加工金屬薄板是一般采用的是鈑金工藝,通過這種冷加工,使薄板在厚度上達到統一的標準。加工的成品鈑金件能夠應用在多種領域,比如家電、汽車、通信設備等。通過使用鈑金加工件一方面能夠使產品在外觀上的美化程度提高,另一方面能夠增加產品的安全性,降低生產一線工人在加工過程中的危險程度。目前國內在鈑金加工領域的生產技術還不夠高,高端鈑金的加工設計采用的是國外的技術。如何提高國內鈑金加工水平,本文結合數控機床設計的相關知識,對機床造型設計的鈑金分塊研究做了簡要分析。
1 鈑金加工工序及分塊分析
工業設計師首先設計的是機床的整體外觀形象,結構設計師只是單從結構上設計機床的功能,整體機床設計需要結構工程師和工業設計師聯手完成。工業設計師需要完成的工作除了機床的分塊設計之外,還必須有所拓展,比如機床防護罩鈑金零件的設計,以此確保結構工程師能夠充分領會設計意圖和整體結構設計概念。結構設計師必須充分理解鈑金分塊對機床整體設計的重要作用,將防護罩鈑金零件的分塊看做是工業設計師和結構工程師連接的紐帶。綜合考慮機床設計造型的幾個難點和重要因素,以下是機床設計過程中必須重視的幾個方面。
1.1鈑金零件結構對分塊的影響
原則一是螺釘不能裸露在機床的表面。數控機床的防護罩一般采用螺紋相連接,使用螺紋連接能夠使防護罩較容易的從機床上拆卸下來,然而從外觀的整體美觀角度看,螺釘外漏影響整體美觀。
原則二是板材的毛邊不外露。防護罩鈑金零件的螺釘通常安裝在零件的內折邊處。折疊最外側的邊緣一方面能夠增強防護罩的保護能力,增大其安全性,另一方面將螺釘安裝在折疊處能夠有效的保護螺釘。
原則三是防護罩的接縫處要與棱邊分離開來。如果結合縫與棱邊相重合,那么必然會有一側的鈑金零件會裸露在外面。
原則四是兩塊鈑金零件結合縫不能位于曲面上。找正曲面的零件時需要考慮的因素很多,每個零件在曲面上的位置安裝要嚴絲合縫。如果安裝的有誤差,一方面機床的外觀會受到影響,另一方面在接下來的安裝中難度也會增加。
原則五是三條結合縫不能同時在一點相交。由于鈑金零件的結合工藝難度很大,兩條以上的結合縫在操作上難度非常大,一旦出現操作上的細小偏差,很容易出現結合縫的偏轉甚至斷裂。因此可以選擇將結合縫的交匯點分布到零件的不同部位,以此降低存在誤差的可能性。
1.2成型設備對分塊的影響
數控機床防護罩一般采用類似10、15、20這樣的冷軋板,這些型號的冷軋板的質量存在保證,值得注意的是,防護罩鈑金零件展開的尺寸要小于冷軋板的尺寸。盡量的減少板材的實用數量。
加工數控機床防護罩時往往會采用手工的形式,這是因為實用模具加工出的零件采用的是標準化形式,而在鈑金分塊時需要考慮的因素很多,比如數控轉塔沖、數控折彎機的最大加工幅面和最大刀口寬度等,手工操作的靈活性較高,能夠隨時做出調整。
由于在制造過程中一般采用手工操作,精準程度較低,所以在加工機床防護罩鈑金零件的時候要注意鈑金零件分塊的大小程度。如果鈑金零件分塊的尺寸過大,在接下來的加工過程中其他零件的裝配難度系數會相應提高,鈑金零件的接縫處不易對齊,在視覺上影響機床的美觀程度。如果鈑金零件分塊的尺寸過小,那么使用的零件數量就會提高,累計的誤差值也會相應增大。這些誤差積累起來會造成防護罩表面凹凸不平。
2 結合縫與整體風格的關系
2.1視覺的穩定性
在傳統的機床造型設計中,依靠的是防護門下的兩個對稱鈑金零件承擔支撐作用。由于其呈對稱分布,由于結合縫的關系肉眼看來機床在工作過程中產生的勢能要施壓在結合縫處,給人不安全感。如果將鈑金零件的數量增加至三個,一方面在造型上與機床的整體造型統一,另一方面由于三角形的穩定性原理,會給人以穩定感。
2.2形面的簡潔性
以往的機床設計會將結合縫安排在機床的正面,肉眼看來將機床分裂成了兩個部分,如果將兩處結合縫分別安放在機床的兩側,一方面顯得較為對稱,另一方面也不會破壞機床的整體美感,顯得整個機床的簡潔程度大大提高。
3 機床ICAID系統中的鈑金分塊
數控機床的數據庫分為造型知識庫和結構知識庫。在機床造型設計過程中,造型設計師和結構設計師都能在ICAID系統中找到所需要的知識。由于造型設計和結構設計二者不可分割,在設計的過程中必須考慮到對方的設計,因此通過數控機床ICAID系統,兩類設計師除了學習到自己領域的知識外,還能了解到對方設計的相關知識。
防護板鈑金零件分塊程序是ICAID系統中最為重要和關鍵的部分,系統中鈑金零件分塊程序依靠的算法是結合縫的結合原理。因此,在確定機床的外觀形狀之后,防護罩幾何形體的棱線、對稱軸線、曲面母線,以及色彩方案中色塊的邊界線等都是首先被計算出來的項。
由線及面,在確定了各個鈑金分塊的邊界線后緊接著要確定的是由這些線生成的不同網格,如等比例網格、黃金分割網格、均方根網格等。
通過上述算法生成設計方案會有不同幾種,在實際操作中,設計師要依靠自身經驗和不同機床設計的特殊要求,在幾種不同的生成方案中選擇出最終的機床造型設計的鈑金分塊方案。
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