基于SolidWorks的钣金箱体结构逆向设计实现

1 引言

    随着计算机辅助设计技术的不断发展，CAD/CAM技术已经广泛地运用于各种机械产品的结构设计。而更是凭借其基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统及其参数化和特征建模技术，形成友好的操作界面与设计环境，被广泛地应用于各种机械产品的设计生产中。目前，基于的机械产品结构设计的相关报道主要集中在模具、支架、实体零件(实心非闭合)以及机械运动构件上，而针对钣金箱体结构设计的报道较少。本文针对目前装备制造业中普遍采用的传统钣金箱体结构设计方法之不足，介绍一种新的钣金箱体结构设计方法，即逆向设计法。

2 传统钣金箱体结构设计方法的不足

    由于钣金箱体的闭合特性，不可能由单一实体直接加工成形，而必须由若干钣金零部件通过一定的连接最终形成。而且，钣金零件往往是通过折弯、冲裁、拉伸、成形等特有的加工方法获得的，具有自身的特点。因此，必须合理设计构件箱体的钣金零件，使其既要满足装配及功能需求，还要便于生产制造。

    传统的基于的钣金箱体设计方法是利用其实体建模或钣金工具，设计出组成钣金箱体的各个零件，然后通过装配功能，对这些零件进行模拟装配。装配中发现干涉后再重新修改设计，零件再装配。这一过程经过反复循环，直到满足装配及功能上的需求，最后才能输出工程图，进行生产制造。这种设计方法虽比先前的二维CAD设计有了很大的优越性，但是仍然存有不足之处，可概括为以下几个方面：一直观性差；二装配性差； 三可制造性差；四费时费力。

    为了克服传统钣金箱体结构设计方法的不足之处，可以考虑将钣金箱体进行逆向设计，即逆向设计法。钣金箱体的逆向设计过程可归纳为：

    先利用的实体建模功能，构建出符合设计意愿的整机实体模型；

    然后，在充分考虑制造精度及装配间隙的基础上，将此实体模型拆分成若干适合钣金加工的实体零件，并对拆分后的零件做适当修改，使其结构合理化；

    最后，通过将实体零件转换成钣金零件，并进行零部件装配以及干涉检查，得到最终的钣金零件模型，并输出生产加工图纸。下面以一电气设备的钣金箱体设计为例，对该逆向设计法加以阐述。

3 钣金箱体的逆向设计

    3.1 整机实体建模

    钣金箱体的整机实体建模是设计者根据箱体内置装置的形状尺寸和安装环境尺寸要求等诸多因素，设计出钣金箱体的整体形状尺寸和大小。再根据设计期望，通过的“拉伸凸台/基体”、“拉伸切除”等多种特征建模工具，构建出钣金箱体的整机实体模型。钣金箱体实体模型应满足装配要求和功能性要求，外形符合预期期望。