SolidWorks復(fù)雜鈑金折彎動畫生成方法

2013-07-08 by:廣州有限元培訓(xùn)實(shí)踐中心來源:仿真在線

SolidWorks復(fù)雜鈑金折彎動畫生成方法

0 引言

鈑金件是機(jī)械工業(yè)尤其是輕工業(yè)的主要零件類型之一,飯金加工最基本的方法有沖裁和折彎兩種,其中90%以上的飯金件都是先通過沖裁成形毛坯展開料,然后再折彎成形。折彎是鈑金件最典型、最主要的成型工序。工藝工作貫穿于飯金件加工生產(chǎn)的全過程,合理的工藝能簡化加工過程,降低生產(chǎn)成本,提高加工效率和精度,以及零件加工成形的表面質(zhì)量。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,鈑金件的形狀越來越復(fù)雜、精度要求越來越高。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理和毛料尺寸是否準(zhǔn)確直接決定了鈑金件能否具有良好的外觀、足夠的強(qiáng)度和必需的精度,所以合理設(shè)計(jì)鈑金件的結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確計(jì)算其展開尺寸就成為鈑金設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。在鈑金件加工過程中,折彎順序會直接影響鈑金件的加工。

1 實(shí)現(xiàn)鈑金折彎順序動畫的意義

在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,鈑金件的折彎順序直接影響到最終零件的生成,錯誤的折彎順序?qū)?dǎo)致整個零件無法加工完成。在一些鈑金手冊中,有鈑金件折彎順序的指導(dǎo)性建議,如需多次折彎時,折彎次序一般是先彎兩端,后彎中間部分,前次折彎應(yīng)考慮后次折彎有可靠的定位。后次折彎不能影響前次已成形的形狀。

在實(shí)際加工中,由于零件的差異性,不同的鈑金件必須通過實(shí)際情況來確定其折彎工序。如果可以在加工鈑金零件時提供折彎順序,則可以使零件加工事半功倍。本文提出了使用SolidWorks生成鈑金件的折彎順序動畫,可以在實(shí)際加工中作為工藝指導(dǎo)。

SolidWorks是目前主流的三維機(jī)械實(shí)體設(shè)計(jì)軟件之一。它提供了方便易用和功能強(qiáng)大的鈑金解決方案,可以逼真地建立鈑金件的三維實(shí)體模型并以此為基礎(chǔ)模擬鈑金的折彎和展開過程。

在SolidWorks中制作鈑金件,通常是直接以鈑金件最終形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的,這符合整體設(shè)計(jì)的流程,但制作出的零件除了在可以在折彎狀態(tài)和展開狀態(tài)下轉(zhuǎn)換外。并不能直接生成按折彎順序展開或折彎。這就要求必須通過二次開發(fā)對零件進(jìn)行折彎動畫展示。

2 實(shí)現(xiàn)鈑金折彎動畫的方法
SoliWorks的Animator插件提供了強(qiáng)大關(guān)鍵幀記錄動畫方式,可以生成較為復(fù)雜的動畫,通常在SolidWorks的裝配文件環(huán)境下,使用Animator插件和模擬工具可實(shí)現(xiàn)多種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真和動畫制作。但對于鈑金模塊只有展開與折彎后的兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換,未能提供相應(yīng)的展開和折彎動畫制作,使用常規(guī)動嘶方法就無法做出鈑金件的展開或折彎變形動畫。對于這種情況可通過對SolidWorks的二次開發(fā)來完成。由于SolidWorks是一種尺寸驅(qū)動建模的軟件,可通過設(shè)定鈑金件的折彎角變化作為驅(qū)動參數(shù),再利用SolidWorks的VBA接口,建立相應(yīng)的VBA程序,實(shí)現(xiàn)對零件進(jìn)行重建,利用Animator的屏幕捕捉功能將重建過程錄制成AVI文件,就可得到鈑金件的折彎或展開運(yùn)動仿真動畫。圖1指出了該方法的整體工作流程。

