钣金CAD/CAM专业化完整解决方案

一、钣金件的设计与展开

    目前，在一些三维设计系统中，都或多或少具有一些钣金结构设计功能模块，但是，因为存在产品主要功能定位的不同，开发商本身的钣金工程背景的不足，很难做到钣金设计的专业化和高效性，同时在展开计算的灵活性和准确性方面存在一些问题，设计阶段对于钣金工艺性能难以全面考虑和处理。

    作为Autodesk公司的MAI战略联盟伙伴，德国SPI公司专业从事钣金设计和工艺软件开发已经20多年，为客户提供了世界上最好的参数化钣金设计和展开系统SPI-Sheetmetal。通过与独特的专家技术的完美组合，使板金生产在设计过程中达到智能化，生产效率得到极大地提高，节约了钣金零件设计和生产的费用。SPI显著缩短了产品的设计时间及生产准备时间，使产品从概念设计到试制的时间大大减少，明显提前了产品上市的时间。在板金产品投产前使设计师和制造商的设计过程得到极大改进，使系统获得了贯穿设计过程始终的独一无二的特殊钣金设计能力，对于成本节省具有重要意义。

    SPI提供了大量智能化的功能强大的专业化钣金特征结构造型工具。SPI可以通过多种方式创建钣金零件；可以添加各种特殊类型的折边特征(如“标准唇边”、“简易唇边”、“倾角唇边”、“Z型啮合唇边”、“摺形包边”等)，同时折边时可以自动成尖角或团角过渡，自动开用户化的工艺槽；可以自动进行不同角度特征的生成并斌予角部切缝属性；快速生成箱体类、折弯类、放样类、盖板类等多种典型零件。

    SPI与世界领先的模具生产厂商有着很好的合作关系，提供了大量流行的冲模和压模结构刀具库，各种新的标准刀具种类还在不断增加。同时，SPI5.0开始提供了用户化刀具库的创建和维护工具，这些自定义刀具可以同标准刀具一样进行选择和调用。用户可以高效地进行各种冲、模压板金结构绘制，减少大量重复性劳动。

    在钣金折弯过程中，钣金零件产生变形，展开图的尺寸与几何方式计算的尺寸不一致，需要进行专门的展开计算。SPI利用专家技术进行展开图的分析计算，实现自动、快速、准确地生成用户需要的平面展开图。

    展开时用到的材料定义和折弯缩短量系数等可以很方便地输人到SPI材料管理模块中的专用表格中，根据设计者的需要计算出精确的展开尺寸。系统提供3种展开方法：修正系数、缩短量表或缩短量公式。当设计者为所设计的零件选择一种材料后，在折弯过程中不必再考虑模型的特性。软件检查操作过程并将存在矛盾或冲突的地方显示出来(例如“材料产生重登”，“折弯半径小于最小圆角半径”等信息)。SPI这种预先选择制造加工特性的功能保证了设计者使用现有的材料、刀具和加工过程，避免零件因不能加工造成返工 。

    在展开过程中，SPI可以对于封闭轮廓、角部区域、非直线边的区域自动赋予虚拟的切缝属性，然后按照实况展开。对这些特征的展开在很多系统中是难以实现的功能。对于零件中部分倒圆特征或工艺孔结构特征，在SPI中可以省略绘制，提高造型速度，系统也能够直接进行展开并自动添加用户希望的折弯区域和工艺孔、槽结构。系统甚至对于曲线状角部、放样类零件、自由曲面等同样可以进行展开并赋予角部展开属性。

    在SPI中对于实体和展开图的编辑修改十分方便简捷，提供了全面的钣金特征自动修改工具。同时，当钣金实体修改后，展开图可以自动更新。在SPI中，可以自动对展开图进行尺寸标注，显示折弯线、折弯区城，自动生成刀具参数表、折弯参数表，进行干涉检查和成本估算；同时SPI的材料和展开数据可以添加到BOM中。

    可选的最新SPI-VBEMD模块可以直接对各种钣金零件确定切实可行的折弯顺序，支持刀具选择和干涉检查，进行折弯过程的仿真。系统使整个折弯流程的完全的虚拟动态仿真成为可能，使设计人员在设计阶段就可以看到实际的折弯过程和效果，避免可能的设计失误，优化产品设计。

