在鈑金件設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，為提高鈑金設(shè)計(jì)、制造的質(zhì)量和效率，UG 軟件在鈑金CAD，CAM／CAE方面的研究和應(yīng)用。
隨著機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，CAD/CAE／CAM 一體化軟件層出不窮，UG軟件便是其中之一。UG軟件能將機(jī)械設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的全過(guò)程集成在一起，它通過(guò)一種獨(dú)特的參數(shù)化的以及面向零件的3D實(shí)體模型的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，為我們提供了一條更直觀、更有效、更快捷的設(shè)計(jì)途徑。在機(jī)械制造中，利用UG軟件可以創(chuàng)建實(shí)體零件模型及組裝造型，它具有運(yùn)動(dòng)模擬功能、虛擬裝配功能、產(chǎn)生工程圖功能、高級(jí)數(shù)控功能等，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性。在此，僅就UG軟件在鈑金設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，作一個(gè)初步探討。
1 鈑金件制造業(yè)概況
鈑金零件是通過(guò)沖壓工藝方法獲得的具有一定形狀、尺寸和性能的零件。由于冷沖壓工藝具有生成率高、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以鈑金零件在航空航天、汽車、船舶、機(jī)械、化工、糧食加工機(jī)械等工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在目前的零件加工行業(yè)中逐漸成為一個(gè)重要的組成部分。鈑金零件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是鈑金工程師在大腦里構(gòu)思三維的產(chǎn)品，再通過(guò)大腦的幾何投影，把產(chǎn)品表現(xiàn)在二維圖樣上，工程師有一大半的工作量是在三維實(shí)體和二維工程圖的相互轉(zhuǎn)化和繁瑣的查表、計(jì)算中。而制造工人又要把二維的圖樣在大腦中反映出三維的實(shí)體然后進(jìn)行加工—— 劃線(放樣展開)、裁料、成形、聯(lián)接和裝配，費(fèi)時(shí)費(fèi)事費(fèi)力。若將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造應(yīng)用到鈑金零件制造業(yè)中，尤其是將UG軟件應(yīng)用到鈑金零件的設(shè)計(jì)制造中，則可以使鈑金零件的設(shè)計(jì)非常快捷，制造裝配效率得以顯著提高。
2 UG軟件應(yīng)用到鈑金零件設(shè)計(jì)制造中的主要步驟
2．1鈑金零件的設(shè)計(jì)
人在設(shè)計(jì)零件時(shí)的原始沖動(dòng)是三維的，設(shè)計(jì)實(shí)施的結(jié)果是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關(guān)零件、制造工藝等關(guān)聯(lián)概念的三維實(shí)體。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在這兩者之間的信息傳遞竟然全是二維的圖形表達(dá)。由于以前的手段有限，人們不得不共同約定了在第一象限(美國(guó)是第三象限)平行正投影的二維視圖表達(dá)規(guī)則，用有限個(gè)相關(guān)聯(lián)的二維投影圖表達(dá)自己的三維設(shè)想。這種信息表達(dá)是極不完整的，而且繪圖、讀圖都要經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練的人進(jìn)行。
如果能直接以三維概念開始設(shè)計(jì)，尤其在UG軟件的支持下，可以更直觀、準(zhǔn)確地表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程就可以完全在三維模型上討論。UG軟件提供了專供鈑金設(shè)的鈑金設(shè)計(jì)模塊UG／Sheet Metal Design，它能幫助鈑金工程師利用設(shè)計(jì)與制造相關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn)來(lái)合理化設(shè)計(jì)過(guò)程，從板料的生成、各道工序的完成來(lái)逐步創(chuàng)建鈑金零件。它可以看作是一個(gè)加工鈑金零件的虛擬環(huán)境，工程師可以直接在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和裝配，產(chǎn)品的制作過(guò)程與真實(shí)的產(chǎn)品制造過(guò)程幾乎沒(méi)有差別，計(jì)算機(jī)屏幕上的產(chǎn)品就是未來(lái)產(chǎn)品的三維圖像。
