第5章 Inventor钣金设计 5.1 钣金设计入门 5.1.1 钣金设计概述 　　钣金件是指利用金属的可塑性，针对金属薄板，通过折弯、冲裁及成型等工艺，制造出单个钣金件，然后通过焊接、铆接等装配成的钣金产品。 　　钣金件的特点： 　　（1）同一零件的厚度一致。 　　（2）在钣金壁与钣金壁的连接处是通过折弯连接的。 　　（3）质量轻、强度高、导电、成本低。 　　（4）大规模量产性能好、材料利用率高。 　　学习钣金件特点的作用：判断一个零件是否是一个钣金零件，只有同时符合前两个特点的零件才是一个钣金零件，我们才可以通过钣金的方式来具体实现，否则不可以。 　　正是由于有这些特点的存在，所以钣金件的应用非常普遍，钣金件被应用于很多行业，例如机械、电子、电器、通信、汽车工业、医疗机械、仪器仪表、航空航天、设备的支撑（电气控制柜）及护盖（机床外围护盖）等。在一些特殊的金属制品中，钣金件可以占到80%左右，如图5.1所示的是几种常见钣金设备。 图5.1 常见钣金设备 5.1.2 钣金设计的一般过程 　　使用Inventor进行钣金件设计的一般过程如下： 　　（1）新建一个“零件”文件，进入钣金建模环境。 　　（2）以钣金件所支持或者所保护的零部件大小和形状为基础，创建基础钣金特征。 　　说明：在零件设计中，我们创建的第1个实体特征被称为基础特征，创建基础特征的方法很多，例如拉伸特征、旋转特征、扫描特征、放样特征等；同样的道理，在创建钣金零件时，创建的第1个钣金实体特征被称为基础钣金特征，创建基础钣金实体特征的方法也很多，例如面（平板）、异形板及钣金放样等。 　　（3）创建附加钣金壁。在创建完基础钣金后，往往需要根据实际情况添加其他的钣金 壁，在Inventor中软件提供了很多创建附加钣金壁的方法，例如凸缘、异形板等。 　　（4）创建钣金实体特征。在创建完主体钣金后，还可以随时创建一些实体特征，例如剪切、孔、倒角特征及圆角特征等。 　　（5）创建钣金的折弯。 　　（6）创建钣金的展平图样。 　　（7）创建钣金工程图。 5.2 钣金壁 5.2.1 面（平板） 　　面（平板）是指厚度一致的平整薄板，它是一个钣金零件的“基础”，其他的钣金特征（如凸缘、异形板、折弯、剪切等）都可以在这个“基础”上构建，因而这个平整的薄板就是钣金件最重要的部分。 　　1. 基本面（平板）特征 　　基本平板特征是创建一个平整的钣金基础特征，在创建钣金零件时，需要先绘制钣金壁的正面轮廓草图（轮廓必须是闭合的），然后定义需要的材料方向。 　　步骤?1：?新建钣金文件。选择功能选项卡区域中的（新建）命令，在“新建文件”对话框中选择“SheetMetal.ipt”，然后单击按钮进入钣金设计环境。 　　说明：除步骤1中的方法外，还有两种方法可进入钣金环境。 　　（1）首先新建一个实体零件，然后在零件设计环境中单击选项卡区域中的“转换为钣金”按钮，即可转换到钣金环境。 　　（2）直接打开一个钣金零件进入钣金环境。 　　步骤?2：定义面（平板）特征的截面草图。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取XZ平面作为草图平面，绘制如图5.2所示的草图。 　　说明：面（平板）特征的创建必须提前创建截面轮廓，否则将弹出如图?5.3?所示的 “Autodesk Inventor Professional提示”对话框。 　　步骤?3：选择命令。选择功能选项卡区域中的“平板”命令，系统会弹出“面”对话框。 　　步骤4：定义钣金材料方向。采用系统默认的y轴正方向。 图5.2 截面草图 图5.3 “Autodesk Inventor Professional提示”对话框 　　步骤5：单击“面”对话框中的按钮，完成面的创建。 　　步骤6：定义钣金材料厚度。单击功能选项卡区域中的“钣金默认设置”按钮，系统会弹出“钣金默认设置”对话框；在下拉列表中选择“默认-mm”选项，取消选中复选框，在“厚度”文本框中输入数值2.0，其他参数采用系统默认设置，单击按钮完成厚度的设置。 　　步骤7：保存文件。选择“快速访问工具栏”中的“保存”命令，系统会弹出“另存为”对话框，在文件名文本框中输入“基础面（平板）”，单击“保存”按钮，完成保存操作。 　　2. 附加面（平板）特征 　　附加面（平板）是在已有的钣金壁的表面添加正面平整的钣金薄壁材料，其壁厚无须用户定义，系统自动设定为与已存在钣金壁的厚度相同。下面以如图5.4所示的模型为例，说明创建附加面（平板）的一般操作过程。 图5.4 附加面（平板） 　　步骤1：打开文件D:\Inventor 2016\ ch05.02\ 01\附加面（平板）-ex。 　　步骤2：定义面（平板）特征的截面草图。