    同时，作为可选模块，SPI公司具有专门的异形管道设计展开系统，可以帮助用户方便高效地进行特殊形状钣金管道零件的设计。

二、板金类零件的数控加工

    在原型机制造或生产准备过程中，SPI只需点击一次实体就能在几秒内生成准确的展开图。然后可以将展开数据传输到数控冲床、线切割、激光或火焰切割等CAM程序，也可以传箱到其他折弯控制系统(包括Delemand Cybelec等系统的专门接口)进行数控加工。作为与MDT,SPl完全集成的数控钣金制造系统，SS-FAB Professional可以针对用户提供全面的钣金CAM解决方案，具有进行钣金冲裁加工的独特优势，极大地提高工作效率。其适用于数控冲裁加工、数控徽光切割加工、数控等离子切割、数控火焰切割等多种教控切割加工设备的自动 NC编程切割，并且通过其开放灵活的后处理可以使SS-FAB Porfessional适用于各种数控系统。同样作为 Autodesk公司MAI合作伙伴的美国Striker Systen公司，长期致力于国际范围内金属成型和制造软件解决方案的开发工作。其产品FAB Porfessiamal主要有SS-Nest和SS-Punch等核心模块。SS-Nest是一个功能强大的针对真实形状的多个零件的排样软件系统。它将用户需要加工的零件放人排样数据库中，然后从排样数据库中选择当前排样任务中要使用的零件，指定每种零件的具体数目，系统将自动生成形状各异的系列零件的优化排样图。排样任务可以自动考虑不同零件的材料和板厚，从而将排样任务细分为子排样。系统也可以使用填充模式，实现在一张板料上尽可能多地放置零件口SS-Punch是一个全面的、用于各种CNC转塔式冲床的数控编程系统，其可以直接读人和识别 AutoCAD环境下的图形文件，也可以通过DXF，IGFS，STEP等转移格式输人和处理其他系统的图形文件，对于SPI生成的平面展开图，在SS-Punch中可以直接利用，进行优化排样和数控编程，生成加工需要的NC代码文件。SS-Punch含有一个转塔控制系统进行刀具选择，可以将不同的刀具组合成不同的文件备用。可以只用转塔中的刀具来进行加工，也可以从刀具库中搜索选刀，支持子工位和特殊刀具工位。同时，SS-Punch支持自动选刀，只要简单地选取要进行加工处理的零件，SS-Punch会自动选取合适的刀具；当然，也可以交互地使用刀具命令来进行人工刀具选择。

    SS-Punch包含有多种优化刀具路径的方法和刀具路径预览工具，不论是完全靠自动操作还是完全靠手工选择刀具和定位方法，都可以准确地得到期望的优化刀具路径 。当钣材超出冲床加工范围时SS-Punch支持重定位，并且在做重定位时会考虑到使用模压模具时的情况；当需要翻面或旋转材料时，SS-Punch会给出提示。

    很多时候，某个零件可能需要在多个不同的冲床，甚至是不同型号的冲床上进行加工；SS-Punch的交叉后处理系统就会分析已加工零件的刀具，并且为另一个不同的冲床重新选刀，极大地减少用户的编程时间。在机床驱动方面，SS-Punch含有一个标准的Windows对话框式配置系统进行企业机床设置，可以方便快捷地调整工时计算变量、夹钳位置、重定位变量，以及其他各种机床参数信息。系统生成的NC代码可以直接传愉到数控机床上进行零件加工。

    为了支持集成有激光或等离子切割头的机床，SS-Punch可以将SS-Porfile作为可选模块集成到一起。用户从几种算法中预先选择一种方法来自动决定哪些地方需要冲裁，哪些地方需要进行切割；同时，也可以通过手工方法决定如何进行加工。而SS-Share也可以作为可选模块集成于SS-Punch中，以此来支持那些带来三角剪功能的机床;所有的冲操作或剪操作都是自动地排序以适用特殊机床需要。

三、钣金CAD/CAM完整解决方案

    这套钣金设计制造一体化解决方案主要由MDT，SPI，SS-Punch等软件组成，可以提供业界最优秀的钣金零件的设计、展开、数控加工等完整的解决方案，实现从设计到制造的一体化过程。其基本流程图见图1所示。该方案广泛用于通讯、电子、开关、电器、高低压成套设备、控制柜等钣金件需求较多的设计制造行业，在国内与世界范围内具有大量的用户群；并且在实际应用中显著提高了企业效益，增强了企业的竞争能力。

图1 钣金从设计到制造一体化流程