SolidWorks复杂钣金折弯动画生成方法

2013-07-08 by:广州有限元培训实践中心来源:仿真在线

SolidWorks复杂钣金折弯动画生成方法

0 引言

钣金件是机械工业尤其是轻工业的主要零件类型之一,饭金加工最基本的方法有冲裁和折弯两种,其中90%以上的饭金件都是先通过冲裁成形毛坯展开料,然后再折弯成形。折弯是钣金件最典型、最主要的成型工序。工艺工作贯穿于饭金件加工生产的全过程,合理的工艺能简化加工过程,降低生产成本,提高加工效率和精度,以及零件加工成形的表面质量。随着现代工业的迅速发展,钣金件的形状越来越复杂、精度要求越来越高。由于结构设计是否合理和毛料尺寸是否准确直接决定了钣金件能否具有良好的外观、足够的强度和必需的精度,所以合理设计钣金件的结构并准确计算其展开尺寸就成为钣金设计的首要任务。在钣金件加工过程中,折弯顺序会直接影响钣金件的加工。

1 实现钣金折弯顺序动画的意义

在实际的生产过程中,钣金件的折弯顺序直接影响到最终零件的生成,错误的折弯顺序将会导致整个零件无法加工完成。在一些钣金手册中,有钣金件折弯顺序的指导性建议,如需多次折弯时,折弯次序一般是先弯两端,后弯中间部分,前次折弯应考虑后次折弯有可靠的定位。后次折弯不能影响前次已成形的形状。

在实际加工中,由于零件的差异性,不同的钣金件必须通过实际情况来确定其折弯工序。如果可以在加工钣金零件时提供折弯顺序,则可以使零件加工事半功倍。本文提出了使用SolidWorks生成钣金件的折弯顺序动画,可以在实际加工中作为工艺指导。

SolidWorks是目前主流的三维机械实体设计软件之一。它提供了方便易用和功能强大的钣金解决方案,可以逼真地建立钣金件的三维实体模型并以此为基础模拟钣金的折弯和展开过程。

在SolidWorks中制作钣金件,通常是直接以钣金件最终形态进行设计的,这符合整体设计的流程,但制作出的零件除了在可以在折弯状态和展开状态下转换外。并不能直接生成按折弯顺序展开或折弯。这就要求必须通过二次开发对零件进行折弯动画展示。

2 实现钣金折弯动画的方法
SoliWorks的Animator插件提供了强大关键帧记录动画方式,可以生成较为复杂的动画,通常在SolidWorks的装配文件环境下,使用Animator插件和模拟工具可实现多种机构的运动仿真和动画制作。但对于钣金模块只有展开与折弯后的两种状态转换,未能提供相应的展开和折弯动画制作,使用常规动嘶方法就无法做出钣金件的展开或折弯变形动画。对于这种情况可通过对SolidWorks的二次开发来完成。由于SolidWorks是一种尺寸驱动建模的软件,可通过设定钣金件的折弯角变化作为驱动参数,再利用SolidWorks的VBA接口,建立相应的VBA程序,实现对零件进行重建,利用Animator的屏幕捕捉功能将重建过程录制成AVI文件,就可得到钣金件的折弯或展开运动仿真动画。图1指出了该方法的整体工作流程。

图1 折弯动画制作的工作流程

2.1 制作钣金件

在现有的三维CAD软件中,钣金件的制作往往都是直接以最终形态为目标直接建模,这是较为合理的制作方法。

       在SoliWorks的钣金模块提供了大量钣金生成工具,如拉伸、边线、绘制折弯、切口等方式。对于本文所述的方法。只需要使用“绘制折弯角”一种工具即可。但在使用该工具前,需要先将原始钣金件展开。以下为具体过程:
       (1)首先在SoliWorks制作出钣金件模型,或者将其他零件转换为钣金零件。在SolidWorks2009及其高版本中,提供了可将任意实体转换为钣金零件的工具,用户可以将任意符合要求的零件转换为薄片类型的钣金件,大大提高了钣金设计的效率。
       (2)将钣金件展开为平板模式并以IGES格式输出。通过输出可以丢弃原有的钣金建立过程特征,使后续绘制折弯线时不受原有特征的干扰,如图2所示。
图2 去除模型特征
      (3)将输出的钣金件模型导入重新识别为钣金件。
      重新导入的零件已没有原始建模过程特征,便于后期重新绘制折弯线,可以按折弯顺序重新绘制折弯线,而不受原有折弯线的影响从而导致无法生成折弯动画。
      (4)重新绘制折弯线,按照要求的折弯顺序绘制折弯线,并对钣金件进行折弯。

2.2利用VBA编程获得动画效果

SolidWorks具备了VBA接口,调用强大的应用程序编辑接口API(Application Programruing Inteface)函数,可以实现零件变形动画。利用一种应用程序开发语言VBA(Visual Basic for Application)实现高级动画,并可以实现许多软件未能提供的效果。本文提出的方法的基本思想是通过建立一个VBA程序实现对折弯角度的参数驱动,并对零件进行重建,再将重建的这个过程进行录制成,生成仿真动画。

图3 绘制折弯线

在本文提出的方法中。首先在SolidWorks中新建宏脚本,在特征管理器中依次回放折弯过程。生成宏脚本。其次将改变折弯角角度的程序代码插入每次回放过程之间,保证在每一个特征返回时即运行一次折弯角改变的代码,从而实现折弯角动画。为折弯角改变的VBA代码(略)。

在实际工作中,需要根据钣金件折弯的个数及角度分别定义每次模型重建的参数。在图4所示的钣金件中共有22处折弯,因此需插入22段代码。
图4 钣金折弯过程动画

2.3 输出动画文件
在SolidWorks的动画制作主要有三种,第一种是在Animator模块中通过输出直接生成视频文件。第二种是通过生成不同尺寸驱动下的图片,通过第三方视频编辑软件对图片进行合成处理,得到具有变形效果的仿真动画。第三种是通过屏幕截取软件对模型重建过程进行录制得到仿真动画。对于本文提出的方法.第三种方法较为合适,也比较容易掌握。图4描述了上述零件的折弯过程。

3 结束语
利用VBA对SolidWorks进行二次开发,从而获得钣金件的折弯顺序动画,对于指导钣金件加工具有较好的作用,通过实践证明,该方法可以在一定程度上提高钣金件的加工效率。

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