博鱼体育官网钣金展开算法CAD在设计过程中，钣金零件可以被抽象成没有厚度的面的集合，然而在钣金零件展开时，厚度因素就必须考虑。图5a中，A、B为非折弯区，C为折弯区。L1、L2分别为零件外表面的设计尺寸，LA、LB是A、B面的尺寸，R是弯曲变形部分的中性层曲率半径，r是内圆角半径，A、B两面的夹角为θ。图5b是展开后的钣金零件示意图，LA′、LB′、LC′分别是A面、B面和C面在毛坯板料上对应的尺寸。

　　摘要提出一种基于面融合技术的钣金零件设计方法，利用该方法不但能够方便地设计出钣金零件的三维结构、实现钣金零件的展开，而且可以根据展开工艺原理生成二维展开图。最后给出了一个开关柜行业钣金零件的设计和展开的实例。

　　基于B—rep方式表达的面的边界是由环组成的，对于钣金零件而言，每个面的外环上必有一条边与面相接，该边称为公共边。面融合的过程可分为两步：①生成B—rep表达的三维面；②三维面的融合。

　　由于二维面的设计是由二维CAD平台完成的，因此其数据不能直接用于生成三维B-rep结构，而应先对二维数据进行预处理，其主要任务是从二维设计的CAD数据中搜索和生成三维面所需要的环线。在搜索环线之前要事先剔除二维面中的与边界无关的辅助线（如中心线等）。在搜索完环线后博鱼体育，要在所有的环线中进一步搜索出最大的环线（即外环）。由于B—rep结构要求外环方向为逆时针，内环方向为顺时针，所以最后要对环线的环向进行判别和整理，使其满足B—rep结构的要求。图2为三维面生成的程序流程。

　　钣金CAD通常需要稳定的三维造型软件平台作为底层，因此钣金CAD的设计过程实际上也是三维造型的过程。由于目前商品化的三维造型平台价格昂贵，另外，实体造型得到的钣金零件在进行展开操作时处理过程过于复杂，需要先通过特征抽取得到面的邻接图,然后才能展开［1］，所以针对开关柜行业的需要，笔者提出一种利用二维面通过附加空间位置信息生成三维面，然后将三维面融合到钣金零件实体中的设计方法。通过该方法进行钣金零件设计有3个优点：①钣金零件设计过程较通用三维造型系统更为简洁；②钣金零件设计过程的重点可以放在每一个组成面的形状设计上，设计过程更为直观；③基于该方法设计出的钣金零件可以很方便地完成展开操作，并生成二维展开图，而不需要进行特征抽取。

　　笔者提出的面融合设计方法不仅适用于平板折弯件，在三维曲面造型平台的支持下，该方法也可以推广到含有直纹曲面的钣金零件。目前本系统对于排气管等钣金件采用参数化钣金图库的方法进行设计。

　　三维面的融合是指将从二维面生成的三维面添加到钣金零件已有的三维结构中。融合过程可分为指定公共边、指定面的空间位置和将计算得到的空间位置信息等作为属性附加到三维面的数据结构中。其中空间位置信息可以由一个3×4的矩阵表示，如图3所示：列向量(ux,uy,uz)T博鱼体育、(vx,vy,vz)T、(wx,wy,wz)T为单位向量，分别定义了新坐标系O′uvw的3个坐标轴方向，原二维面在O′uv平面内，w方向与O′uv平面垂直，且与二维面的外环方向呈右手螺旋。(dx,dy,dz)T是新坐标系原点O′在固定坐标系Oxyz中的坐标。

　　对于开关柜行业，大量的钣金零件是可展的平板件，因此每一个零件可以抽象成是由一组两两相接的平面组成，只要确定了每个面的形状及空间位置，就确定了该零件的结构。由钣金零件的可展性知道，每一个面与另一个面至少有一条公共边，因此可以通过指定的公共边来定位面的位置。第一个面的位置由系统给定一个默认值，该面称作初始基面。已经定义了空间位置但还没有定义二维形状的面称作待设计面。面的形状设计可以利用二维CAD设计平台完成。除初始基面以外的面位置的定义可以有多种方法(见图1)，其中最主要的方法有2种：

　　在三维面的融合过程中，除了要附加空间位置信息外，还要附加融合的三维面与钣金零件已有的三维面之间的关系信息，其中最主要的是公共边的关系。另外，为了使得钣金件展开后，所有三维面的法向保持一致，每两个面之间的公共边必须反向，因此在三维面融合之前要判断公共边的方向关系，如果公共边同向，就必须将待融合的三维面的所有环线反向，同时对坐标系O′uvw作相应的调整，图4是三维面融合的流程图。

　　(1)在已经设计好的面中指定一条公共边，并给出待设计面与设计基面的夹角，这里的设计基面是指公共边所在的已经设计好的面。

　　(2)指定待设计面上的两条交线或平行线，两条线中的一条为公共边，两条边都在已经设计好的面中选取。

　　在开关柜行业的实际应用效果表明，基于面融合技术的设计方法构造钣金零件，比用实体造型的方法更简洁、直观。在钣金零件设计过程中，三维面上的孔可以直接在二维面上设计，而不需要反复展开、修改二维面及折弯。三维零件设计完成后能迅速、准确地生成二维展开图，大大提高了设计效率。另外系统可以直接为后续的排样及数控加工提供方便的数据接口，实现CAD/CAM集成。

　　利用面融合法设计得到的钣金零件在展开到平面上时只需调整B—rep数据结构中每个面的坐标系，调整后的每一个面的法向都保持一致，然后根据工艺展开原理对已展开到平面上的每一个面进行处理，并将各个面合并成为最终的二维展开图，图6为程序的处理流程。

　　笔者所设计的基于面融合技术的钣金零件CAD系统由Visual C5.0实现，运行环境为Windows 95平台。图7a所示为面生成方法设计的钣金零件，图7b所示为该钣金零件的二维展开图博鱼体育，图中的两条虚线之间狭长的区域为折弯区。