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取如图5.5所示的模型表面作为草图平面，绘制如图5.6所示的草图。 图5.5 草图平面 图5.6 截面轮廓 　　注意：绘制草图的面或基准面的法线必须与钣金的厚度方向平行。 　　步骤?3：选择命令。选择功能选项卡区域中的“平板”命令（），系统会弹出“面”对话框。 　　步骤4：采用系统默认的钣金厚度方向。 　　步骤5：单击“面”对话框中的按钮，完成面的创建。 5.2.2 凸缘 　　钣金凸缘是在已存在的钣金壁的边缘上创建的折弯，其厚度与原有钣金厚度相同。在创建凸缘特征时，需先在已存在的钣金中选取某一条边线作为凸缘钣金壁的附着边，其次需要定义凸缘特征的其余参数。下面以图5.7所示的模型为例，说明创建凸缘钣金壁的一般操作过程。 图5.7 凸缘 　　步骤1：打开文件D:\Inventor 2016\ ch05.02\ 02\凸缘-ex。 　　步骤?2：选择命令。选择功能选项卡区域中的（凸缘）命令，系统会弹 出如图5.8所示的“凸缘”对话框。 　　步骤?3：选取附着边。在系统的提示下，选取如图?5.9?所示的模型边线作为凸缘的附着边。 　　步骤?4：定义凸缘形状属性。在“凸缘”对话框的区域的下拉列表中选择“距 离”选项，在“距离”文本框中输入25，在区域中选中单选项；在文本框中输入90；在文本框中输入3.0；在区域中选中单选项。 图5.8 “凸缘”对话框 图5.9 凸缘附着边 　　步骤5：定义凸缘折弯属性。在“凸缘”对话框中单击选项卡，此选项卡内容采用系统默认设置。 　　步骤6：单击“凸缘”对话框中的按钮，完成特征的创建。 5.2.3 异形板 　　异形板特征是以扫掠的方式创建钣金壁。在创建异形板特征时需要先绘制钣金壁的侧面轮廓草图，再给定钣金的宽度值（扫掠轨迹的长度值），则系统将轮廓草图沿指定方向延伸至指定的深度，形成钣金壁。值得注意的是，异形板所使用的草图必须是不封闭的。 　　1. 基本异形板特征 　　基本异形板是创建一个异形板的钣金基础特征，在创建该钣金特征时，需要先绘制钣金壁的侧面轮廓草图（必须为开放的线条），再给定钣金厚度和材料方向。下面以创建如 图?5.10所示的模型为例，说明创建基本异形板的一般操作过程。 （a）截面轮廓 （b）异形板 图5.10 基本异形板 　　步骤1：?新建钣金文件。选择功能选项卡区域中的（新建）命令，在“新建文件”对话框中选择SheetMetal.ipt，然后单击按钮进入钣金设计环境。 　　步骤?2：定义异形板特征的截面草图。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取XY平面作为草图平面，绘制如图5.11所示的草图。 图5.11 截面草图 　　说明：在绘制异形板的截面草图时，如果没有将折弯位置绘制为圆弧，则系统将在折弯位置自动创建圆弧作为折弯的半径。 　　步骤?3：选择命令。选择功能选项卡区域中的“异形板”命令（），系统会弹出“异形板”对话框。 　　步骤4：定义截面轮廓。系统自动选取步骤2中创建的草图作为截面。 　　步骤?5：定义异形板参数。在“异形板”对话框中确认被按下，在文本框中输入1，在文本框中输入40，选中（中间平面距离）单选项。 　　步骤6：单击“异形板”对话框中的按钮，完成异形板的创建。 　　步骤7：定义钣金材料厚度。单击功能选项卡区域中的“钣金默认设置”按钮，系统会弹出“钣金默认设置”对话框；在下拉列表中选择“默认-mm”选项，取消选中复选框，在“厚度”文本框中输入数值2.0，其他参数采用系统默认设置，单击按钮完成厚度的设置。 　　2. 附加异形板特征 　　附加异形板是根据用户定义的侧面形状并沿着已存在的钣金体的边缘进行拉伸所形成的钣金特征，其壁厚与原有钣金壁相同。下面以创建如图?5.12?所示的模型为例，说明创建附加异形板的一般操作过程。 （a）创建前 （b）创建后 图5.12 附加异形板 　　步骤1：打开文件D:\Inventor 2016\ ch05.02\ 03\附加异形板-ex。 　　步骤2：创建工作平面。单击功能选项卡区域中下的，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，依次选取如图5.13所示的边线与点参考，完成后如图?5.14所示。 图5.13 基准参考 图5.14 工作平面1 　　步骤?3：创建附加异形板截面。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取工作平面1作为草图平面，绘制如图5.15所示的草图。 图5.15 附加异形板截面 　　步骤?4：选择命令。选择功能选项卡区域中的“异形板”命令（），系统会弹出“异形板”对话框。 　　