钣金件的预处理和NX PDW.doc

1、第一篇 钣金件的预处理和 NX PDW工程概述第 1 章 零件的预处理【本章目的】一般来说，使用 Progressive Die Wizard（简称 PDW）系统可以设计任何钣金模型的级进模。PDW 系统提供了多种工具来处理各种类型的实体模型，如参数化的实体模型、非参数化的实体模型以及带有自由成形曲面的实体模型。用户可以根据具体的零件确定适合的方法。对于自由成形曲面实体模型，通常不需要也不可能转换成钣金特征构成的实体模型，附件 B 详细介绍了这一类型零件的设计方法；对于直弯零件，可以转换成由钣金特征构成的实体模型，或直接用类似处理自由成形曲面实体模型的方法，或用其他工具如Direct Unfo

2、lding 进行设计。在设计模具之前，用户需要准备一个合适的零件模型。本章将通过一个简单的实例，介绍如何准备一个由钣金特征构成的实体模型文件。【本章目标】在完成本章学习后，你将能够： 识别出 PDW 适用的钣金零件模型。 使 用 特 征 识 别 与 重 构 功 能 ， 将 任 意 实 体 模 型 转 化 成 为 具 有 设 计 特 征 的 钣 金 零 件模 型 。1.1 概 述使用 PDW，你将能够： 自动完成级进模设计任务。 生成数控加工所需要的完整的 3D 模型。 当设计改变时，更改产品设计结果以保证数据的关联性。UG NX4 级进模设计培训教程2 更改和扩充模架库、组件库、工艺预定义库和

3、标准件库。 通过更改电子数据表格来定制对话框选项。使用 PDW 需要从钣金零件开始，钣金零件独立于 CAD 系统平台，可以是由 NX 生成，也可以是由其他设计工具生成。准备好钣金零件后，则可使用 PDW 进行模具的加工工艺设计和装配结构设计。其中加工工艺设计包括： 工艺预定义（Feature Pre-Process），例如复合弯曲、成形、翻孔和修边等。 零件的毛坯展开（Blank Generator），根据部件的形状生成毛坯的形状。 毛坯排样（Blank Layout），设置和确定毛坯在条料中的位置和方向，同时确定条料的宽度、步距等。 废料设计（Scrap Design ），定义出需要从条料上

4、去除的废料，并将废料细分。 条料排样（Strip Layout），将各个加工工序布置在相应的工位上，并对排样结果仿真。 工艺力计算（Force Calculation），计算工艺力和压力中心。模具结构设计包括： 模架设计（Die Base Management），根据条料排样的结果在模架库中选择合适的模架。 冲裁组件设计（Piercing Insert Design），包括普通冲裁和精密冲裁（Fine Blanking）。 镶件设计（Insert Group Design），其中包括弯曲、翻孔、局部成型等多种镶件的设计。 标准件设计（Standard Part Management），提供了多

5、种系列的标准件，如MISUMI、STRACK 、DANLY 等。 让位槽设计（Relief Design），对于弯曲、成形等工序，在其后续工位上进行让位槽的设计。 安装孔设计（Pocket Design），当镶件、标准件等设计完成后，在模板上生成相应的安装孔。1.2 PDW 对设计部件的要求如果设计部件是用 NX 钣金设计特征设计的，则 PDW 可以直接使用此部件。一个简单的试验即可以辨别出用NX 钣金设计特征设计的部件模型是否适合于 PDW。在 NXModeling 应用中，选择 Sheet 图 1-1 展开和弯回零件第 1 章 零件的预处理 3Mental Form/Unform 菜单命令

6、将其展开，然后将零件弯回，如图 1-1 所示。序号说明见表 1-1。UG NX4 级进模设计培训教程4表 1-1 序号说明序 号 说 明1 具有钣金设计参数的部件模型2 展开部件模型（钣金筋槽特征和翻孔特征无法展平）3 弯回部件模型，如果部件模型可以展开和弯回，则说明此部件模型符合 PDW 的设计要求如果部件模型是非参数化的模型，可以使用特征识别工具 去识别并重构此模型。经过特征识别和重构处理后的部件模型即可用于 PDW 系统。也可以直接用与处理自由成形曲面实体模型类似的方法进行设计。提示：特征识别工具不支持混合单位（英制和公制），如果想要将模型 转化为其他单位，可使用 UGII 目录中的 u

