刘鹏 夏宁宁
中车永济电机有限公司国铁事业部 山西 永济 044502
摘要 简单介绍了三维软件的应用在我厂生产技术准备中的重要性；由于市场产品的多样性，提出了解决特殊钣金件无法展开的问题的必要性；举例详细说明了特殊钣金件使用Pro/ENGINEER软件展开的基本原理、操作方法和技术要点。
关键词 工艺设计知识、钣金件、Pro/ENGINEER、展平、扯裂、冲压模具
近年来，三维设计软件已普遍应用于各行各业，我公司的变流器、电机等产品设计主要使用世界一流的Pro/ENGINEER软件，它是一整套集成的3D CAD/CAM/CAE 应用软件，以参数化绘图著称。变流器设计中使用最多的是Pro/E的钣金件模块，虽然钣金配件多而复杂，但是都是比较常规的折弯件，工艺人员使用Pro/E展开设计部门设计好的3D图生成下料图还是很容易的，这已经是生产单位工艺人员必须掌握的基本技能。
1.常规钣金件展开
使用Pro/E展开钣金件的基本流程是：打开3Ｄ图→创建3Ｄ图的平整形态→创建drw格式绘图文件→转为dxf格式的下料图。
展开钣金件最关键的一步是创建零件的“平整形态”，常规折弯的钣金件展开比较简单，如果零件图是在“标准”模块用实体绘制的，就需要进入“钣金件”模块转换为钣金件，在钣金件模块中，使用“平整形态”特征，点击，选取固定几何（一个固定的平面或边），就能完成展开。但要想获得准确的展开图，还必须对3Ｄ图进行检查，检查3D模型有没有使用统一的建模标准：折弯处必须有圆弧角、折弯内圆弧角半径统一等于板厚、不得有分离的壁、设置了合理的止裂槽等，否则展开图尺寸就会不准确或满足不了折弯工艺要求。
如何精确控制展开尺寸，分两种情况。1、正向建模，通过创建一个个的壁特征（拉伸壁、平整壁、法兰壁等）来生成的3Ｄ模型，这种模型展开时只需设置适当的K因子（中性层系数），即可得到理想的展开长度，K因子跟材质关系最大，一般取0.4左右，由经验获得。2、逆向建模，过去使用逆向建模的模型比较多，展开不方便，现在已经很少使用，这种模型创建的第一个特征是平整壁，进入草绘截面后将已有的二维图导入到平整壁的草绘中，再通过添加一个个折弯特征，依次生成折弯，再经必要的修改最终生成3D模型。这种模型中“折弯”特征的展开尺寸不受K因子的影响，需要逐个更改折弯圆弧角的展开长度，而后增加的“平整壁”或“法兰壁”特征的展开尺寸受K因子的影响，需要区别处理才能得到准确的展开图。
2.特殊钣金件的建模
随着公司市场化改革的进展，我们遇到的钣金件产品不再局限于常规的变流器箱体折弯配件，各种形状特殊的钣金件都会遇到，也需要对其展开生成下料图。
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这种特殊钣金件可以通过制造冲压模具在油压机上一次成型或多次成型，但制造模具的费用会非常高，而且模具制造周期很长，不适合新产品的试制。建模思路，这种特殊钣金件很难在“钣金件模块”中整体直接建模或者三部分独立建模，只能在“标准模块”中整体建立实体零件后，将实体零件转换为钣金件，再分割成3个钣金零件，然后独立进行展开，这种建模方法可以保证让3个零件尺寸相关联，确保焊接时“无缝对接”。
3.特殊钣金件展开
3.1常规展平
常规展平用于规则折弯的钣金件展平，不能用来展平不规则曲面。可以展平选取部分或展平全部，展平全部就类似于“平整形态”，区别是展平之后可以创建“子特征”，比如创建一个通过折弯处的长圆孔（拉伸去除材料特征），将展平使用“折弯回去”特征就能做到将长圆孔折弯的目的，此长圆孔加工时就可以用冲床一次冲制成型。而“平整形态”之后无法再创建子特征。
3.2过渡展平
过渡展平用于展平不能用规则展平来展平的不可展几何。不可展开的几何在多个方向上有折弯。必须定义过渡几何，展平时，过渡几何临时从模型中移除，然后即可展平可展开的曲面。过渡区域展平后可以理解为将展平的两部分边缘用直线连接起来。如图，选择图中两个平面为固定几何形状，选取中间驱动侧和被驱动侧所有共12个面作为转接区域，展平后如图，可见过渡区的边缘是直线。而使用后面的剖面驱动方式展平后，过渡区的边缘是曲线。
3.3剖面驱动展平
剖面驱动展平也是用于展平不能用规则展平来展平的不可展几何，不可展开的几何在多个方向上有折弯。剖面驱动展平由垂直于截面曲线的一系列截面组成，它们被投影到固定边所在的平面上。截面曲线影响展平后的形状，可选取现有曲线或草绘新曲线，该曲线可为直线。无论是选取还是草绘曲线，它必须与所定义的固定边共面。
固定侧也可以是曲面，前文分割出的第二个钣金件，可以看做是经过两次规则弯曲得到的，展开时先使用剖截面驱动展平小圆弧，截面曲线和固定边均选择图中的曲线，再使用常规展平大圆弧面就得到完全平整的展开图。
3.4展平面组工具
第三块钣金件变形最复杂，用展平工具无法展开，只能用展平面组工具来展平，此工具只能在“标准”模块中使用，用来展平一个不规则曲面。就需要在“标准”模块重新创建所需的曲面，建模过程如下：
使用展平面组前需要先建立一个基准点，这个点就是展平时的原点，展平后位置不变，选择曲面中间位置的点作为基准点，如图所示PNT1，在菜单中点插入→高级→展平面组，源面组选取复制的曲面，原点选取刚创建的基准点，完成后展平的曲面和复制的曲面同时显示，隐藏展平前的复制曲面，就只剩展平后的曲面。然后通过建立垂直于曲面的基准面，重定向视图让展平的曲面平行于屏幕，保存视图，新建工程图文件，创建绘图视图，选取保存的视图名，显示样式选“消隐”，相切边显示选“无”，另存为DXF格式，就得到下料图。
3.5扯裂特征
如果钣金零件是一个连续段，比如圆筒体或天圆地方钣金件，不割裂钣金件它就不能被展平。展平前，需创建一个扯裂特征，裂缝是一个零体积的切口，而加工时这个裂缝正是需要拼接的位置。有三种类型的钣金件裂缝可用：常规 (Regular)、曲面 (Surface)、边 (Edge)。以天圆地方钣金件使用的规则缝为例，创建好天圆地方后，单击扯裂特征→单击“规则缝”→单击“完成”→草绘图中的直线（草绘平面只要保证草绘线能够投影到零件上即可）→完成后的割缝如图→点“平整形态”，选取割缝即可展平零件。
4.结束语
特殊钣金件的展平没有固定的方法，初学者很难掌握，经常不能展平，需要使用不同的方法进行尝试，效率很低。深入理解以上各种工具的原理、熟练掌握各种工具的使用方法，才能准确选择应该使用的工具，一次展平的成功率才会提高。