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【摘要】在现代化企业高速发展的今天，各类数控机床被各大企业广泛使用，在数控机床结构的整体构成中，钣金是非常重要的一部分，它的结构设计直接关系到机床的整体效果。本文主要着重研究的是数控机床造型设计钣金分块，分别从钣金分块的工序分析，钣金分块过程中的考虑因素，结合缝对整个机床的影响以及ICAID系统中钣金分块四个方面进行深入探讨和研究。
【关键词】数控机床；钣金分块；造型设计；结合缝
近些年来，数控机床的重要地位日益明显，而钣金零部件是数控机床整体结构中非常重要的一部分，它是一种综合性的冷加工工艺，该工艺是在金属薄板上进行的。它的一个显著特征是对于同一个零部件在它的加工厚度上的要求是一致的。目前数控机床的钣金零部件广泛应用于汽车、飞机等制造领域，由于它的应用领域相对特殊，数控机床对钣金零部件的结构要求也相对比较严格，不但外观要漂亮，还要绿色环保、防水、防灰尘、焊接口不能有毛边等，钣金的加工工艺不但可以提高生产过程中的安全性，还可以有效的对废料进行回收，从而提高企业的经济效益。
1、数控机床钣金分块的考虑因素
钣金的主要加工工序有折弯扣边、折弯成型、焊接、剪切等，加工过程中需要运用一些几何方面的知识才能完成。钣金也叫薄板五金件，也可以说是在整个的加工过程中厚度时刻保持不变的零部件。
1.1钣金结构对分块的具体影响
数控机床钣金分块时一般要遵循几条原则：
第一，螺丝钉不允许外露。数控机床的防护罩一般采用的是螺纹连接，这种方法可以便于防护罩的拆卸和安装。螺丝钉如果露在外面会对数控机床的整体外观造成一定的影响，因此在设计过程中要避免螺丝钉露在外面。第二，板材的毛边不要外露。钣金零部件的连接方式一般都是向内折边、在折边上穿螺丝钉。折边可以提高板材的刚度，还可以让螺丝钉和板材的毛边都藏在防护罩里面。第三，棱边和结合缝不能重合。如果两者一旦重合，棱边处至少会有一块钣金零部件的毛边会露在外部，这种情况没有办法避免。第四，避免结合缝位于曲面之上。曲面上的零部件在安装的过程中找到所需要的调整环节相对复杂。两个钣金零部件如果能在曲面的位置上拼合，那么就要求各個零部件都必须具备准确并且相同的外部结构。如果零部件的外部结构出现一点误差，拼合之后的整体结构就会受到影响。这样会增大加工难度系数。另外，曲面上的零部件在成形后通常会有一段平直的导引段，如果强迫零部件只留下曲面的部分，去掉平直的部分会降低材料的使用率，同时还会增加加工工序的次数以及加工成本。第五，一定要防止三条及三条以上的结合缝相聚在一点。太多的结合缝相聚在同一点就必须要求所有的钣金零部件都具备很高的精确度。其中只要有一块零部件的精确度不好就会导致结合缝断裂和偏折，进而影响机床整个外部结构的精密感。因此，在钣金分块过程中，要把结合缝的汇聚点错开，这样才能分散误差。第六，不要喷两种或者两种以上的颜色在同一块钣金零部件上。设计过程中要把不同的颜色喷在不同的钣金零部件上，否则会增加喷涂工艺的难度系数，机床的整体效果也就没有办法得到保证。
1.2板材和设备对分块的影响
数控机床防护罩所用的板材大部分都是表面质量很好的冷轧板。现有板材的供货尺寸不能小于钣金零部件展开的尺寸，一定不要用多个小尺寸的板材去拼成大尺寸的板材。
数控机床的防护罩大部分都不是用模具成形的，是用数控设备再加上手工操作共同完成的。在加工最大尺寸的分块前一定要考虑到设备的成形能力，防止分块尺寸太大超出加工设备的加工能力。
钣金零部件的制造精确度不高。过大的钣金零部件分块会增加手工加工的误差，不但影响加工的精确度，还会造成钣金零部件结合缝的宽窄不一，从而影响机床的整体结构。
钣金分块的尺寸过小虽然可以增加零部件的数目，但是加工过程中的误差会增加，很难确保钣金的各个零部件都位于设计表面内，从而导致防护罩的表面不平整。
2、结合缝与机床整体结构的关系
钣金分块过程中必须要知道结合缝对机床整体结构的作用，主要有以下几点：
第一，机床形面上的完整性。结合缝的位置会对形体产生不同的分割效果。结合缝将数控机床的正立面分割成几个规则的形体，这样从形面上看就会显得更加完整。
第二，在视觉上的稳定性。防护门下方的两个钣金零部件，它们之间的结合缝从视觉上看好像要承担整个机床对其产生的弯矩作用，让人感觉不但不牢固而且不安全。如果设计成让三个钣金零部件共同起承接作用，在外型上就能与整个机床相协调，从而提高在视觉上的稳定性。
