SolidWorks復雜鈑金折彎動畫生成方法

2013-07-08 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

SolidWorks復雜鈑金折彎動畫生成方法

0 引言

鈑金件是機械工業尤其是輕工業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的全過程,合理的工藝能簡化加工過程,降低生產成本,提高加工效率和精度,以及零件加工成形的表面質量。隨著現代工業的迅速發展,鈑金件的形狀越來越復雜、精度要求越來越高。由于結構設計是否合理和毛料尺寸是否準確直接決定了鈑金件能否具有良好的外觀、足夠的強度和必需的精度,所以合理設計鈑金件的結構并準確計算其展開尺寸就成為鈑金設計的首要任務。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 實現鈑金折彎順序動畫的意義

在實際的生產過程中,鈑金件的折彎順序直接影響到最終零件的生成,錯誤的折彎順序將會導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。

在實際加工中,由于零件的差異性,不同的鈑金件必須通過實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,可以在實際加工中作為工藝指導。

SolidWorks是目前主流的三維機械實體設計軟件之一。它提供了方便易用和功能強大的鈑金解決方案,可以逼真地建立鈑金件的三維實體模型并以此為基礎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進行設計的,這符合整體設計的流程,但制作出的零件除了在可以在折彎狀態和展開狀態下轉換外。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對零件進行折彎動畫展示。

2 實現鈑金折彎動畫的方法
SoliWorks的Animator插件提供了強大關鍵幀記錄動畫方式,可以生成較為復雜的動畫,通常在SolidWorks的裝配文件環境下,使用Animator插件和模擬工具可實現多種機構的運動仿真和動畫制作。但對于鈑金模塊只有展開與折彎后的兩種狀態轉換,未能提供相應的展開和折彎動畫制作,使用常規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的二次開發來完成。由于SolidWorks是一種尺寸驅動建模的軟件,可通過設定鈑金件的折彎角變化作為驅動參數,再利用SolidWorks的VBA接口,建立相應的VBA程序,實現對零件進行重建,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為目標直接建模,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,或者將其他零件轉換為鈑金零件。在SolidWorks2009及其高版本中,提供了可將任意實體轉換為鈑金零件的工具,用戶可以將任意符合要求的零件轉換為薄片類型的鈑金件,大大提高了鈑金設計的效率。
       (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入重新識別為鈑金件。
      重新導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,并對鈑金件進行折彎。

2.2利用VBA編程獲得動畫效果

SolidWorks具備了VBA接口,調用強大的應用程序編輯接口API(Application Programruing Inteface)函數,可以實現零件變形動畫。利用一種應用程序開發語言VBA(Visual Basic for Application)實現高級動畫,并可以實現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程序實現對折彎角度的參數驅動,并對零件進行重建,再將重建的這個過程進行錄制成,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行一次折彎角改變的代碼,從而實現折彎角動畫。為折彎角改變的VBA代碼(略)。

在實際工作中,需要根據鈑金件折彎的個數及角度分別定義每次模型重建的參數。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動下的圖片,通過第三方視頻編輯軟件對圖片進行合成處理,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 結束語
利用VBA對SolidWorks進行二次開發,從而獲得鈑金件的折彎順序動畫,對于指導鈑金件加工具有較好的作用,通過實踐證明,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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