板以及包括尾部蜗壳在内共36块蜗壳等,其中舌板与尾部蜗壳、舌板与入口处的蜗壳、蜗壳与导流板、蜗壳与过渡板、过渡板与导流板的接口形状都不尽相同,且连接处均为曲面,下料及安装难度都很大,但应用SolidWorks的三维建模及钣金放样功能,高效率实现该座环三维钣金件的二维展开,且上下过渡板分别与上下环板间成角度焊接,应用三维建模实现辅助定位后,简化了生产过程,提高了生产效率,降低了生产成本。 3.运动模拟仿真动画 动画可以形象直观地传递设计思想,是产品交流的最好工具。除应用于产品设计外,还可应用于形象传递,市场宣传。它形式多样,可用于制作产品说明书,产品操作动画演示以及图像色彩渲染等,在信息高速传递的今天,动画在产品开发销售过程中起到非常重要的作用。在某些场合中,对于结构复杂或新设计的产品,往往无法依靠文字或图表准确描述其详细结构,但用可视化的三维动态模型却可以直观展现产品的实际情况,使交流变得清晰、简单。 Animator插件是SolidWorksOffice的插件之一,可以完全集成于SolidWorks。Animator能够把显示器上的三维模型、操作运动过程记录下来,生成产品的装配、爆炸、运动过程的动画文件,同时也可以生成各部分的组合动画文件。动画文件可以清晰表现各部分零件间的配合关系,同时将这些三维模型以及操作过程记录下来,生成脱离软件环境,可直接在Windows操作系统下运行观看的AVI视频文件。SolidWorks还提供了产品的渲染功能,在PhotoWorks插件中包含有背景库、材质库和光源库,通过产品材质及灯光控制等的设置,增强视觉感染力,产生高质量的动画效果。这样可以在产品还未投入生产之前,生成产品动画模型,并可以输出JPG,GIF,BMP,TIF等文件格式的宣传图片。用于设计审查、产品宣传、技术交流及技术协调等。 在生产的石化及核电产品中(见图3),首先完成各零部件的三维建模,并将零部件装配成需要模拟的装配体,开启动画运动算例来模拟装配体的运动。将零部件按与正常装配的相反顺序拆解开,保证动画最终演示的正确顺序。在每个零部件的移动轨迹的起始点和终到点之间插入时间帧,设定持续时间的长度,即可实现平移,旋转等效果,按顺序完成所有零部件的轨迹及时问设置后便可以运行动画,也可为运动算例单元生成设计库文件夹在其它运动算例中使用。应用三维动态效果体现产品的结构及装配过程,既能用于市场宣传也可为首次接触的产品提供有力的技术支持,使各部门技术人员及生产工人在制造前期就可以直观了解产品结构,零件组成,装配顺序等生产信息,同时能够帮助技术人员理清上艺脉络,更好地为生产服务。 |