利用Pro/E钣金模块进行钣金折弯件展开设计

1 钣金结构件应用情况及工艺概述

作为一种常用的结构件，钣金结构件在电子通讯、汽车和工程机械等行业有着广泛的应用。其常用加工形式有剪切、冲压、光割、弯曲和成型等，具有重量轻、刚度好、精度高和外形光滑美观、结构变化灵活多样的特点，是制造外围覆盖件和复杂形状结构件的主要方法。随着通讯、汽车等行业的飞速发展，钣金结构件的需求量与日俱增。

随着数控冲床、数控激光切割机和数控折弯机等先进设备应用的日益普及，钣金加工工艺有了质的飞跃。现代折弯钣金件加工工艺以精确展开加工、零机械切削为特点，简化了钣金零件的工艺路线，效率高且加工质量好，但对钣金展开图精度要求高。

加工制造过程中，钣金结构件展开长度的精确计算是保证其得到较高的质量而不可忽视的重要环节。但是钣金结构件的展开长度不但与材料本身的因素相关，而且与折弯加工设备相关。传统的弯曲钣金件展开方法需要大量繁琐的人工计算，展开尺寸也不好验证，展开精度很难满足钣金加工的要求。因此现代钣金件加工中符合加工实际的精确展开图的绘制就成了迫在眉睫的问题。

应用Pro/E软件中的钣金模块，可以便捷的完成钣金设计，提高设计质量和效率。尤其在绘制展开图时，可以快捷的取得较好的效果。下面把Pro/E钣金模块的应用作一概述，与大家进行交流。

2 钣金折弯件的Pro/E展开方法的优点

钣金折弯件的展开尺寸与钣金件的厚度、材料伸缩率、折弯角、折弯半径、弯曲模结构、板料宽度等因素相关。

钣金折弯件的Pro/E展开方法是一种参数化、智能化的三维CAD建模过程，是在模拟折弯钣金件加工过程的基础上进行钣金折弯件的展开的，展开时考虑到了钣金件的厚度、材料属性、折弯角、折弯半径等参数，而且可以通过设定折弯因子来确定其展开长度并生成十分精确的展开模型。利用展开模型，能直接输出各种格式的二维图形文件，直接供数控切割机及数控冲床下料使用。

由Pro/E钣金展开方法可以看出，Pro/E钣金展开方法有以下优点：

(1)展开实现了参数化、智能化，不需要大量繁琐的人工计算，提高了展开效率；

(2)展开精度高，展开尺寸便于验证；

(3)展开图能以多种图形文件格式输出到加工设备，实现无纸化加工，避免图档形式转化所造成的误差甚至差错；

(4)能直接生成折弯顺序表，进行直观的工艺模拟分析。

3 折弯钣金件Pro/E展开需要注意的事项

通常，钣金产品设计者一般只关心钣金在成型状态下的尺寸和形状等最终尺寸，而不太关注钣金展开后的坯料长度等尺寸；而对于钣金工艺人员，钣金制造者以及制造企业来说，为了给钣金件下料，坯料的尺寸精度越高，一方面可以降低原材料的成本，另一方面可以减少后续的加工工序，同时还可以减轻钣金工人的劳动强度，因此，尽可能地求得成型钣金件的展开尺寸对降低成本，提高生产效率是至关重要。

钣金展平的长度是指要将材料由平面折弯所需的长度，计算公式为：

其中：L-钣金展开长度；R-折弯处内圆角半径，通常与折弯设备相关；r-材料厚度； θ-折弯角度；K-折弯因子，由折弯中线决定的常数，主要与材料相关，默认值为0.31831。

由钣金展平的长度计算公式可知，影响钣金展开长度的四个主要因素中，材料厚度T和折弯角度θ两个因素由产品结构决定，在一定的产品结构中可以视为常数。因此在钣金工程设计中，是以K因子和折弯内圆角R为钣金展开计算的主要依据的。

在实际加工过程中，钣金工艺人员根据钣金材料的属性、厚度等特征设置折弯许可中的参数，从而得出钣金的展开尺寸，但是这些设置的参数只是经验值，并不一定与实际情况完全对应。为得到精确而且合理的展开图，在Pro/E中对钣金折弯件设计应注意以下三点。

3.1 设置合理的折弯参数

创建一个折弯钣金后如果没有专门对钣金模块的配置文件进行设置，该展开长度是根据Pro/E默认的参数而算出来的长度，一般情况下与实际生产情况并不相符，因此，在应用Pro/E进行钣金展开前，一定要根据实际情况修正Pro/E中的折弯许可和折弯内圆角R，以保证折弯参数与本企业的材料和加工设备相符，生成与实际生产一致的精确展开模型。

通过设置钣金的“折弯许可”，可以在图形上控制钣金的展开长度。Pro/E提供了两种方式来控制钣金展开后的长度，第一种是设置K因子或Y因子来计算展开尺寸（K因子与Y因子可以通过公式Y=π·K/2进行换算）；第二种是通过折弯表中的参数表计算展开尺寸。

通常的做法是：首先根据Pro/E预设参数计算的展开尺寸下料试制几个样件，量取样品与设计之间的差别，再通过调节Pro/E中的折弯参数（折弯内圆角R、折弯许可）对展开尺寸进行修正。如我公司2mm冷轧钢板折弯参数为R=2mm，K=0.5。

3.2 设置钣金的结构要素

对钣金的结构要素进行设置，如止裂槽形式，变形区域、孔到边的最小距离，折弯边最小高度等，这样才能生成结构和工艺性正确的钣金模型。钣金的结构要素方面常出现的问题有：

没有注意三维模型的结构工艺性。Pro/E的钣金件建模是按钣金件实际加工过程进行模拟运算的，因此零件建模过程中应注意考虑钣金折弯件加工中的工艺裂缝，多向延展等工艺性问题。如果零件模型有不符合实际加工的结构工艺性，Pro/E将无法展开。

建模时没有考虑展开下料需要。Pro/E展开后的模型有重叠部分，Pro/E将用警告色给出显示，有重叠警告时必须要修改零件的结构，直到没有重叠。也可能没有重叠，但是外形复杂，不便于加工，必要时修改结构形式以简化下料工艺或提高材料利用率。

3.3 验证钣金模型

由于展开模型是依据钣金产品设计者的立体模型建立的，而钣金产品设计者最关心产品的最终尺寸，一般不关注钣金展开后的长度，为保证展开模型的正确性，应对零件立体模型进行验证，验证时应用分析菜单中的测量、模型分析等功能模块进行钣金立体模型和展开模型的各要素的测量分析，必要时对钣金折弯件的结构进行调整。通过验证的钣金模型，工艺和材料利用率相对合理，可以有效降低制造成本；通过验证的展开图正确率高，可以避免钣金件进行大规模生产时产生批量质量问题。

另外，为了减少建模工作量，提高效率，可以根据本公司的钣金结构特点建立典型零件模型库，运用族表、参数、关系等工具，方便的得到所需模型，从而发挥Pro/E参数化设计的优势，达到快速建模的目的，减少设置参数和验证结构和尺寸的重复劳动。

4 结语

熟练的应用Pro/E的钣金模块进行折弯钣金件的展开，能减少钣金折弯中因展开问题而造成的产品不良，展开图与数控设备直接进行数据交换，实现无纸化加工，能够大幅度的缩短产品的设计与制造周期，适应现代钣金数控设备高效率的加工要求，降低生产成本，提高企业的市场竞争能力，适应钣金制造业的快速发展。

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