基于SolidWorks倒角机机身钣金折弯结构工艺设计

    朱红萍 徐晓宇

    

    

    

    摘? 要：该文重点对直径115 mm倒角机机身部分钣金结构的折弯工艺的设计研究。运用SolidWorks、AutoCAD等工具软件，对初步设计出的倒角机的整体结构方案进行三维、二维设计。同时，借助SolidWorks软件，从折弯内弯角，工艺槽或孔，最小弯边高度等方面对机身整体结构进行设计。并对初步设计出的机身主要钣金件的结构工艺参数进行了优化，分析得出最佳折弯工序。最后，对该倒角机的机身进行了试制、装配。

    关键词：倒角机机身;折弯结构工艺;钣金;SolidWorks

    中图分类号：TG936? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 引言

    钣金件的加工质量直接关系到机械设备是否美观。该文主要借助SolidWorks软件的钣金设计模块，对直径115 mm倒角机机身整体结构进行了三维结构设计。同时，对该机身钣金结构的折弯角度、折弯半径等参数进行了优化，为后续机身钣金件折弯奠定基础。

    1 倒角机机身钣金整体结构设计

    通过对倒角机整机工作原理的分析，初步确定出倒角机机身的整体结构。该机身结构主要由左后板、后面板上拼板、门框上板、门框下板、控制箱面板、前门下板、控制箱左板、控制箱右板、右前面板、前门以及左门等几部分装配而成，每件钣金件都需要通过板料折弯工艺得到。

    1.1 倒角机机身钣金结构设计考虑的主要因素

    钣金件在折弯过程中，需要考虑3个方面因素。

    首先，折弯内弯角半径。必须合理选择折弯内弯角半径，避免设置过小的弯曲圆角半径，产生弯裂现象。

    其次，工艺孔、槽和缺口。在实际折弯过程中，为了防止弯曲范围内的材料发生裂纹和宽度变宽现象，需要根据产品结构合理设置工艺孔、槽或缺口等结构。

    最后，弯边最小高度。钣金折弯时，如果有多个折弯角时，需要安排每一道折弯边的先后顺序和折弯高度。通常，以板料折弯零件结构以折弯“V”形件为例，第一道弯边最小高度 W1min主要取决于折弯下模体 “V” 形槽槽口宽度以及折弯成形精度，通常，W1min≥3t+r（t是板料厚度，r是折弯半径）。第二道弯边最小高度应满足条件。1）第二道弯边高度一般应大于折弯模上模体刃口尺寸 S，即 W2>S。2）第二道弯边高度一般应大于第一道弯边高度，即 W2>W1，两道弯边形成角度 A 一般应小于 45°。

    除了以上提及的主要参数外，折弯设备的调整时间和工件的操作时间也会影响制造成本。多角折弯时，应在避免干涉的基础上，考虑模具更换次数、工件翻面和掉头次数的因素，找到最佳的折弯次序，降低制造成本，提高工作效率。

    1.2 倒角机机身钣金整体结构设计

    借助SolidWorks钣金设计模块，分别对倒角机机身的主要钣金件结构进行三维设计。倒角机机身最终的三维结构图、左门、右前面板和前门下板的钣金结构设计结果如图1所示，1-前门;2-控制箱面板;3-控制箱左板;4-左门;5-门框下板;6-门框上板;7-D板;8-右前面板;9-控制箱右板;10-前门下板，倒角机机身钣金件折弯高度、折弯角度等参数均按照折弯工艺要求设计。

    2 倒角机机身钣金结构优化设计

    通过上述倒角机机身主要钣金结构的设计，为了验证其设计结果的合理性，现以右前面板为例（图1中8号件），借助SolidWorks軟件的SimulationXpress分析导向对其折弯角度和折弯半径加以比较优化。

    2.1 右前面板折弯半径的优化

    根据初步确定的右前面板图2箭头所指处折弯半径，借助分析软件分析3种不同折弯半径下，右前面板的应力、应变情况，分析结果如图2所示。

    经过上述3种方案的比较可知，方案二（折弯半径r=3）折弯时所受的应力最小，见表2。因此右前面板箭头所指处折弯半径设定为3 mm。

    2.2 右前面板折弯角度的优化

    根据初步确定的右前面板图3箭头所指处折弯角度α，借助分析软件分析三种不同折弯角度下，右前面板的应力、应变情况，分析结果如图3所示。

    经过上述3种方案的比较可知，方案一、二（折弯角度α=110°）折弯时所受的应力最小，见表3。

    3 倒角机机身钣金试制

    通过试制、装配，倒角机机身钣金件整体外观良好，无弯裂、畸变等不良现象，装配后，整体结构稳固，取得了较好的结果，最终试制产品，如图4所示。

    4 结论

    钣金的折弯工艺一直是钣金加工工艺中的难点，该文借助Solid Works 软件对倒角机机身钣金整体结构进行设计、分析，缩短了后续的制造周期，降低了成本。最终，通过实际折弯产品，得出了结构合理、外形美观的倒角机机身。同时，也验证了设计的合理性。

    参考文献

    [1]杨伟.浅谈钣金折弯结构工艺性设计[J].机械，2009（36）：84-86.

    [2]宋一祥，孟宪礼，耿亚琳.折弯因子K、折弯扣除对钣金折弯的影响及转换[J].金属加工，2015（21）：84-86.

    [3]舒勇东，秦显柱.圆弧钣金件折弯工艺探索[J].金属加工，2014（7）：68-69.

    [4]葛辉，王友.Solid Works 钣金折弯在生产中的应用[J].大众科技. 2009（10）：126-128.

    [5]李娜，李青，李福欣，等.钣金件折弯工艺分析[J].农业装备与车辆工程，2014（3）：70-73.

    [6]杨建华，许超.基于特征的钣金折弯工序优化研究[J].先进制造工艺技术，2008（3）：45-47.

    [7]赵子文.钣金折弯结构工艺性设计[J].科技创新，2015（6）：75-76.

    [8]符莎，郭磊.基于Solid Works的复杂钣金折弯动画生成方法[J].机电产品开发与创新，2010（4）：123-124.