7、g_convert_part 程序进行单位转换。在 NX 教程中可以查到更多关于 ug_convert_part 的信息。练习 验证部件模型的适用性在这个练习中，将： 使用 NXModeling 应用中的钣金特征模块验证零件模型。 查询模型的材料类型。 查询模型使用的弯曲展开公式。 查询模型的度量单位。 查询模型的厚度尺寸。第 1 步 在 NX 中打开 pdw_prepare。（1）选择 FileOpen ，打开 prepare 文件夹中的 pdw_prepare.prt 文件，原始零件如图 1-2 所示。图 1-2 原始零件（2）选择 StartModeling ，进入建模应用。第 1 章

8、零件的预处理 5（3）选择 StartAll ApplicationProgressive Die Wizard，打开 PDW。第 2 步 展开模型。（1）选择 InsertSheet Metal FeatureForm/Unform。（2）单击 Unform All 按钮，展开后的零件如图 1-3 所示。（3）单击 Cancel 按钮取消对话框。注意：大多数钣金特征都可以展开。建模特征和一些特殊的 钣金特征（如 bead 和 emboss 特征）不能展开。PDW 提供了工具去定义一些目前 NX 钣金设计模块不支持的成形特征，例如示例的两个 burring（翻孔）特征。注意：若部件模型可以用

9、Unform 功能展开，则说明此部件模型是用 NX 钣金特征生成，PDW 能够将此部件模型展开成零件毛坯。建议用 Unform 功能将部件模型展开后，最好再用 Form 功能将部件模型重新弯回，以便 发现设计模型中的一些约束参数错误，这样也保证了 PDW 系统能将所有工位上的成形工艺进行模拟仿真。第 3 步 弯回模型。（1）在 PDW 工具条上选择 NX Generic Tools 。（2）单击 Form/Unform 按钮。（3）选择 Form All，弯回后的零件如图 1-4 所示。图 1-3 展开的零件 图 1-4 弯回后的零件部件模型恢复到了原始的形状，如图 1-4 所示。注意：NX

10、指导教程详细说明了如何自定义工具条，使它包含更多的功能。（4）单击 Cancel 按钮退出 Form/Unform 对话框。（5）再次单击 NX Generic Tools 按钮关闭此工具条。第 4 步 验证模型中是否定义了材料属性及其他属性。注意：在 NX 模 型 中 ，属 性 信 息 反 映 了 设 计 意 图 。例 如 ，Bend Allowance Formula，BAF（弯曲展开公式）会影响毛坯的尺寸。在本教程中，将学会如何保证 PDW 系统在成形特UG NX4 级进模设计培训教程6征的模拟仿真过程中使用的 BAF 与零件模型本身的 BAF 保持一致。（1）选择 Preference

11、sSheet Metal。（2）Default Material（默认材料）为 steel。（3）选择 Global Parameters（全局参数），弹出全局参数对话框，如图 1-5 所示。图 1-5 全局参数对话框（4）改变对话框的大小以使 BAF 的表达式完整地显示在列表框中。 (Radius+(Thickness*0.45)* rad(Angle) 0.45 是 Global k-factor（全局 k-因子）这种设置 k 因子的方法适用于模型中所有弯曲的弯曲半径都大致相同的情况。PDW 系统按照零件厚度与弯曲半径的比值与 k-factor 的关系建立了数据表格。在 NX的钣金造型模块

12、中，如果钣金零件上有不同弯曲半径的弯曲，用户可以为不同的flange（弯边）特征分别定义 k-factor。（5）单击 Cancel 按钮取消对话框。注意：如果全局 BAF 没有设置， 则需要查询每个 flange 特征的 BAF。第 5 步 查询模型的度量单位。（1）选择 InformationPart Loaded Parts。提示：PDW 工程使用的单位与初始插入的模型 单位一致。目前 PDW 不支持公英制混合单位设计。（2）关闭 Information 窗口。第 6 步 查询 flange 特征的 BAF。（1）打开 Part Navigator（部件导航器） ， 如图 1-6 所示，

13、确定 Timestamp Order（时间标记顺序）为打开状态。将鼠标指针放在第一个 flange 特征（SM_Flange）的图标上。（2）单击 MB3 同时选择 Edit Parameters（编辑参数）。注意：本文使用 MB3 或“第 3 个鼠标按钮”而不使用“鼠标右键”，是因为有很多用户将鼠标设置为左手设置。MB3 是一个“中性” 术语。（3）选择对话框中的 Bend Allowance Formula，弹出如图 1-7 所示的对话框。第 1 章 零件的预处理 7（4）改变对话框的大小以使 BAF 的表达式完整地显示在列表框中。UG NX4 级进模设计培训教程8图 1-6 部件导航器