第三，形面上的简洁性。机床两侧的结合缝影响了正立面的整体效果。如果把结合缝设置在机床的侧面，不但可以保持机床正立面的简洁，还可以把有可能出现的装配误差隐藏起来。
第四，形面上的平衡性。结合缝如果都位于机床的正立面，同时左右又不协调，这样从视觉上看就会左重右轻，或者右重左轻。如果把将结合缝设置在机床的侧面，同时把防护门下方的钣金零部件留下，这样就能让钣金分块和机床的整体结构协调统一。
3、ICAID系统中的钣金分块
数控机床的ICAID系统中设置了结构知识库和造型知识库，这样可以更加方便的对设计师在钣金分块设计过程中遇到的知识缺陷进行及时补充，工程师以及工业设计师还可以把数控机床防护罩的结构设计和造型设计作为一种辅助性的设计工具，同时还可以为二者提供一个可以随时沟通的网络平台。在数控机床ICAID系统中所搭建的防护罩钣金零部件分块程序是该系统非常重要的一个组成部分，而分块程序最核心的算法就是结合缝的合理化设置。对结合缝的设置算法要从特征线的提取开始。当数控机床的整体结构设计方案定下来之后，数控机床防护罩几何形体的对称轴线、棱线以及色彩方案中的色块边界线等都会被该算法充分的提取出来，之后把它们作为结合缝的初始特征线。在机床防护罩几何形体的各个表面上，用不同的美学比例关系产生特征线的网格，数控机床防护罩钣金分块的结合缝就可以参考这些网格得出。根据上文所提及的钣金在分块过程中要遵循的几条原则分别对网格中的每一条线段进行考察，之后帮助这些线段完成过滤、裁剪、倒角等动作，从而形成多个结合缝设置的方案。第一、二条原则不进入算法，它们要对机床防护罩的整体设计方案做出点评；剩下的几条原则进入算法作为判据。接下来有很多的工业设计师会对上述结合缝的设置方案与机床整体结构的设计进行考察，最后会定下来一两个数控机床钣金分块的方案。
4、结语
综上所述，钣金作为数控机床整体结构中至关重要的一部分，它的分块设计直接关系到机床的整体结构。因此在对钣金分块设计过程中要遵循上文所述的几项基本原则，同时一定要考虑到结合缝对机床整体结构的影响。上文探讨研究出来的内容和结果要应用到实际的钣金分块设计过程中，这样才能取得好的设计效果。
参考文献
[1]张军，赵江洪，孙宗禹.网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究.机械工程学报，2013.
[2]桑书林.数控机床造型设计特点分析.机床与液压，2011.
[3]杨维平，李纶，徐人平.加工中心造型设计.现代机械，2012.
【关键词】数控机床；钣金分块；造型设计；结合缝
近些年来，数控机床的重要地位日益明显，而钣金零部件是数控机床整体结构中非常重要的一部分，它是一种综合性的冷加工工艺，该工艺是在金属薄板上进行的。它的一个显著特征是对于同一个零部件在它的加工厚度上的要求是一致的。目前数控机床的钣金零部件广泛应用于汽车、飞机等制造领域，由于它的应用领域相对特殊，数控机床对钣金零部件的结构要求也相对比较严格，不但外观要漂亮，还要绿色环保、防水、防灰尘、焊接口不能有毛边等，钣金的加工工艺不但可以提高生产过程中的安全性，还可以有效的对废料进行回收，从而提高企业的经济效益。
1、数控机床钣金分块的考虑因素
钣金的主要加工工序有折弯扣边、折弯成型、焊接、剪切等，加工过程中需要运用一些几何方面的知识才能完成。钣金也叫薄板五金件，也可以说是在整个的加工过程中厚度时刻保持不变的零部件。
1.1钣金结构对分块的具体影响
数控机床钣金分块时一般要遵循几条原则：
第一，螺丝钉不允许外露。数控机床的防护罩一般采用的是螺纹连接，这种方法可以便于防护罩的拆卸和安装。螺丝钉如果露在外面会对数控机床的整体外观造成一定的影响，因此在设计过程中要避免螺丝钉露在外面。第二，板材的毛边不要外露。钣金零部件的连接方式一般都是向内折边、在折边上穿螺丝钉。折边可以提高板材的刚度，还可以让螺丝钉和板材的毛边都藏在防护罩里面。第三，棱边和结合缝不能重合。如果两者一旦重合，棱边处至少会有一块钣金零部件的毛边会露在外部，这种情况没有办法避免。第四，避免结合缝位于曲面之上。曲面上的零部件在安装的过程中找到所需要的调整环节相对复杂。两个钣金零部件如果能在曲面的位置上拼合，那么就要求各個零部件都必须具备准确并且相同的外部结构。如果零部件的外部结构出现一点误差，拼合之后的整体结构就会受到影响。这样会增大加工难度系数。另外，曲面上的零部件在成形后通常会有一段平直的导引段，如果强迫零部件只留下曲面的部分，去掉平直的部分会降低材料的使用率，同时还会增加加工工序的次数以及加工成本。第五，一定要防止三条及三条以上的结合缝相聚在一点。太多的结合缝相聚在同一点就必须要求所有的钣金零部件都具备很高的精确度。其中只要有一块零部件的精确度不好就会导致结合缝断裂和偏折，进而影响机床整个外部结构的精密感。因此，在钣金分块过程中，要把结合缝的汇聚点错开，这样才能分散误差。第六，不要喷两种或者两种以上的颜色在同一块钣金零部件上。设计过程中要把不同的颜色喷在不同的钣金零部件上，否则会增加喷涂工艺的难度系数，机床的整体效果也就没有办法得到保证。
