數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)鈑金分塊

【摘要】在現(xiàn)代化企業(yè)高速發(fā)展的今天，各類(lèi)數(shù)控機(jī)床被各大企業(yè)廣泛使用，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)成中，鈑金是非常重要的一部分，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到機(jī)床的整體效果。本文主要著重研究的是數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)鈑金分塊，分別從鈑金分塊的工序分析，鈑金分塊過(guò)程中的考慮因素，結(jié)合縫對(duì)整個(gè)機(jī)床的影響以及ICAID系統(tǒng)中鈑金分塊四個(gè)方面進(jìn)行深入探討和研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；鈑金分塊；造型設(shè)計(jì)；結(jié)合縫

近些年來(lái)，數(shù)控機(jī)床的重要地位日益明顯，而鈑金零部件是數(shù)控機(jī)床整體結(jié)構(gòu)中非常重要的一部分，它是一種綜合性的冷加工工藝，該工藝是在金屬薄板上進(jìn)行的。它的一個(gè)顯著特征是對(duì)于同一個(gè)零部件在它的加工厚度上的要求是一致的。目前數(shù)控機(jī)床的鈑金零部件廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)等制造領(lǐng)域，由于它的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)特殊，數(shù)控機(jī)床對(duì)鈑金零部件的結(jié)構(gòu)要求也相對(duì)比較嚴(yán)格，不但外觀要漂亮，還要綠色環(huán)保、防水、防灰塵、焊接口不能有毛邊等，鈑金的加工工藝不但可以提高生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，還可以有效的對(duì)廢料進(jìn)行回收，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1、數(shù)控機(jī)床鈑金分塊的考慮因素

鈑金的主要加工工序有折彎扣邊、折彎成型、焊接、剪切等，加工過(guò)程中需要運(yùn)用一些幾何方面的知識(shí)才能完成。鈑金也叫薄板五金件，也可以說(shuō)是在整個(gè)的加工過(guò)程中厚度時(shí)刻保持不變的零部件。

1.1鈑金結(jié)構(gòu)對(duì)分塊的具體影響

數(shù)控機(jī)床鈑金分塊時(shí)一般要遵循幾條原則：

第一，螺絲釘不允許外露。數(shù)控機(jī)床的防護(hù)罩一般采用的是螺紋連接，這種方法可以便于防護(hù)罩的拆卸和安裝。螺絲釘如果露在外面會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的整體外觀造成一定的影響，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要避免螺絲釘露在外面。第二，板材的毛邊不要外露。鈑金零部件的連接方式一般都是向內(nèi)折邊、在折邊上穿螺絲釘。折邊可以提高板材的剛度，還可以讓螺絲釘和板材的毛邊都藏在防護(hù)罩里面。第三，棱邊和結(jié)合縫不能重合。如果兩者一旦重合，棱邊處至少會(huì)有一塊鈑金零部件的毛邊會(huì)露在外部，這種情況沒(méi)有辦法避免。第四，避免結(jié)合縫位于曲面之上。曲面上的零部件在安裝的過(guò)程中找到所需要的調(diào)整環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜。兩個(gè)鈑金零部件如果能在曲面的位置上拼合，那么就要求各個(gè)零部件都必須具備準(zhǔn)確并且相同的外部結(jié)構(gòu)。如果零部件的外部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一點(diǎn)誤差，拼合之后的整體結(jié)構(gòu)就會(huì)受到影響。這樣會(huì)增大加工難度系數(shù)。另外，曲面上的零部件在成形后通常會(huì)有一段平直的導(dǎo)引段，如果強(qiáng)迫零部件只留下曲面的部分，去掉平直的部分會(huì)降低材料的使用率，同時(shí)還會(huì)增加加工工序的次數(shù)以及加工成本。第五，一定要防止三條及三條以上的結(jié)合縫相聚在一點(diǎn)。太多的結(jié)合縫相聚在同一點(diǎn)就必須要求所有的鈑金零部件都具備很高的精確度。其中只要有一塊零部件的精確度不好就會(huì)導(dǎo)致結(jié)合縫斷裂和偏折，進(jìn)而影響機(jī)床整個(gè)外部結(jié)構(gòu)的精密感。因此，在鈑金分塊過(guò)程中，要把結(jié)合縫的匯聚點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)，這樣才能分散誤差。第六，不要噴兩種或者兩種以上的顏色在同一塊鈑金零部件上。設(shè)計(jì)過(guò)程中要把不同的顏色噴在不同的鈑金零部件上，否則會(huì)增加噴涂工藝的難度系數(shù)，機(jī)床的整體效果也就沒(méi)有辦法得到保證。

1.2板材和設(shè)備對(duì)分塊的影響

數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩所用的板材大部分都是表面質(zhì)量很好的冷軋板?，F(xiàn)有板材的供貨尺寸不能小于鈑金零部件展開(kāi)的尺寸，一定不要用多個(gè)小尺寸的板材去拼成大尺寸的板材。

數(shù)控機(jī)床的防護(hù)罩大部分都不是用模具成形的，是用數(shù)控設(shè)備再加上手工操作共同完成的。在加工最大尺寸的分塊前一定要考慮到設(shè)備的成形能力，防止分塊尺寸太大超出加工設(shè)備的加工能力。

鈑金零部件的制造精確度不高。過(guò)大的鈑金零部件分塊會(huì)增加手工加工的誤差，不但影響加工的精確度，還會(huì)造成鈑金零部件結(jié)合縫的寬窄不一，從而影響機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。

