SolidWorks在钣金件设计中的应用实例

摘要：结合变压器外壳镀金件的设计和强度计算，介绍了利用solidworks软件完成镀金件设计及有限元计算的基本方法和一般步骤。

概述

钣金零件作为一种常用的结构件，在通信、电子、汽车、农业机械．纺机{r业、食品机械、电器、仪器仪表等行业有着广泛地应用。其常用加工形式有弯曲、成形、冲压等，形状和尺寸精度互换性较好，可以满足一般的装配及使用要求。经过塑性变形，金属内部组织得以改善，机械强度有所提高，具有重量轻、刚度好、精度高和外形光滑美观的特点，与焊接、铆接、拼接等工艺配合，可使零件结构更趋合理，加工更加方便，是制造复杂形状结构件的主要方法。

目前，三维设计已广泛应用到各个领域，很多软件还提供了钣金设计模块，如solidworks、solid Edge、Pro/E等，利用该模块可以便捷地完成钣金设计．获取所需下料展开图，提高设计质量和效率，并具有设计直观、减少设计错误、便于修改等优点。另外，在solid-

works软件中还内嵌集成了COSMOS Works结构分析软件，可以在产品设计的各个阶段对设计的零件进行测试和分析，以便能设计更好的产品。

本文将以变压器外壳钣金件为例，详细介绍solid-works软件在钣金设计中的应用过程和府用方法。

1钣金件的三维建模

在Solidworks软件中有两种生成钣金零件方法．第一种是创建一个实体零件，然后将其转换为钣金，可称基于实体造型的钣金件设计；第二种是使用钣金特定的特征直接生成钣金零件，具体包括基体法兰、边线法兰、斜接法兰、褶边、转折、绘制的折弯、闭合角、断裂边角、边角裁减、展开、折叠、放样的折弯、折弯、切口、成形工具等，这种方法可称为基于钣金设计模块的钣金件设计。第二种方法从晟初设计阶段开始就生成的是钣金零件，消除了多余步骤，使得钣金零件的模型生成更容易和更快。

为此，我们采用第二种方法，使用基体法兰、边线法兰、折弯等钣会特征完成变

压器外壳的三维建模，如图1所示。

2钣金件展开图

在没有引入CAD技术之前，对钣金件下料尺寸主要采用等分投影法．根据中性层长度不变原则，使用手工方法进行计算，但对于形状复杂且翼缘上有孔的钣金件来说，其展开尺寸和孔位尺寸，通过手工计算不仅很周难，而且很难计算准确。利用solidworks钣金功能中展开命令，使这一工作变得非常简单，我们只需在完成钣盒零件三维建模之后，点击平板型式特征即可得到该钣金件的三维展开图，当我们需要展开和折叠一个、多个折弯时，也可使用展开和折叠工具，需要注意的是平板型式应是钣金件最后一个特征。

在Feature Manager设计树中，平板型式之前的所有特托在折叠或展开的镀金零件中都出现，而平板型式之后的所有特征则只在展开的钣金零件中出现。得到直观的钣金件三维展开图之后，我们可根据钣金成形工艺设计知识来判断毛坯形状是否合理，对可能引起变形沿毛坯分布不均匀的结构进行修改，从而提高产品的质量。

在生成镀金零件的工程图时，钣金件的展开图不仅能够自动生成，而且可显示折弯方向、角度和半径等折弯注释信息，便于指导生产加工。

3利用COSMOS Works对钣金零件的强度计算

变压器外壳在使用和安装过程中，需要承受铁芯和线包的重量，为此，我们有必要采用有限元法对变压器外壳进行强度计算来判断其安全状况。

3．1工况分析

变件器外壳在使用和安装过程中，主要有曲种工况。分别为：

工况1：使用过程中，钦芯和线包的重量施加在变压器外壳内表面上；

工况2：安装过程中，铁芯和线包的重量集中在变压器外壳的4个爪上。

3．2生成“研究1”、指派材质

打开变压器外壳钣金零件，进入COSMOS Works管理设计树，生成“研究1”，网格类型选择实体网格，分析类型为静态分析，选择延性铁材料。

3．3应用约束

在使崩和安装过程中，变压器两个孔是固定的，根据这种实际状况，我们在两孔面上施加不可移动(无平移)约束。

3．4施加载荷