摘 要 ：结合变压器外壳镀金件的设计和强度计算 ， 介绍了利用solidwor ks 软件完成镀金件设计 及 有限元计算的基 本 方法和一般步骤。

概述

钣金零件作为一种常用的结构件，在通信、电子、汽车、农业机械．纺机 {r 业、食品机械、电器、仪器仪表等行业有着广泛地应用。其常用加工形式有弯曲、成形、冲压等，形状和尺寸精度互换性较好，可以满足一般的装配及使用要求。经过塑性变形，金属内部组织得以改善，机械强度有所提高，具有重量轻、刚度好、精度高和外形光滑美观的特点，与焊接、铆接、拼接等工艺配合，可使零件结构更趋合理，加工更加方便，是制造复杂形状结构件的主要方法。

目前，三维设计已广泛应用到各个领域，很多软件还提供了钣金设计模块，如 solidworks 、 solid Edge 、 Pro/E 等，利用该模块可以便捷地完成钣金设计．获取所需下料展开图，提高设计质量和效率，并具有设计直观、减少设计错误、便于修改等优点。另外，在 solid-

works 软件中还内嵌集成了 COSMOS Works 结构分析软件，可以在产品设计的各个阶段对设计的零件进行测试和分析，以便能设计更好的产品。

本文将以变压器外壳钣金件为例，详细介绍 solid-works 软件在钣金设计中的应用过程和府用方法。

1 钣金件的三维建模

在 Solidworks 软件中有两种生成钣金零件方法．第一种是创建一个实体零件，然后将其转换为钣金，可称基于实体造型的钣金件设计；第二种是使用钣金特定的特征直接生成钣金零件，具体包括基体法兰、边线法兰、斜接法兰、褶边、转折、绘制的折弯、闭合角、断裂边角、边角裁减、展开、折叠、放样的折弯、折弯、切口、成形工具等，这种方法可称为基于钣金设计模块 的钣金件设计 。 第 二 种方法从晟初设计阶段开始就生 成的是钣金零件，消除了多余步骤，使得钣金零件的模型生成更容易和更快。

为此，我们采用第 二 种方法，使用基体法兰、边线法兰、折弯等钣会特征完成变

压器外壳的 三 维建模 ， 如图 1 所示。

2 钣金件展开图

在没有引 入 CAD 技术之前，对钣金件下料尺寸主要采用等分投影法．根据中性层长度不变原则，使用手工方法进行计算，但对于形状复杂且翼缘上有孔的钣金件来说 ， 其展开尺寸和孔位 尺 寸，通过手工计算不仅很周难，而且很难计算准确。利用 solidworks 钣金功能中展开命令，使这一工作变得非常简单，我们只需在完成钣盒零件 三 维建模之后，点击平板型式特征即可得到该钣金件的三维展开图，当我们需要展开和折叠一个、多个折弯时 ， 也可使用展开和折叠工具，需要注意的是平板型式应是钣金件最后一个特征。

在 Featu re Manager 设计树中，平板型式之前的所有特托在折叠或展开的镀金零件中都出现，而平板型式之后的所有特征则只在展开的钣 金 零件中出现。得到直观的钣金件三维展开图之后，我们可根据钣金成形工艺设计知识来判断毛坯形状是否合理，对可能引起变形沿毛坯分布不均匀的结构进行修改 ， 从而提高产品的质量。

在生成镀金零件的工程图时， 钣 金件的展开图不仅能够自动生成，而且可显示折弯方向、角度和半径等折弯 注 释信息，便于指导 生 产加工。

3 利用 COSMOS   Works 对钣金零件的强度计算

变压 器外壳在使用和安装过程 中 ，需要承受铁芯和线包的重量，为此，我 们 有必要采用有限元法对变压器外壳进行强度计算来判断其安全状况 。

3 ． 1 工况分析

变件器外壳在使用和安装过程中，主要有曲种 工 况。分别为：

工 况 1 ：使用过程中，钦芯和线包的 重量施 加在 变压 器外壳内表面上 ；

工况 2 ：安装过程中，铁芯和线包的重量集中 在 变压器外壳的 4 个爪上。

3 ． 2 生成 “ 研究 1 ” 、指派材质

打 开 变 压 器外壳钣金零件，进入 COS MO S W orks 管 理 设计树，生成 “ 研究 1 ” ，网格类型选择实体网格 ， 分析类型为静 态 分析，选择延性铁材料。

3 ． 3 应用约束

在使崩和安装过程中，变 压 器 两 个孔是固定的，根据这种实际状况，我们在两孔面 上 施加不可移动 ( 无平移 ) 约束。

3 ． 4 施加载荷

钊对 工 况 1 ，我们存变 压 器外壳的底面上垂直施加 O . 5Kg / m2 的压力。

3 ． 5 网格划分 ， 并运行研究

选择高品质的标准网格器，设定雅各宾式检查为 4 ， 选择光滑表面的网格控制方式，设定网格整体大小为 1mm ，开始删格划分并运行研究。

3 ． 6 结果分析

完成分析计算之后，系统自动得到应力应 变 位移等默认图解，我们根据需要添加 Mises 应力图解 ， 显示最大注解 和 最小注解，如图 3 所示，根据计算后的应力 应 变位移及 3 . 7 的晟小安全系数来判断该结构在使用时符合安全要求。

3 ． 7 工况 2 的计算

与 “ 研究 1 ” 设定力法相同，仅在 “ 研究 2 ” 施加载 荷 变更为在变压器外壳下部的 4 个爪面垂直施加 . 5K g/c m2 的压力，其它设定和求解方法与工况 1 相同，经计算可得到 4 个爪在安装过程中发生变形，结构需 重 新设计，为此需在 4 个爪处添加加强筋，更新模型后，重新运行 “ 研究 1 ” 和 “ 研究 2 ” 即可得到新的计算结

果，对结果进行分析新结构符合使用要求。

4 结束语

Solidworks 软件巾造型特征和特定的钣金特征都能完成钣会件的设计，并能非常方便地得到钣金件展开图和下料的 尺 寸、面积和质量；与之无缝集成的 COS - MOS  W orks 软件能够对设计产品进行强度计算 ， 并通过计算结果对设计产品进行优化和改进，从而非常方便地完成钣金件的设计。本文章来自御云钣金软件，更多详细信息请点击：