鈑金分塊的尺寸過(guò)小雖然可以增加零部件的數(shù)目，但是加工過(guò)程中的誤差會(huì)增加，很難確保鈑金的各個(gè)零部件都位于設(shè)計(jì)表面內(nèi)，從而導(dǎo)致防護(hù)罩的表面不平整。

2、結(jié)合縫與機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的關(guān)系

鈑金分塊過(guò)程中必須要知道結(jié)合縫對(duì)機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的作用，主要有以下幾點(diǎn)：

第一，機(jī)床形面上的完整性。結(jié)合縫的位置會(huì)對(duì)形體產(chǎn)生不同的分割效果。結(jié)合縫將數(shù)控機(jī)床的正立面分割成幾個(gè)規(guī)則的形體，這樣從形面上看就會(huì)顯得更加完整。

第二，在視覺(jué)上的穩(wěn)定性。防護(hù)門(mén)下方的兩個(gè)鈑金零部件，它們之間的結(jié)合縫從視覺(jué)上看好像要承擔(dān)整個(gè)機(jī)床對(duì)其產(chǎn)生的彎矩作用，讓人感覺(jué)不但不牢固而且不安全。如果設(shè)計(jì)成讓三個(gè)鈑金零部件共同起承接作用，在外型上就能與整個(gè)機(jī)床相協(xié)調(diào)，從而提高在視覺(jué)上的穩(wěn)定性。

第三，形面上的簡(jiǎn)潔性。機(jī)床兩側(cè)的結(jié)合縫影響了正立面的整體效果。如果把結(jié)合縫設(shè)置在機(jī)床的側(cè)面，不但可以保持機(jī)床正立面的簡(jiǎn)潔，還可以把有可能出現(xiàn)的裝配誤差隱藏起來(lái)。

第四，形面上的平衡性。結(jié)合縫如果都位于機(jī)床的正立面，同時(shí)左右又不協(xié)調(diào)，這樣從視覺(jué)上看就會(huì)左重右輕，或者右重左輕。如果把將結(jié)合縫設(shè)置在機(jī)床的側(cè)面，同時(shí)把防護(hù)門(mén)下方的鈑金零部件留下，這樣就能讓鈑金分塊和機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3、ICAID系統(tǒng)中的鈑金分塊

數(shù)控機(jī)床的ICAID系統(tǒng)中設(shè)置了結(jié)構(gòu)知識(shí)庫(kù)和造型知識(shí)庫(kù)，這樣可以更加方便的對(duì)設(shè)計(jì)師在鈑金分塊設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的知識(shí)缺陷進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，工程師以及工業(yè)設(shè)計(jì)師還可以把數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)作為一種輔助性的設(shè)計(jì)工具，同時(shí)還可以為二者提供一個(gè)可以隨時(shí)溝通的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在數(shù)控機(jī)床ICAID系統(tǒng)中所搭建的防護(hù)罩鈑金零部件分塊程序是該系統(tǒng)非常重要的一個(gè)組成部分，而分塊程序最核心的算法就是結(jié)合縫的合理化設(shè)置。對(duì)結(jié)合縫的設(shè)置算法要從特征線的提取開(kāi)始。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案定下來(lái)之后，數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩幾何形體的對(duì)稱(chēng)軸線、棱線以及色彩方案中的色塊邊界線等都會(huì)被該算法充分的提取出來(lái)，之后把它們作為結(jié)合縫的初始特征線。在機(jī)床防護(hù)罩幾何形體的各個(gè)表面上，用不同的美學(xué)比例關(guān)系產(chǎn)生特征線的網(wǎng)格，數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩鈑金分塊的結(jié)合縫就可以參考這些網(wǎng)格得出。根據(jù)上文所提及的鈑金在分塊過(guò)程中要遵循的幾條原則分別對(duì)網(wǎng)格中的每一條線段進(jìn)行考察，之后幫助這些線段完成過(guò)濾、裁剪、倒角等動(dòng)作，從而形成多個(gè)結(jié)合縫設(shè)置的方案。第一、二條原則不進(jìn)入算法，它們要對(duì)機(jī)床防護(hù)罩的整體設(shè)計(jì)方案做出點(diǎn)評(píng)；剩下的幾條原則進(jìn)入算法作為判據(jù)。接下來(lái)有很多的工業(yè)設(shè)計(jì)師會(huì)對(duì)上述結(jié)合縫的設(shè)置方案與機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行考察，最后會(huì)定下來(lái)一兩個(gè)數(shù)控機(jī)床鈑金分塊的方案。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鈑金作為數(shù)控機(jī)床整體結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要的一部分，它的分塊設(shè)計(jì)直接關(guān)系到機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。因此在對(duì)鈑金分塊設(shè)計(jì)過(guò)程中要遵循上文所述的幾項(xiàng)基本原則，同時(shí)一定要考慮到結(jié)合縫對(duì)機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的影響。上文探討研究出來(lái)的內(nèi)容和結(jié)果要應(yīng)用到實(shí)際的鈑金分塊設(shè)計(jì)過(guò)程中，這樣才能取得好的設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張軍，趙江洪，孫宗禹.網(wǎng)絡(luò)協(xié)同數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的知識(shí)獲取與應(yīng)用研究.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013.

[2]桑書(shū)林.數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析.機(jī)床與液壓，2011.

[3]楊維平，李綸，徐人平.加工中心造型設(shè)計(jì).現(xiàn)代機(jī)械，2012.