钣金展开系统的设计

【导读】
根据钣金件的设计及制造特点,讨论了钣金件计算机展开系统的相关理论及实现方法,该系统基于底层图形接口Open GL开发,具有方便的参数化设计功能和良好的数据交换功能。用户通过
根据钣金件的设计及制造特点,讨论了钣金件计算机展开系统的相关理论及实现方法,该系统基于底层图形接口Open GL开发,具有方便的参数化设计功能和良好的数据交换功能。用户通过修改设计参数可以对常用的钣金件自动展开,除可得到详细的展开数据和二维展开图以外,还可得到通用文件格式IGES的展开结果。
 
0引言
钣金件广泛应用于机电、化工、石油、汽车、造船等行业,与一般机械零件相比,钣金件在设计、工艺、制造等方面都有其特点。就设计而言.钣金件不属于标准件,只能通过形状的相似和近似对其进行分类描述,钣金件没有严格的公差配合等规范制约,允许误差范围较广。
 
以前钣金件的展开一直以手工为主,周期长、效率低、成本高,尤其是钣金件的设计和制作都需要绘制零件展开图.而传统的绘制方法是利用图解法。此法虽具有作图简捷、直观等优点,但展开精度差,放样作业效率低,占地面积大。
 
因此,许多专业工程技术人员致力于开发先进的设计制造工具,由此一批各有特色的计算机钣金展开系统应运而生。但是,目前的通用CAD软件在常用钣金件自动展开方面还处于空白,而现有的钣金展开专用软件系统在展开时是以中性面为基础,没有考虑板厚处理,存在展开与制造分离等缺点。
 
我们开发的系统是对常用钣金件进行参数化自动展开的实用CAD系统。该系统的主要功能是进行常用钣金件的展开设计、产生展开件的详细几何数据,同时将展开件设计的结果输出为通用的IGES图形格式以进行后续处理。在开发过程中我们对常用钣金件进行了分类,形成索引树,并建立了相应的输入参数库和展开算法模块。参数化设计的过程就是针对不同种类的钣金件输入相应的参数,然后调用相应的展开算法得到展开件的设计参数,并调用系统的图形显示模块将设计结果显示出来,同时还可以输出IG-ES图形格式,用户可以在系统的引导下高效地完成展开设计,并直观地看到展开结果。
 
1系统功能模块的划分
系统框图如图1所示。根据实际的需要,我们将展开模块划分成了5个子模块。
钣金件展开系统框图  
图1 钣金件展开系统框图 

1. 1零件信息描述与输入
    该模块提供统一的零件信息输入的图形界面,用户分别输入零件的通用展开信息与形状表示信息,还可以对输入的信息进行校核和修改,这些数据将被作为展开模块的输入信息以进行下一步的展开操作,如图2所示。
钣金件展开系统的参数输入界面  
图2 钣金件展开系统的参数输入界面 
 
1.1.1零件分类
    在具体实现钣金件展开的计算和展开图绘制之前.必须对钣金件作一个大概的分类,钣金件不属于标准件,只能通过形状的相似性和近似对其进行分类描述。经过分析,该模块共提供了6大类零件的信息输入,包括等径管构件、异径和异口三通件、棱锥管及组合件、圆锥管及组合件、圆方过渡接头及其它等,具体分类如图3所示,其中每个大类又可继续划分,直到最终分类得到钣金常用零件为止。
钣金件零件分类 
图3 钣金件零件分类
 
1.1.2建立零件输入参数表
在完成了零件划分后就可以方便的进行某个大类中的某个具体的钣金零件的信息描述与输入。首先要建立零件的输入参数表,就是在基本结构不变的情况下,仅改变设计的参数就可以得到不同尺寸和形状的钣金件,而设计参数的提取是根据零件的几何约束不重复、不遗漏且符合设计习惯的原则提取出来的,这里要特别提出两个参数n,和t,n,是指等分数,t是板厚。对于除了展开的曲线轮廓为弧线的零件外,其余的展开曲线轮廓是通过近似算法得来的,其精度受到等分数n的影响,而n根据零件尺寸信息由经验获得。也可利用本系统分析在不同尺寸条件下n的大小对结果的影响,系统对输入参数n规定了最小值,用户为提高曲线的拟合精度可取更大的值。虽然由于钣金零件材料厚度均匀,零件的展开图可视为零件厚度的二维图,但板厚t对展开图的影响仍不能忽视。
 
1.2展开算法设计
本系统的核心问题就是由用户输入的参数得到展开件的参数,也就是将输入参数带入相应的展开算法得到计算结果。所谓展开算法是指在几何分析的基础上通过一系列三角换算.最终得到展开图上相关尺寸的过程。首先要对各常用钣金件进行数学建模,然后编程,由计算机来完成展开件相关尺寸的计算过程,具体步骤如下:(1)分析构件视图和要求,确定断面的最小等分数,n;(2)输入己知条件;(3)计算机运算并得到输出结果;(4)绘制展开放样草图,并标注计算出各线的尺寸。
 
1.3展开数据输出
展开数据主要包括展开件的几何信息,包括关键点和线的信息,系统可以报表输出,另外为了方便二维图形的显示,还定义了可展开件的标注信息,以自定义的*.bjzk格式输出。在输出数据的同时还利用vc的多文档一视图结构,将各视图的展开数据与相应的文档数据对应起来以便显示和保存,如图4所示为报表输出结果。
报表输出结果 
图4 报表输出结果
 
1.4展开图形显示
前面提到了VC的多文档一视图结构,当文档中保存了展开数据以后,利用Open GL,的显示功能将文档中的展开图数据转化为Open GL的基本显示对象,如图5所示。
钣金件二维展开图  
图5 钣金件二维展开图 
 
1.5 IGES文件输出
对于一个完整的钣金件软件系统来说,最终的目的是完成产品的生产加工,从最初的设计到最后的加工成形,这中间不可避免的涉及到多系统的信息传递问题。为解决这一问题,我们考虑以一种通用的中性文件格式 IDES来完成这一传递过程。利用IGES进行CAD系统间的数据交换,必须首先为各个CAD系统配置IDES接口,其交换原理如图6所示。

根据展开图的特点,整个展开过程需要用到IGES格式中的3种实体:直线、曲线和圆弧,它们主要涉及的IGES中的几何实体类型的继承性框架图如图6。
IGES文件交换原理 
图6 IGES文件交换原理
 
2 结束语
我们所开发的钣金展开系统基于了设计和生产的实际需要,同时对钣金件设计中零件自动展开的方法进行了探索,用vc对Open GL进行二次开发,设计了钣金自动展开程序以及输出通用的图形接口文件IGES,提高了常用钣金件的展开效率。
 

  • 2019-10-16 10:24
  • 我要分享:
声明:文章"钣金展开系统的设计"为上海御云信息科技有限公司原创文章,转载请注明出处,谢谢合作!您所在位置:钣金MES > 钣金新闻 > 钣金行业资讯 >

联系清泰代表

热门文章
热门标签