14、图 1-7 Bend Allowance Formula 对话框注意：如 果 BAF 中 的 两 个 数 字 的 数 值 非 常 接 近 ，用 户 也 能 够 很 容 易 地 辨 别 出 哪 一 个 是 零件厚度，哪一个是 k-factor。第 7 步 检查零件的厚度。（1）Zoom（放大）零件，找出一条能表示零件厚度的边，如图 1-8 所示。图 1-8 查询零件厚度（2）选择 InformationObject。（3）选中这条边，边的长度等于零件的厚度。注意：在选择时注意看状态行，上面有 对象的描述信息。（4）单击 OK 按钮，结束选择。（5）Information 窗口中显示边的长度大约为

15、 2.66mm。（6）关闭 Information 窗口。（7）单击 Cancel 按钮关闭 Bend Allowance Formula 对话框。第 8 步 关闭模型文件。1.3 Progressive Die Wizard 工具条PDW 帮助用户在 NX 系统中快速地设计级进模。第 1 章 零件的预处理 9按照级进模设计的典型流程，PDW 将各个设计模块的按钮组织在工具条上，如图 1-9所示。图 1-9 PDW 工具条工具条图标说明见表 1-2。表 1-2 PDW 工具条图标说明图 标 说 明 图 标 说 明工程初始化 标准件设计工艺预定义 让位设计毛坯生成 安装孔设计毛坯排样 BOM 表

16、的生成废料设计 装配二维图的生成条料排样 零部件二维图的生成工艺力计算 孔表的生成模架设计 视图管理设计参数设置 级进模工具冲裁组件设计 钣金工具镶件设计 NX 通用工具注意：选择 ApplicationProgressive Die Wizard 激活图 1-9 所示的工具条。1.4 Feature Recognition（特征识别）Feature Recognition 功能可以将非参数化模型通过特征识别和特征重构，生成具有钣金设计特征的模型。通常，导入的部件模型是非参数化的。注意：用户可以将模型文件导入到 NX（*.prt）文件中并保存此 NX 文件。只要 Translator（文件转换

17、器）的 License（许可证 ）可用，任何常用的文件格式都可以导入。用户可能需要将表面缝合，或者运行 AnalysisExamine Geometry 工具或其他的验证工具。Feature Recognition 模块只能处理实体模型。UG NX4 级进模设计培训教程10首先选择 FileUtilitiesPart Cleanup，然后选择 EditFeature Remove Parameters，可将 NX 模型中的参数去除。去除参数之前，检查文件以确定文件中只包含一个实体。最后保存文件。Feature Recognition 按钮在 Sheet Metal Tools 工具条上，如图

18、1-10 所示。图 1-10 Sheet Metal Tools 工具条1.4.1 Feature Recognition 页单击 Feature Recognition 按钮，将弹出 Sheet Metal Feature Recognition（钣金特征识别）对话框。 在进行其他操作之前，需要选择 Part Management 按钮，如图 1-11 所示。 为 top part（控制部件）和 SMD part（钣金设计部件）确认或指定一个名字，此时会生成一个小的装配体，top part 在顶层节点，original part（原始部件）和SMD part 为其装配子部件。这个小的装配体与

19、稍后将初始化的工程没有任何关系，所以要给这个装配体起一个不同的名字。Feature Recognition 页显示出 Feature List（特征列表）和 Relational Feature List（相关特征列表）。Auto Recognition 功能可以自动地分析部件模型，并且将模型中的钣金特征列在列表框中。自动识别完成后，识别出的钣金特征将显示在 Feature List 下的列表框中（Feature List 可作为过滤器使用），如图 1-12 所示。图 1-11 Part Management 按钮 图 1-12 特征列表框用户可通过使用对话框中的 Color Bar（颜色条）

20、控件，选择特征并编辑特征的颜色。Check Result 功能可以让用户找出没有识别出的面，所以用户可通过此功能判断这些面是否需要。使用 Clear All Features 功能可以清除列表中所有识别出的特征。Delete 可删除列表中选中的特征。第 1 章 零件的预处理 11单击 Combine 按钮可弹出 Combine Features 对话框，使用此功能可以合并所选的特征。Filter Faces 功能（如图 1-13 所示）可以区分特征。例如，如果 bend 特征上面附着了emboss 特征，使用此工具可将这两个特征区分开来。如果双击列表中识别出的特征，则会弹出 Edit Feat