步骤5：定义截面轮廓。系统会自动选取步骤3中创建的草图作为截面。 　　步骤6：??定义异形板路径。在系统的提示下，选取如图5.13所示的边线作为路径。 　　步骤?7：定义宽度类型。在区域的“类型”下拉列表中选择类型，在“偏移1”文本框中输入20，在“偏移2”文本框中输入30。 　　步骤8：单击“异形板”对话框中的按钮，完成异形板的创建。 5.2.4 钣金放样 　　钣金放样就是以放样的方式创建钣金壁。在创建钣金放样时需要先定义两个截面草图，再给定钣金的相关参数，此时系统会自动根据提供的截面轮廓形成钣金薄壁。下面以创建如图5.16所示的天圆地方钣金为例，介绍创建钣金放样的一般操作过程。 图5.16 钣金放样 　　步骤?1：?新建钣金文件。选择功能选项卡区域中的（新建）命令，在“新建文件”对话框中选择“SheetMetal.ipt”，然后单击按钮进入钣金设计环境。 　　步骤2：定义钣金放样的第1个截面草图。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取XZ平面作为草图平面，绘制如图5.17所示的草图。 　　步骤?3：创建如图?5.18?所示的工作平面?1。单击功能选项卡区域中下的 ，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，选取XZ平面作为参考平面，在“间距”文本框中输入间距值50。 图5.17 截面草图1 图5.18 工作平面1 　　步骤4：定义钣金放样的第2个截面草图。选择功能选项卡区域中的（开始创建二维草图）命令，选取工作平面1作为草图平面，绘制如图5.19所示的草图。 　　步骤?5：选择命令。选择功能选项卡区域中的命令，系统会弹出如图?5.20所示的“钣金放样”对话框。 图5.19 截面草图2 图5.20 “钣金放样”对话框 　　说明：图5.19所示的截面草图2为边长为60的正方形，正方形的4个角为倒半径为29的圆角。 　　步骤?6：选择放样截面轮廓。在系统的提示下，选取如图?5.17所示的截面轮廓1，在系统的提示下，选取如图5.19所示的截面草图2。 　　步骤7：定义钣金厚度方向。在区域选中（方向向外）单选项。 　　步骤8：定义输出类型。在区域选中（折弯成型）单选项，在下拉列表中选择，输入弓高允差值0.3。 　　步骤9：单击“钣金放样”对话框中的按钮，完成钣金放样的创建。 　　步骤?10：定义钣金材料厚度。单击功能选项卡区域中的（钣金默认设 置）按钮，系统会弹出“钣金默认设置”对话框；在下拉列表中选择“默认-mm”选项，取消选中复选框，在“厚度”文本框中输入数值2.0，其他参数采用系统默认设置，单击按钮完成厚度的设置。 5.2.5 卷边 　　“卷边”命令可以在钣金模型的边线上添加不同的卷曲形状。在创建卷边时，需要先在现有的钣金壁上选取一条作为卷边的附着边，其次需要定义其侧面形状及尺寸等参数。 　　下面以创建如图5.21所示的钣金壁为例，介绍创建卷边的一般操作过程。 图5.21 卷边 　　步骤1：打开文件D:\Inventor 2016\ ch05.02\ 05\卷边-ex。 　　步骤?2：选择命令。选择功能选项卡区域中的命令，系统会弹出如图?5.22所示的“卷边”对话框。 　　步骤3：选择附着边。在系统的提示下，选取如图5.23所示的边线作为附着边。 图5.22 “卷边”对话框 图5.23 选择附着边 　　步骤4：定义卷边参数。在“类型”下拉列表中选择，在文本框中输入5，在文本框中输入15。 　　步骤5：完成创建。单击“卷边”对话框中的按钮，完成卷边的创建。 5.2.6 将实体零件转换为钣金 　　将实体零件转换为钣金件是另外一种设计钣金件的方法，此方法设计钣金是先设计实体零件后通过转换到钣金环境选取一个基础面就可以实现自动转换。 　　下面以创建如图5.24所示的钣金为例，介绍将实体零件转换为钣金的一般操作过程。 图5.24 将实体零件转换为钣金 　　步骤1：打开文件D:\Inventor 2016\ ch05.02\ 06\将实体零件转换为钣金-ex。 　　步骤?2：切换到钣金环境。选择功能选项卡区域中的（转换为钣金）命令。 　　步骤?3：定义钣金基础面。在系统的提示下，选取如图5.25所示的面为钣金基础面，系统会弹出“钣金默认设置”对话框。 图5.25 定义钣金基础面 　　步骤?4：定义钣金默认设置。单击按钮，将钣金厚度设置为?2，其他参数采用默认 设置。 　　步骤5：完成创建。单击“钣金默认设置”对话框中的按钮，完成转换的创建。 5.3 钣金的折叠与展开 　　对钣金进行折弯是钣金加工中很常见的一种工序，通过钣金折叠命令就可以对钣金的形状进行改变，从而获得所需的钣金零件。