加工金属薄板是一般采用的是钣金工艺,通过这种冷加工,使薄板在厚度上达到统一的标准。加工的成品钣金件能够应用在多种领域,比如家电、汽车、通信设备等。通过使用钣金加工件一方面能够使产品在外观上的美化程度提高,另一方面能够增加产品的安全性,降低生产一线工人在加工过程中的危险程度。目前国内在钣金加工领域的生产技术还不够高,高端钣金的加工设计采用的是国外的技术。如何提高国内钣金加工水平,本文结合数控机床设计的相关知识,对机床造型设计的钣金分块研究做了简要分析。
1 钣金加工工序及分块分析
工业设计师首先设计的是机床的整体外观形象,结构设计师只是单从结构上设计机床的功能,整体机床设计需要结构工程师和工业设计师联手完成。工业设计师需要完成的工作除了机床的分块设计之外,还必须有所拓展,比如机床防护罩钣金零件的设计,以此确保结构工程师能够充分领会设计意图和整体结构设计概念。结构设计师必须充分理解钣金分块对机床整体设计的重要作用,将防护罩钣金零件的分块看做是工业设计师和结构工程师连接的纽带。综合考虑机床设计造型的几个难点和重要因素,以下是机床设计过程中必须重视的几个方面。
1.1钣金零件结构对分块的影响
原则一是螺钉不能裸露在机床的表面。数控机床的防护罩一般采用螺纹相连接,使用螺纹连接能够使防护罩较容易的从机床上拆卸下来,然而从外观的整体美观角度看,螺钉外漏影响整体美观。
原则二是板材的毛边不外露。防护罩钣金零件的螺钉通常安装在零件的内折边处。折叠最外侧的边缘一方面能够增强防护罩的保护能力,增大其安全性,另一方面将螺钉安装在折叠处能够有效的保护螺钉。
原则三是防护罩的接缝处要与棱边分离开来。如果结合缝与棱边相重合,那么必然会有一侧的钣金零件会裸露在外面。
原则四是两块钣金零件结合缝不能位于曲面上。找正曲面的零件时需要考虑的因素很多,每个零件在曲面上的位置安装要严丝合缝。如果安装的有误差,一方面机床的外观会受到影响,另一方面在接下来的安装中难度也会增加。
原则五是三条结合缝不能同时在一点相交。由于钣金零件的结合工艺难度很大,两条以上的结合缝在操作上难度非常大,一旦出现操作上的细小偏差,很容易出现结合缝的偏转甚至断裂。因此可以选择将结合缝的交汇点分布到零件的不同部位,以此降低存在误差的可能性。
1.2成型设备对分块的影响
数控机床防护罩一般采用类似10、15、20这样的冷轧板,这些型号的冷轧板的质量存在保证,值得注意的是,防护罩钣金零件展开的尺寸要小于冷轧板的尺寸。尽量的减少板材的实用数量。
加工数控机床防护罩时往往会采用手工的形式,这是因为实用模具加工出的零件采用的是标准化形式,而在钣金分块时需要考虑的因素很多,比如数控转塔冲、数控折弯机的最大加工幅面和最大刀口宽度等,手工操作的灵活性较高,能够随时做出调整。
由于在制造过程中一般采用手工操作,精准程度较低,所以在加工机床防护罩钣金零件的时候要注意钣金零件分块的大小程度。如果钣金零件分块的尺寸过大,在接下来的加工过程中其他零件的装配难度系数会相应提高,钣金零件的接缝处不易对齐,在视觉上影响机床的美观程度。如果钣金零件分块的尺寸过小,那么使用的零件数量就会提高,累计的误差值也会相应增大。这些误差积累起来会造成防护罩表面凹凸不平。
2 结合缝与整体风格的关系
2.1视觉的稳定性
在传统的机床造型设计中,依靠的是防护门下的两个对称钣金零件承担支撑作用。由于其呈对称分布,由于结合缝的关系肉眼看来机床在工作过程中产生的势能要施压在结合缝处,给人不安全感。如果将钣金零件的数量增加至三个,一方面在造型上与机床的整体造型统一,另一方面由于三角形的稳定性原理,会给人以稳定感。
2.2形面的简洁性
以往的机床设计会将结合缝安排在机床的正面,肉眼看来将机床分裂成了两个部分,如果将两处结合缝分别安放在机床的两侧,一方面显得较为对称,另一方面也不会破坏机床的整体美感,显得整个机床的简洁程度大大提高。
3 机床ICAID系统中的钣金分块
数控机床的数据库分为造型知识库和结构知识库。在机床造型设计过程中,造型设计师和结构设计师都能在ICAID系统中找到所需要的知识。由于造型设计和结构设计二者不可分割,在设计的过程中必须考虑到对方的设计,因此通过数控机床ICAID系统,两类设计师除了学习到自己领域的知识外,还能了解到对方设计的相关知识。
防护板钣金零件分块程序是ICAID系统中最为重要和关键的部分,系统中钣金零件分块程序依靠的算法是结合缝的结合原理。因此,在确定机床的外观形状之后,防护罩几何形体的棱线、对称轴线、曲面母线,以及色彩方案中色块的边界线等都是首先被计算出来的项。
由线及面,在确定了各个钣金分块的边界线后紧接着要确定的是由这些线生成的不同网格,如等比例网格、黄金分割网格、均方根网格等。
通过上述算法生成设计方案会有不同几种,在实际操作中,设计师要依靠自身经验和不同机床设计的特殊要求,在几种不同的生成方案中选择出最终的机床造型设计的钣金分块方案。
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