21、ure 对话框（如图 1-14 所示）。在特征构造之前，编辑特征功能可以编辑特征的参数。单击 Cancel 按钮返回到 Sheet Metal Feature Recognition 对话框。图 1-13 Filter Faces 功能 图 1-14 Edit Feature 对话框1.4.2 Feature Builder 页选择 Feature Builder 页（如图 1-15 所示）并单击 Build All 按钮，PDW 系统会用 NX特征对原始的非参数化钣金零件进行重构。重构成功的特征将从 Feature List 移至 Built Feature List。Build Selec

22、ted 可以使用户有选择地构造特征。如果用户想先构造一部分特征，然后自己 再 添 加 或 生 成 一 些 SMD 特 征 ， 最 后 再 构 造 所 有 剩 余 的 特 征 ， 这 项 功 能 很 有 用 。 Build Branch 使用户能成组地构造特征。构造出的特征将会显示在 Model Navigator（模型导航器）上。图 1-16 显示的是 Feature Builder 页的所有功能。图 1-15 Feature Builder 页 图 1-16 Feature Builder 页的功能按钮UG NX4 级进模设计培训教程12用户可选择 Clear All 清除所有构造出的特征，

23、选择 Clear Selected 清除选中的特征，如果需要，可选择 Link Selected Features，同时还可以用 Form All 和 Unform All 来弯回和展开部件模型。选中 Two Views 复选框，窗口左边将显示原始钣金零件，窗口右边将显示重构后的钣金 零 件 。 当 关 闭 此 复 选 框 后 ， 用 户 可 使 用 Change Displayed Part 按 钮 来 选 择 想 要 显 示 的 零 件 。Link Selected Features 功能可以将原始零件中的 sheet body（片体）WAVE 到重构后的零件中去。对于一些不常用的特殊的形

24、状特征，这些特征不容易在 NX 中构造（例如自由成型形状特征），Link Selected Features 功能很有用。要将 WAVE 的片体与重构后的钣金零件结合，需要用到 Patch Body 或其他的 NX 建模功能。1.4.3 Preference 页Preference 页（如图 1-17 所示）可设置一些与特征识别相关的参数。图 1-17 Preference 页面 Thickness Variable Ratio：钣金零件的厚度公差。非参数化钣金零件上厚度变化超过该值的部分，PDW 将不进行特征识别。 Minimum Bend Radius：最 小 弯 曲 半 径 。 所 有

25、弯 曲 半 径 小 于 该 值 的 弯 曲 特 征 将 被忽略。 User Defined Tolerance：用户自定义公差值。该值用作特征重构时的造型公差。同时，用户还可以用此页面指定不需要构造的特征类型。练习 重构非参数模型在这个练习中，将： 学会如何快速地用非参数模型重构出钣金特征模型。第 1 章 零件的预处理 13 学会如何展开和弯回零件模型。 了解特征重构后所建立的装配模型。第 1 步 打开 recognition 文件夹下的 pdw_case1.prt 文件（如图 1-18 所示），启动Modeling 应用。UG NX4 级进模设计培训教程14图 1-18 零件模型（1）选择

26、FileOpen ，打开 recognition 文件夹中的 pdw_case1.prt 文件。（2）选择 StartModeling ，进入建模应用。（3）如果需要，打开 PDW 模块。第 2 步 将 pdw_case1 旋转，并检查模型中的特征。第 3 步 设置特征识别装配结构。（1）单击 Sheet Metal Tools 按钮。（2）单击 Feature Recognition 按钮。（3）单击 Part Management 按钮。（4）单击 OK 按钮接受 pdw_case1_CONTROL 作为工程名。（5）单击 OK 按钮接受 pdw_case1_SMD 作为重构后钣金零件的文

27、件名。第 4 步 自动识别零件的特征。系统提示要求选择一个固定平面作为基准面。（1）选择模型中最大的一个平面作为基准面，如图 1-19 所示。图 1-19 零件基准面（2）单击 Sheet Metal Feature Recognition 对话框中的 Auto Recognition 按钮。系统自动识别出特征并将特征列在 Feature List 列表框中。第 5 步 构造钣金特征。（1）选择 Feature Builder 页。（2）单击 Build All 按钮。系统将会重构所有的特征、草图、基准面，并在重构过程中展开和弯回零件模型。提示：重构出的模型中有 3 个很小的面，它 们是非特征

