如何实现solidworks金箱体结构的逆向设计
(2016-05-24 09:18:04)
传统的基于Solidworks的钣金箱体设计方法是利用其实体建模或钣金工具,设计出组成钣金箱体的各个零件,然后通过SolidWorks装配功能,对这些零件进行模拟装配。装配中发现干涉后再重新修改设计,零件再装配。这一过程经过反复循环,直到满足装配及功能上的需求,最后才能输出工程图,进行生产制造。这种设计方法虽比先前的二维CAD设计有了很大的优越性,但是仍然存有不足之处,可概括为以下几个方面:一直观性差;二装配性差;
三可制造性差;四费时费力。
为了克服传统SolidWorks钣金箱体结构设计方法的不足之处,可以考虑将钣金箱体进行逆向设计,即逆向设计法。钣金箱体的逆向设计过程可归纳为:
先利用SolidWorks的实体建模功能,构建出符合设计意愿的整机实体模型;
然后,在充分考虑制造精度及装配间隙的基础上,将此实体模型拆分成若干适合钣金加工的实体零件,并对拆分后的零件做适当修改,使其结构合理化;
最后,通过SolidWorks将实体零件转换成钣金零件,并进行零部件装配以及干涉检查,得到最终的钣金零件模型,并输出生产加工图纸。下面以一电气设备的钣金箱体设计为例,对该逆向设计法加以阐述。
钣金箱体的整机实体建模是设计者根据箱体内置装置的形状尺寸和安装环境尺寸要求等诸多因素,设计出钣金箱体的整体形状尺寸和大小。再根据设计期望,通过SolidWorks的“拉伸凸台/基体”、“拉伸切除”等多种特征建模工具,构建出钣金箱体的整机实体模型。钣金箱体实体模型应满足装配要求和功能性要求,外形符合预期期望。
通过对钣金箱体的整机实体建模,能够使设计者对所设计的钣金箱体有一个整体和直观地把握,可判断其能否满足安装和使用性的要求,并对其结构合理性做进一步修改,以达到预期设计要求。
当钣金箱体的整机实体模型完成后,便可根据便于制造的原则,将整机实体模型拆分为若干实体零件。在将整机实体模型拆分为实体零件的过程中,通常用到以下两种方法:
1)利用SolidWorks自有的特征工具中的“分割”功能,指定合适的分割面,将整机实体模型分割成若干便于制造的实体零件,然后分别执行“另存为”命令;
2)设计者根据自己对整机实体模型的把握和已有的设计经验,将整机实体模型拆分后,重新建模,分别构建出组成箱体的若干零件。
拆分后的钣金零件在结构合理性上可能存在有较多缺陷。这是因为拆分后的各个零件之间还必须满足一定的装配关系才能构成钣金箱体,所以各个零件的连接部位需要进行合理地再修改;其次,在设计钣金零件时,必须考虑钣金零件的独特加工方法,如:折弯、冲裁、拉伸、成形等。这些加工方法对钣金零件的设计提出了构造要求,如:最小折弯半径、最小冲裁孔径等要求
;最后,在保证各个零件安装尺寸的同时,还应兼顾其外形美观和安全性要求,钣金零件往往设计有边线法兰或者褶边。
上述的各钣金零件设计完成后,就可以应用SolidWorks软件进行模拟装配和干涉检查。SolidWorks自有的模拟装配和干涉检查功能可以很方便的帮助设计人员发现钣金箱体结构设计中可能存在的干涉和其他装配问题,以便及时改正,提高生产效率,降低生产成本。
SolidWorks模拟装配的操作过程为:新建装配体文件→插入零件→插入新零部件→选择合适配合方式→总装配体。在形成总装配体后,应利用SolidWorks的“评估”工具中的干涉检查功能对装配体进行干涉检查,以便及时发现设计中存在的干涉问题。SolidWorks的干涉检查有静态(稳态)干涉检查和动态干涉检查两种检查方法,由于该钣金箱体不涉及机构运动,故只需对其进行静态干涉检查。在进行干涉检查发现设计存在干涉时,应对照干涉结果仔细修改结构设计,直至零干涉为止。