單個(gè)鈑金零件設(shè)計(jì)完成后，可將多個(gè)零件的三維立體模型進(jìn)行模擬裝配，裝配模型中的各零件相關(guān)：如果裝配模型中的某一零件作了修改，其它零件也隨之自動(dòng)地作相應(yīng)修改，從而大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
2．2鈑金零件的展開
在鈑金零件設(shè)計(jì)完成后，為便于加工，都要將其轉(zhuǎn)化為展開圖，以確定所需板料大小以及板料的形狀等。在傳統(tǒng)的鈑金零件展開時(shí)，都通過(guò)人工憑經(jīng)驗(yàn)計(jì)算獲得。這樣做有3個(gè)缺點(diǎn)： (1)工作量大，展開過(guò)程繁瑣。(2)效率低，在展開時(shí)對(duì)于一般工程師而言易產(chǎn)生錯(cuò)誤。(3)精度低，大部分展開憑經(jīng)驗(yàn)獲得，造成物料和人工的大量糧費(fèi)。
在UG 中利用其鈑金模塊UG／Sheet Metal Design的自動(dòng)展開功能，可完成鈑金零件的自動(dòng)展開。對(duì)于展開后板料的形狀和大小，均可通過(guò)自動(dòng)計(jì)算獲得，因此擁有高速、高精度、零錯(cuò)誤率以及操作簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)。
2．3鈑金零件加工過(guò)程的模擬
利用UG／Sheet Metal Design模塊中的自動(dòng)展開功能及任意變換角度功能，可對(duì)鈑金零件的加工過(guò)程進(jìn)行模擬，以確定零件的最佳制作路線，完成零件的工藝性分析。在對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行模擬的過(guò)程中完成折彎刀具的選擇。
2．4鈑金零件加工工藝的輸出
利用UG／Drafting模塊強(qiáng)大的繪制二維視圖功能可以方便、快捷、準(zhǔn)確地繪制出各種需要的工序圖，方便后續(xù)工序的制作和檢驗(yàn)。由于UG的單一數(shù)據(jù)庫(kù)，二維工程圖與三維實(shí)體模型是完全關(guān)聯(lián)的，如鈑金造型有改動(dòng)，二維視圖也自動(dòng)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此大大提高了二維圖紙的準(zhǔn)確性和出圖效率。
2．5鈑金零件排樣
利用UG／Sheet Metal Nesting模塊可在一塊毛坯料上對(duì)若干品種的零件進(jìn)行多種優(yōu)化排樣。用戶只需提供零件的種類、每種零件的數(shù)量以及所用板料的規(guī)格，系統(tǒng)即可進(jìn)行“自動(dòng)排樣”，并對(duì)不同的組合布局進(jìn)行擇優(yōu)選擇。該模塊還能優(yōu)化沖壓工序，減少刀具更換，使沖壓零件時(shí)板材重定位最少。用戶還可以在交互式圖形方式下直接在板材上進(jìn)行排樣。
2．6鈑金零件數(shù)控加工程序的編制與輸出
UG／Manufacturing模塊提供了完備的編程手段供編程人員選用。其中包括二軸至五軸數(shù)控銑削、二軸至四軸數(shù)控線切割、三軸數(shù)控電火花加工、轉(zhuǎn)塔式多工位沖壓等多種加工手段。編程人員可以根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)控編程，利用UG的加工仿真模塊可以對(duì)編制的程序進(jìn)行加工仿真，若加工效果不理想，可以及時(shí)糾正，從而獲得最理想的加工效果。
2．7鈑金零件的數(shù)控加工
利用相應(yīng)的后置處理文件，把刀位文件轉(zhuǎn)化成機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼程序，通過(guò)串行接口輸入到相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行鈑金零件的數(shù)控加工。
3 結(jié)束語(yǔ)
(1)采用UG軟件進(jìn)行鈑金零件的輔助設(shè)計(jì)，可徹底地將工程師從零件圖和展開圖繪制的煩惱中解脫出來(lái)，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程相比更直觀、更高效；
(2)利用CAE模塊進(jìn)行分析，最大限度地減少了設(shè)計(jì)缺陷；
(3)利用CAM 模塊，提高了加工能力和效率；
(4)UG軟件還提供了針對(duì)AutoCAD等其它軟件的數(shù)據(jù)接口，使這些軟件能與UG相互交換數(shù)據(jù)。