28、面。由于这些面都是弯曲特征的一第 1 章 零件的预处理 15部分，因此它们不会对模型造成影响。如果有些特征没有 识别 出来，可以手工生成这些特征。第 6 步 展开和弯回模型。（1）单击 Unform All 按钮，展平模型，如图 1-20 所示。图 1-20 展平后的零件注意：有些特征没有被展开。大多数钣金特征可以被展开，而一些建模特征和一些钣金特征是不能被展开的，例如 Bead 和 Punch 特征。（2）单击 Form All 按钮，将模型弯回，检查模型。（3）单击 Cancel 按钮关闭 Sheet Metal Feature Recognition 对话框。第 7 步 检查模型。（1）

29、查看 Part Navigator 中列出的所有特征。（2）使用 Assembly Navigator 查看生成的装配结构，如图 1-21 所示。图 1-21 装配结构提示：选择 MB3Display Parent，会 发现装配树中包含 SMFR_TOP 部件，参数化的 SMD模型部件和非参数化的原始部件。第 8 步 保存并关闭所有的部件。1.5 Direct Unfolding（直接展开）Direct Unfolding 功能可以将含有弯曲（弯曲线为直线）的零件展开，并且可以生成零件的中间形状和毛坯展开形状。使用直接展开功能的零件可以是钣金特征零件模型，也可以是非参数化模型。Direct U

30、nfolding 对话框如图 1-22 所示。UG NX4 级进模设计培训教程16图 1-22 Direct Unfolding 对话框Direct Unfolding 处理弯曲有 3 种方式，分别为：Auto-Recognize Bend（自动识别弯曲）、Manu-Recognize Bend（手工识别弯曲）和 Define Multi-Steps Bend（定义多步弯曲）。1.5.1 Auto-Recognize Bend设计步骤如下：（1）单击 Select a Solid Body 按钮，在图形区选择零件实体。（2）单击 Select one or multiple Planar Fa

31、ces 按钮，在图形区选择零件的基准面。（3）单击 Apply 按钮。在对话框中部的列表框中，列出了识别出来的弯曲信息，这些信息包括：bend radius（弯曲内半径）、bend angle（弯曲角度）、K-factor 和 BAF。其中 BAF 是从 NX Sheet Metal design preference（钣金设计预设置）中得到的。当用户选中列表框中的弯曲项，弯曲相应的 K-factor 和 BAF 将会显示在对话框下部对应的区域。1.5.2 Manu-Recognize Bend这个操作只有在先进行自动识别，并且某些特征识别失败的情况下才有效。设计步骤如下：（1）单击 Sele

32、ct a Bend 按钮，选择弯曲面。（2）单击 Apply 按钮。第 1 章 零件的预处理 171.5.3 Define Multi-Steps Bend这个操作可使一个弯曲分多步成形。设计步骤如下：（1）在图形区选择弯曲区域，或在列表框中选择弯曲项。（2）在 Angle 文本框中输入新的弯曲角度。（3）单击 Apply 按钮。按照用户输入的角度值，选中的弯曲面将会被分为两部分。选中的弯曲项的弯曲角将会变为新的角度，同时列表框中将生成一个新的弯曲项。1.5.4 Operations（操作工具）在 Direct Unfolding 对话框的下部，有一组操作工具。 Unfold All Bend

33、s ：将列表中的所有弯曲展开。 Refold All Bends ：将列表中的所有弯曲弯回。 Unfold/Refold a single bend ：展开/ 弯回单个弯曲。 Clear All Bends ：清除列表中所有的弯曲。 Save a New Stage ：将当前状态的实体复制并保存为一个新的实体，同时更新列表中的相关选项。 Export a Body as Blank ：将最新的中间形状作为毛坯输出为一个文件。【总结】PDW 利用 NX 的钣金特征设计功能，通过将特征展开和弯回来驱动一个关联的加工结构。这个加工结构描述了钣金零件从零件毛坯到零件成品所需经过的所有过程。由于有了 Feature Recognition 功能和 Direct Unfolding 功能，各种类型（参数化或非参数化）的模型均可用 PDW 设计。在本章中，你学会了： 通过使用展开和弯回零件的功能，验证零件是否适用于 PDW。 查找部件模型的关键特征参数，如材料属性、BAF 和单位属性，通过这些属性可以设置 PDW 中的一些参数。 使用 Feature Recognition 功能，将非参数模型识别并转换成钣金特征模型。 使用 Direct Unfolding 功能，将模型中的弯曲识别并展开。