圖1 折彎動畫制作的工作流程

2.1 制作鈑金件

在現(xiàn)有的三維CAD軟件中,鈑金件的制作往往都是直接以最終形態(tài)為目標(biāo)直接建模,這是較為合理的制作方法。

       在SoliWorks的鈑金模塊提供了大量鈑金生成工具,如拉伸、邊線、繪制折彎、切口等方式。對于本文所述的方法。只需要使用“繪制折彎角”一種工具即可。但在使用該工具前,需要先將原始鈑金件展開。以下為具體過程:
       (1)首先在SoliWorks制作出鈑金件模型,或者將其他零件轉(zhuǎn)換為鈑金零件。在SolidWorks2009及其高版本中,提供了可將任意實(shí)體轉(zhuǎn)換為鈑金零件的工具,用戶可以將任意符合要求的零件轉(zhuǎn)換為薄片類型的鈑金件,大大提高了鈑金設(shè)計(jì)的效率。
       (2)將鈑金件展開為平板模式并以IGES格式輸出。通過輸出可以丟棄原有的鈑金建立過程特征,使后續(xù)繪制折彎線時不受原有特征的干擾,如圖2所示。
圖2 去除模型特征
      (3)將輸出的鈑金件模型導(dǎo)入重新識別為鈑金件。
      重新導(dǎo)入的零件已沒有原始建模過程特征,便于后期重新繪制折彎線,可以按折彎順序重新繪制折彎線,而不受原有折彎線的影響從而導(dǎo)致無法生成折彎動畫。
      (4)重新繪制折彎線,按照要求的折彎順序繪制折彎線,并對鈑金件進(jìn)行折彎。

2.2利用VBA編程獲得動畫效果

SolidWorks具備了VBA接口,調(diào)用強(qiáng)大的應(yīng)用程序編輯接口API(Application Programruing Inteface)函數(shù),可以實(shí)現(xiàn)零件變形動畫。利用一種應(yīng)用程序開發(fā)語言VBA(Visual Basic for Application)實(shí)現(xiàn)高級動畫,并可以實(shí)現(xiàn)許多軟件未能提供的效果。本文提出的方法的基本思想是通過建立一個VBA程序?qū)崿F(xiàn)對折彎角度的參數(shù)驅(qū)動,并對零件進(jìn)行重建,再將重建的這個過程進(jìn)行錄制成,生成仿真動畫。

圖3 繪制折彎線

在本文提出的方法中。首先在SolidWorks中新建宏腳本,在特征管理器中依次回放折彎過程。生成宏腳本。其次將改變折彎角角度的程序代碼插入每次回放過程之間,保證在每一個特征返回時即運(yùn)行一次折彎角改變的代碼,從而實(shí)現(xiàn)折彎角動畫。為折彎角改變的VBA代碼(略)。

在實(shí)際工作中,需要根據(jù)鈑金件折彎的個數(shù)及角度分別定義每次模型重建的參數(shù)。在圖4所示的鈑金件中共有22處折彎,因此需插入22段代碼。
圖4 鈑金折彎過程動畫

2.3 輸出動畫文件
在SolidWorks的動畫制作主要有三種,第一種是在Animator模塊中通過輸出直接生成視頻文件。第二種是通過生成不同尺寸驅(qū)動下的圖片,通過第三方視頻編輯軟件對圖片進(jìn)行合成處理,得到具有變形效果的仿真動畫。第三種是通過屏幕截取軟件對模型重建過程進(jìn)行錄制得到仿真動畫。對于本文提出的方法.第三種方法較為合適,也比較容易掌握。圖4描述了上述零件的折彎過程。

3 結(jié)束語
利用VBA對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā),從而獲得鈑金件的折彎順序動畫,對于指導(dǎo)鈑金件加工具有較好的作用,通過實(shí)踐證明,該方法可以在一定程度上提高鈑金件的加工效率。

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