浅析钣金数字化制造工艺方法

陈卫聪

西安中核核仪器股份有限公司，陕西西安710061

摘要：本文从钣金件数字化制造入手，通过对该技术研究的背景，研究的意义进行分析，使钣金件的加工从模拟化向数字化转变，极大的提高了加工效率和加工精度。

关键词：钣金；精度；工艺；数字加工

1背景

钣金件作为企业核辐射防护仪器仪表及火灾报警器产品的重要组成部分，零件数量大(约占产品零件总数量的70～80%)，种类多，形状复杂，质量要求高，加工难度大。其制造技术在企业制造中起着很重要的作用，传统钣金工艺方法工作量大，效率低下，加工精度低。此课题的研究可以使工艺设计人员可以把更多的时间投入到创造性工作中，从而达到缩短产品开发周期的目的。

2数字化的意义

在我国全面实施制造业信息化过程中，开展面向制造业数字化的机械加工工艺方法开发与研究无疑具有重大的现实意义。

利用Solidworks建立标准件、夹具体零件模型库和数据库，从而能够将更多的精力投入到具有原创性的产品开发中，并且由于消除了“二维图形”这种缺乏实体感的中间过渡环节，使加工效率大幅提高。另外，利用实体模型进行机构的模拟件的设计和展开，优化机构参数，具有基于实体、参数化、全相关的特点，能够优化工艺设计、提高设计质量、缩短设计周期。

3钣金件数字化制造技术基础

   钣金件数字化制造是以数字化为技术手段，通过合理的制造模型数字化定义，优化的加工工艺参数及形成过程精确控制，使零件成型后不加工或少加工就可以满足质量要求。

3.1钣金件数字化设计技术：以钣金件制造模型信息为依据，完成制造指令设计，工艺参数计算，生成钣金车间加工零件的生产性工艺文件。通过对钣金材料性能数据，典型流程，工艺参数等进行积累，建立钣金件数据库。

3.2钣金件制造模型定义技术：钣金零件从毛坯到成品零件的形成过程由多个工序组成，下料工序的毛坯和排样模型，成型工序的工件模型和回弹修正模型等共同构成了制造模型。

3.3钣金件成型模具设计与制造技术：钣金零件刚度小，形状复杂，必须用体现零件尺寸和形状的成型模具来制造，以保证其形状和尺寸的准确度，难点在于为了避免形成缺陷，实现精密成型，模具形状与最终零件形状并不相同。以制造模型为依据，运用数值模拟等技术手段建立模具型面和尺寸修正的综合化技术，保证精密成型。

3.4钣金件成型数控编程与设备控制技术:钣金数控成型设备已得到广泛应用，均采用了数控化。如数控冲床，激光切割机，数控压弯机，数控弯管机等。钣金成型设备的数控化使产品的生产效率，精度和产品适应性较手工大幅提高。通过解析各类设备控制程序文件的格式，开发根据工艺参数自动生成数控指令的工具，实现数控编程的自动化和设备的精确控制。

4钣金件数字化制造技术核心

   钣金件数字化制造过程中，各种信息均以数字表达和储存，通过网络在钣金制造的工艺、生产等各个业务部门之间传递和交换。从传统的文件量载体向以数字量为载体的制造模式的变革。核心在于两个方面：一方面是面向工艺链数字化定义制造模型，作为工艺，工装和数控代码生成的依据;另一方面是对工艺知识进行建库和使用，作为信息定义的支撑，从而建立以数字化为定义，传递与控制为主的技术体系。

4.1 基于制造模型的数字控制量传递与控制：在钣金件设计模型向最终零件的移形过程中，由于材料的性能影响及回弹等因素，成型钣金件的模具形状与设计零件最终形状存在一定偏差，而不是设计模型的简单传递。制造模型与设计模型是同一对象的两个不同部分，适用于两个不同的阶段。在基于模拟量传递为主的钣金制造模式中，钣金件制造工艺过程个环节的几何形状没有严密的数字定义，零件制造准确度难以提高。钣金件设计模型准确描述了最终形状和尺寸，但未考虑钣金件工艺过程的中间状态，无法解决设计信息向制造延拓的矛盾。确定工序顺序和内容后，制造模型是考虑工艺因素，把传统制造模式中的模拟量作为载体的零件形状和尺寸信息采用数字量表达和定义，是工艺资源设计和工艺过程进一步设计的依据。其作用包括用于工艺装备设计，工艺参数和数控程序设计。

    基于制造模型的数字量传递与控制是通过面向工艺过程定义工件模型和工艺模型—移形到工艺装备—生成数控程序—以数字量传递至数控设备，这样一个并行数字化制造过程。其实质在于毛坯组合排样模型，成型工艺模型等下料，成型，检验各个控制节点中的模型直接用于成型模具设计，检验工装设计，工艺参数设计，数控加工等环节。基于工装数字化模型，能在样板制造，模具制造中始终保持给定的公差，这就消除了从检验标准装备到工作装备再到零件模拟量传递的若干环节引起的误差，减少了人为不确定因素的影响，改变了反复试错的制造方式，从而实现紧密、快速和第成本的制造。

4.2基于工艺知识的钣金件工艺过程设计：钣金件及其形成工艺种类繁多，成型过程的多因素钣金件制造依赖于在长期实践中积累知识。钣金件工艺过程设计是知识需求密集的过程。在钣金件数字化制造过程中，除了使用计算机辅助设计，同时还需要钣金制造知识的支持。对已有知识的重用包括知识建库和知识使用两个基本过程。基于知识钣金制造要素定义是对钣金制造领域知识进行建库存储，在钣金件数字化制造中，应用系统根据钣金零件信息从知识库检索已有知识而使知识重现，形成问题的解，同时创建新知识不断更新到知识库中。

5结束语

数字化是现代制造技术发展的核心，钣金件种类繁多，结构复杂，具有共同的生产特性，又有各自的工艺特点，制造模型和工艺知识是钣金件数字化制造的核心所在。由于钣金工艺的特点，其实现数字化的难点解决，在于钣金件精密制造需要从基础研究，应用研究，绝非引入几套设备，软件就可以形成精密成型的钣金件数字化制造技术能力。

参考文献

[1]卢秉恒,赵万华,洪军.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008（2）；91-96.

[2]徐亚军,王国法,王秀海.SolidWorks工程图转换为DWG文件的方法[J].煤矿机械，2004(6)：51～53.

[3]孟凡勇,宋玉琛.用SolidWorks设计标准件、系列件[J].煤矿机械，2003（8）：15-16.

1