1.2板材和设备对分块的影响
数控机床防护罩所用的板材大部分都是表面质量很好的冷轧板。现有板材的供货尺寸不能小于钣金零部件展开的尺寸，一定不要用多个小尺寸的板材去拼成大尺寸的板材。
数控机床的防护罩大部分都不是用模具成形的，是用数控设备再加上手工操作共同完成的。在加工最大尺寸的分块前一定要考虑到设备的成形能力，防止分块尺寸太大超出加工设备的加工能力。
钣金零部件的制造精确度不高。过大的钣金零部件分块会增加手工加工的误差，不但影响加工的精确度，还会造成钣金零部件结合缝的宽窄不一，从而影响机床的整体结构。
钣金分块的尺寸过小虽然可以增加零部件的数目，但是加工过程中的误差会增加，很难确保钣金的各个零部件都位于设计表面内，从而导致防护罩的表面不平整。
2、结合缝与机床整体结构的关系
钣金分块过程中必须要知道结合缝对机床整体结构的作用，主要有以下几点：
第一，机床形面上的完整性。结合缝的位置会对形体产生不同的分割效果。结合缝将数控机床的正立面分割成几个规则的形体，这样从形面上看就会显得更加完整。
第二，在视觉上的稳定性。防护门下方的两个钣金零部件，它们之间的结合缝从视觉上看好像要承担整个机床对其产生的弯矩作用，让人感觉不但不牢固而且不安全。如果设计成让三个钣金零部件共同起承接作用，在外型上就能与整个机床相协调，从而提高在视觉上的稳定性。
第三，形面上的简洁性。机床两侧的结合缝影响了正立面的整体效果。如果把结合缝设置在机床的侧面，不但可以保持机床正立面的简洁，还可以把有可能出现的装配误差隐藏起来。
第四，形面上的平衡性。结合缝如果都位于机床的正立面，同时左右又不协调，这样从视觉上看就会左重右轻，或者右重左轻。如果把将结合缝设置在机床的侧面，同时把防护门下方的钣金零部件留下，这样就能让钣金分块和机床的整体结构协调统一。
3、ICAID系统中的钣金分块
数控机床的ICAID系统中设置了结构知识库和造型知识库，这样可以更加方便的对设计师在钣金分块设计过程中遇到的知识缺陷进行及时补充，工程师以及工业设计师还可以把数控机床防护罩的结构设计和造型设计作为一种辅助性的设计工具，同时还可以为二者提供一个可以随时沟通的网络平台。在数控机床ICAID系统中所搭建的防护罩钣金零部件分块程序是该系统非常重要的一个组成部分，而分块程序最核心的算法就是结合缝的合理化设置。对结合缝的设置算法要从特征线的提取开始。当数控机床的整体结构设计方案定下来之后，数控机床防护罩几何形体的对称轴线、棱线以及色彩方案中的色块边界线等都会被该算法充分的提取出来，之后把它们作为结合缝的初始特征线。在机床防护罩几何形体的各个表面上，用不同的美学比例关系产生特征线的网格，数控机床防护罩钣金分块的结合缝就可以参考这些网格得出。根据上文所提及的钣金在分块过程中要遵循的几条原则分别对网格中的每一条线段进行考察，之后帮助这些线段完成过滤、裁剪、倒角等动作，从而形成多个结合缝设置的方案。第一、二条原则不进入算法，它们要对机床防护罩的整体设计方案做出点评；剩下的几条原则进入算法作为判据。接下来有很多的工业设计师会对上述结合缝的设置方案与机床整体结构的设计进行考察，最后会定下来一两个数控机床钣金分块的方案。
4、结语
综上所述，钣金作为数控机床整体结构中至关重要的一部分，它的分块设计直接关系到机床的整体结构。因此在对钣金分块设计过程中要遵循上文所述的几项基本原则，同时一定要考虑到结合缝对机床整体结构的影响。上文探讨研究出来的内容和结果要应用到实际的钣金分块设计过程中，这样才能取得好的设计效果。
参考文献
[1]张军，赵江洪，孙宗禹.网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究.机械工程学报，2013.
[2]桑书林.数控机床造型设计特点分析.机床与液压，2011.
[3]杨维平，李纶，徐人平.加工中心造型设计.现代机械，2012.