Проектирование изделий из листового металла

Современной тенденцией автоматизированного проектирования машиностроительных изделий является стремление к повышению уровня автоматизации процесса проектирования путем использования научных знаний и опыта, накопленного при разработке специализированных изделий. Примером такого подхода является специализированная подсистема конструирования деталей из листового металла. Она является средством для создания объемной геометрической модели детали и ее автоматической развертки с учетом свойств материала и особенностей процессов изготовления: обработка резанием, вырубка, штамповка (без глубокой вытяжки), гибка. При создании модели детали автоматически проводится расчет деформации изгиба, кручения, прессования, штамповки отверстий с отбортовками, подсечек, образования выемок, ребер жесткости и других элементов. С помощью этой подсистемы конструируются гнутые детали, состоящие из нескольких связанных элементов, каждый из которых определяется специфической трансформацией листа.

Проектирование детали включает:

• выбор материала листа из библиотеки материалов, которая содержит механические свойства материалов. Система использует эти механические свойства в процессе создания элементов детали;

• выбор или задание формулы вычисления длины среднего слоя гибов элементов детали в зависимости от способа изгиба (оборудования);

• полуавтоматическое определение геометрических элементов, при котором учитываются характеристики и пределы деформации материала;

• автоматическая развертка детали;

• преобразование детали в твердотельную модель для проверки ее компоновки в конструкции изделия.

Структура детали из листа.Логическая структура детали является древовидной: каждая ветвь дерева соответствует элементу, определяемому пользователем. Корнем дерева является фиксированная часть детали (основание), относительно которой выполняется развертка. Элементы делятся на три категории:

• элементы, присоединяемые по внешнему контуру других элементов. Присоединяемые элементы могут определяться либо контурами, либо заданной деформацией, такой, как изгиб или кручение, и получаются в результате вычисления;

• дополнительные элементы, которые могут размещаться только внутри или по периметру ранее созданных элементов;

• элементы, конструируемые пользователем, - нестандартные элементы, для создания которых используются средства данной подсистемы, и элементы, созданные пользователем в своей прикладной программе.

Деталь из листового металла может иметь до 255 элементов, распределенных по 120 уровням.

Вычисление гибов развернутой детали.Для вычисления развернутой длины гиба (изогнутого участка детали из листа) используют один из двух подходов:

интерактивный - применяют одну из формул, предусмотренных в подсистеме, с возможной коррекцией значения коэффициента;

• программный - записывают программу, которая выполнит необходимые вычисления.

Способы отображения детали.На любом этапе конструирования можно отобразить деталь либо согнутой, либо развернутой, управляя способом отображения:

• отображение контуром или листом позволяет получать реальное представление о детали из листа, либо запросить упрощенное отображение детали в виде контуров для более простой идентификации и обработки элементов;

• отображение «согнуть/разогнуть» наглядно представляет деталь в согнутом состоянии (реалистическое отображение детали в режиме 3D) либо развернутой;

• подробное или упрощенное отображение показывает полное и реалистическое представление деталей. Частичная детализация отображает только размещение элементов на детали.

Компоненты из листового металла представляют собой особые 3D-объекты. Они получаются из плоского листа металла постоянной толщины путем его сгибания или вырезанием плоских кусков. При создании детали из листового металла необходимо заранее понимать, как она будет изготовлена, будут ли скруглены сгибы, будут ли добавлены вырезы (просечки) на сгибах и стыках поверхностей. Кроме того, важным аспектом при разработке деталей из листового металла является создание плоского состояния, т. е. заготовки, из которой формируется деталь. Для выполнения этих условий необходим набор специальных инструментов.

Для изготовления 3D-изделия применяются процедуры вырезания материала или изменения первоначальной формы заготовки. Процессы вырезания связаны с удалением материала. Процессы изменения формы связаны с деформированием материала и приданием заготовке очертаний готового изделия. При создании из листового металла 3D-компонента необходимо также обратить внимание на функции, которые должен он выполнять, и правильно выбрать радиусы скругления сгибов и снять на них напряжение.

Процедура создания элементов из листового металла почти не отличается от процедур построения других твердотельных элементов, рассмотренных в предыдущем разделе. Сначала вычерчивается эскиз, повергаемый затем выдавливанию для образования грани элемента из листового металла. После этого поверхность модифицируется путем добавления к ней новых граней или вырезания отверстий.

Как и другие твердотельные детали в состав детали из листового металла могут входить эскизные и типовые элементы, а для их построения могут применяться рабочие элементы. Однако в силу специфики элементов из листового металла для построения их моделей необходимы дополнительные инструменты.