基于SolidWorks零件可制造性分析-DFMXpress

2013-05-22  by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM  来源:仿真在线

作者: 凯思软件 黄晓 来源: 凯思软件
关键字: DFM SolidWorks 零件可制造性分析 
通过SolidWorks2008里面的DFM分析工具,可以制定我们加工的规则,可以通过分析了解到零件在加工过程中会存在的问题,从而帮助我们设计更好的产品,以促进工程师更专注于他们的设计工作,而不是CAD软件。

    1、前言
   
    DFM(Design for Manufacture)是一种基于核准 SolidWorks 零件可制造性的分析工具,帮助我们解决在早期设计过程中,难以加工、加工成本较高或无法加工的区域的问题;帮助缺乏经验的工程师和设计师提高分析零件可制造性的效率;帮助有经验的工程师和设计师更加完善检查制造的可行性,从而节省时间和金钱。
   
    绝大多数的项目花费可以在设计流程的最前端来决定。DFM允许工程师和设计师检查他们的设计是否适合铣削加工,例如槽中的内部边角,深槽,或者非标准孔径。

    2、核准零件的设计规则
   
    我们可以通过下面设计规则核准零件
   
    ·孔深度/直径比率(Hole Depth/Diameter Ratio):
   
    检查太深或者直径太小、无法从中有效清理碎片的孔。

    孔深度/直径比率大于 2.75的孔较难加工,不推荐进行批量生产。如果是盲孔,孔越深,清理碎屑越困难。如下图:2/0.25=8 , 2/0.75=2.7

    ·平底孔(Holes with Flat Bottom):
   
    确保盲孔成锥底形状而非平底形状,以加速钻孔和铰孔。平底孔在进行铰孔等操作时可引起问题。使用标准旋转钻孔生成锥底孔。底部角度应符合标准钻头的角度。

    ·孔入口/出口曲面(Hole Entry/Exit Surface):
   
    钻孔的入口和出口曲面应与孔轴垂直。
   
    当钻尖所接触的曲面不与钻孔轴垂直时,钻尖会走位。出口孔周围的出口毛边将不均匀,这将使毛边难于清除。

    ·孔与型腔相交(Hole Intersects Cavity):
   
    检查与型腔相交的钻孔,钻孔不应与型腔相交。如果不可避免,钻孔轴应位于型腔之外。

    ·符合标准钻孔大小(Conform to standard drill sizes):
   
    确保孔大小符合标准钻孔大小。不常见的孔大小会增加制造成本。
   

    ·部分孔规则 (Partial Hole Rule):
   
    确保穿过零件边界的孔不超过材料中指定的百分比。
   
    在孔开在零件的界限之外时,至少 75% 的孔区域应在材料中。勿使孔轴与零件边缘斜交,否则钻头会走位。

    ·深容套/槽缝(Deep Pocket/Slot):
   
    既深又狭窄的槽缝很难加工。加工既深又狭窄的槽缝时需使用的细长端铣刀容易振动,因此很难达到严格的公差要求。
   
    *建议:避免具有长半径的长边角。
   
    妥善设计碾磨区域,使端铣刀的长度到直径的比例不超过 3:1。
   

    ·无法访问的特征(Inaccessible Features Rules):
   
    检查可能需要特殊切割工具或切割步骤的无法访问的特征。

    特征应该易于接近,以便以所需方向进行加工。
   
    无法接近的特征要求特殊的加工工具或加工技巧。

    ·碾磨尖内角(Mill Sharp Internal Corners):
   
    确保角不会由于过尖而无法对其执行标准碾磨操作。
   

    尖内角无法通过传统碾磨工艺加工,需要采用如 EDM之类的非传统加工工艺。
   
    *建议:在设计一个三边线内角时,内侧边线中的一条必须具有端铣刀的半径。推荐使用较大的边角半径,以便容纳较大的碾刀。使用装配人员推荐的半径以便确保容易获取和维护工具。
   
    如果不能避免尖角,可钻一个单独空隙孔以便于安装凸出的 90 度角。由于钻头不能承受大的侧向载荷,故需先钻孔。 

    ·外边线上的圆角(Fillets on Outside Edges):
   
    对于外部边角,倒角优先于圆角。
   
    外部圆角需要使用铲齿铣刀及精密设置,两者均很昂贵。即便是使用滚珠端铣刀,将圆角融合到已有曲面的制造费用也很昂贵。获得外观良好得融合效果代价很昂贵。
   

    ·镗孔空隙-针对车削零件(Bore Relief for Turned Parts):
   
    检查盲镗孔在其端处有空隙
   

    ·最小边角半径-针对车削零件(Minimum corner radius):
   
    检查边角可容纳顶端半径较大的工具。
   
    避免尖内角。提供一个足够大的内部半径来容纳顶端半径较大的工具,这样工具较不容易折断。垂直于非加工(如铸造)曲面的折转曲面可能引起毛边。
    

    ·线性与角度公差规则(Linear and Angular Tolerance Rule):
   
    检查可能无法容纳标准加工参数和工具的过紧公差
   
    公差不应过紧。过紧公差可能需要超出现有工具的自然加工能力范围的特殊加工参数。
   

    3、DFMXpress工作流程
   
    启动DFMXpress如图:
   

    根据零件,设定检查规则,并按照规则运行DFM分析。
    

    核查通过和失败的规则:

    4、结论
   
    由上描述我们可以了解到DFM作用就是改进产品的制造工艺性。而设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节,就是在开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。其关键是设计信息的工艺性分析、制造合理性评价和改进设计的建议。通过SolidWorks2008里面的DFM分析工具,可以制定我们加工的规则,可以通过分析了解到零件在加工过程中会存在的问题,从而帮助我们设计更好的产品,以促进工程师更专注于他们的设计工作,而不是CAD软件。

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