基于soildworks的钣金箱体设计

摘要：介绍一种钣金箱体的设计方法，其中包括需要注意的几个问题，以便大家学习使用Soildworks进行钣金工件的设计及生产。

关键字：折弯系数、K因子、边线法兰

引言

Soildworks在当今机械设计行业得到了广泛的应用，它拥有强大的功能，并且操作更加简单方便。本文主要介绍soildworks中关于钣金设计的部分内容及钣金件的加工方法。钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）的一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件的厚度都是一致的。随着钣金的应用越来越广泛，钣金件的设计变成了产品开发过程中很重要的一环，作为一名机械工程师必须熟练掌握钣金件的设计技巧，使设计的钣金既满足产品的功能和外观等要求，又能使冲压模具制造简单，降低生产成本。钣金加工的过程为：设计成形、按照数模下料、根据零件图折弯（冲压）、对零件进行焊接加固、零件的表面处理等。

1.折弯系数的选用

Soildworks钣金设计中有个非常重要的参数，这个参数就是折弯系数。折弯系数直接关系到我们生成下料图的准确与否，所以选择正确的折弯系数非常必要。点开折弯系数一共有四个选项如图1。由图1看到四个选项分别为折弯系数、K因子、折弯扣除及折弯计算。折弯系数跟材料类型、材料厚度、材料热处理及加工折弯的角度有关。折弯扣除选用时一般要求严格，如折弯角度必须为90°才可以选用。K因子直接与钢板的中性层有关，它是中性层到折弯内表面的距离同钣金厚度的比值。如下圖2所示，K=t/T。t-中性层厚度，T-板厚。由K因子的定义可知K因子是一个大于0而小于1的数。

折弯过程中，材料中间必有既不压缩也不拉伸的那么一层，这一层我们称之为中性层。一般情况下，中性层是看不见也摸不到的，因为它在金属内部，它的位置与材质的固有属性有关，也就是说K因子与材质相关。因此根据各种板材的材质直接选择K因子即可。我们单位常用的为冷轧板，因此选择K因子为0.41。所以画图时，在折弯系数中选择“K因子”，并在数值的里面输入0.41即可。

2.箱体的设计

明白K因子如何选择之后我们就可以进行箱体的设计了。与所有图纸画法相同我们先要构建草图，然后点击钣金件栏里的基体法兰，输入自己所需要的长度点击确定完成，就可以得到图3。当然画法根据个人喜好也可以，本文都是以最方便的方法画出的。形成基体法兰过程中特别要注意关于钣金的以下具体参数，如选择K因子并设置成0.41，钢板厚度设置成2mm，还有就是折弯半径根据折弯机的模具进行选择，板厚根据模具设置折弯半径为2mm。（对于不同设备模具不同，因此折弯半径会有所不同。）

接下来就是画边线法兰了。点击边线法兰命令，选择前后两个边，设置好高度后确定，这样箱体的整体结构就出现了。接下来就是箱体整体的设计，加上安装零件时所需要安装孔，同时再加上一些散热孔等等，这样就形成了一个完整的箱体图了。其中使用闭合角的命令时要注意选择正确的结合方式，同时要设置合理的缝隙，这样就避免了画图过程中的各种错误。如图4箱体完成图。

点击钣金选项中的展开命令（平板模式），这样就可以得到该箱体的展开图，通过建立图纸，将展开图投影到二维图纸上，然后保存成DXF文件即可。这里要注意生产图纸时要生成展开图纸的比例为1：1，这样生产上就不会出现错误。打开DXF文件将图形进行修改，也就是在折弯处加入工艺孔，这些工艺孔的尺寸可以根据所用的下料设备的精度进行设置。更改完的下料图可以很好的避开折弯过程中折弯边的重叠。因此在形状复杂的工件所生成的下料图中加入工艺孔是非常必要的。

3.箱体加工

将DXF文件输入到激光切割机中进行激光切割。根据所需要零件的个数将下料图进行排版，在这时特别要注意切割的顺序，形状复杂的工件要先切割内侧的孔然后再整体切下。整张钢板必要时要做些固定，这样就可以避免切割过程中钢板因变形而产生的位移。切割后要对工件进行打磨与检查。打磨是为了除去尖边毛刺及切割痕迹，检查工件尺寸一定要符合图纸要求。这样合格的工件才能再进行下一步的加工。

箱体折弯就是根据加工的二维图纸进行折弯，一定要保证工件尺寸在图纸要求的误差范围内，折弯后检查合格就可以进行点焊加固环节。点焊过程要调整好电流及电压，只有合适的电流及电压才能避免箱体焊接过程中产生的焊漏及开裂情况。得到优质的焊缝才能保证箱体的紧密可靠。点焊完成之后可进行最终的打磨与喷漆。这样一个合格的箱体加工完成，可以进行接下来的安装使用了。

结束语

基于soildworks的钣金设计，在生产中应用已经非常普遍，因此作为一个机械设计者应该很好的掌握这种设计方法。本文中简单介绍了一个箱体从设计到生产的完整过程，希望大家能得到启示。今后的设计中更应该根据生产的实际，进一步的去完善设计，使加工更简便，使生产成本进一步的降低，为提高产能做出贡献。

参考文献：

[1]赵罘 杨晓晋 赵楠编著 SolidWorks 2016中文版机械设计从入门到精通[M]人民邮电出版社 北京 2016年第五第印刷 p209-215 p224-225

作者简介：孙君（1986.3— ），男，辽宁大连人，中级工程师，工学学士，毕业于沈阳大学机械工程学院，金属材料工程专业。