SolidWorks 钣金设计全攻略

钣金设计是 SolidWorks 的一个强大功能模块，专门用于创建钣金零件，它将钣金的加工工艺（如折弯、冲压、切口等）融入到设计过程中，能够自动计算展开尺寸,极大地提高了设计效率和准确性。

第一部分：核心概念与准备工作

在开始设计之前,理解几个核心概念至关重要。

什么是钣金零件？

钣金零件通常具有以下特征：

• 恒定的厚度：整个零件的厚度是相同的。
• 平板：零件的基本形态是一个平面。
• 折弯：通过将平板材料弯曲成特定角度来形成三维形状。
• 特征：包含各种加工特征，如冲孔、切口、百叶窗等。

SolidWorks 钣金设计两种主要方法

• 转换为钣金

  • 流程：先创建一个常规的“零件”环境下的实体模型（拉伸、切除等），然后使用“转换为钣金”命令。
  • 适用场景：从已有的三维实体或IGS等 imported model 转换而来。
  • 优点：可以灵活地创建复杂的基础形状。
  • 缺点：需要手动指定钣金参数（如折弯半径、折弯扣除等）,容易出错。

• 使用钣金特征

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 流程：在“零件”环境下，从“钣金”选项卡中选择专用特征（如 基体法兰、边线法兰、斜接法兰 等）进行设计。
  • 适用场景：从零开始设计全新的钣金件。这是最推荐、最规范、最高效的方法。
  • 优点：SolidWorks 会自动管理钣金参数，自动生成展开图，设计意图清晰,易于修改。

本教程将重点讲解方法二，即使用钣金特征进行设计。

关键术语

• 钣金规格：定义了材料的厚度、折弯半径、折弯扣除/折弯补偿等参数的表格，SolidWorks 自带了一些标准规格,你也可以自定义。
• 折弯扣除：为了得到精确的展开长度，需要从折弯区域的虚拟长度中减去的材料量，它是一个经验值，与材料、厚度、折弯半径和折弯角度有关。
• K-因子：一个更科学的参数，用于计算折弯补偿，它表示材料的中性层（Neutral Axis）在材料厚度中的位置，K-因子越低,折弯补偿越小。
• 展开状态：钣金零件的二维平面形态，用于下料和激光切割，SolidWorks 可以一键生成。

第二部分：基础钣金特征（从零开始）

这是钣金设计的基石，我们通过一个简单的“机箱外壳”例子来学习。

步骤 1：创建基体法兰

这是所有钣金设计的起点。

1. 新建一个“零件”。
2. 在前视基准面上绘制一个矩形草图。
3. 点击“钣金”选项卡 -> 基体法兰/薄片。
4. 在属性管理器中设置参数：
   • 钣金规格：选择一个标准规格，如 GAUGE-THICKNESS，并选择厚度（18 GAUGE），或者选择“使用规格表”并指定厚度。
   • 折弯半径：通常选择“与厚度相等”或指定一个固定值。
   • 折弯扣除：如果规格表里有，会自动填充，如果没有,可以手动输入或留空稍后设置。
5. 点击“确定”，你的第一个钣金零件就诞生了！SolidWorks 会自动创建一个“平板型式”特征,这就是展开图。

步骤 2：添加边线法兰

这是最常用的添加侧壁的方法。

1. 选择基体法兰的一条或多条边线。
2. 点击“钣金”选项卡 -> 边线法兰。
3. 设置参数：
   • 法兰长度：可以“外部”、“内部”或“双向”。
   • 角度：设置法兰与基体之间的夹角（通常是90度）。
   • 法兰位置：选择“材料在内”、“材料在外”或“折弯在外”,这会影响展开图的尺寸计算。
   • 缝隙距离：当两个法兰相交时,可以设置它们之间的缝隙。
4. 点击“确定”。

步骤 3：添加斜接法兰

用于快速创建围绕轮廓的连续法兰,如箱体的四个侧面。

1. 绘制一条开放或闭合的草图轮廓,这条轮廓必须与已有的一条或多条边线重合。
2. 点击“钣金”选项卡 -> 斜接法兰。
3. 选择绘制的草图。
4. 设置参数（与边线法兰类似，如角度、法兰位置等）。
5. 点击“确定”，SolidWorks 会自动沿着轮廓生成法兰,并在拐角处进行斜接处理。

步骤 4：使用闭合角

让两个相交的法兰之间形成无缝的锐角或直角,提升外观和强度。

1. 选择两个相交法兰的接触面。
2. 点击“钣金”选项卡 -> 闭合角。
3. 选择一种闭合类型（如“对接缝”、“重叠”、“重叠缝隙”）。
4. 设置距离和缝隙距离。
5. 点击“确定”。

步骤 5：添加钣金特征

这些特征是真实的加工工艺,会在展开图上体现出来。

• 裙边：在开放边线上创建卷边或S形边，选择开放边线 -> 点击“裙边” -> 选择类型和参数。
• 通风口：创建用于散热的百叶窗，绘制草图轮廓 -> 点击“通风口” -> 设置参数。
• 转折：在平板上创建两个折弯，形成一个凸台或凹槽，选择一个面 -> 绘制一条直线 -> 点击“转折” -> 设置尺寸和方向。
• 拉伸切除：标准的切除特征,用于创建孔或槽。
• 简单直孔：标准的孔特征，但要注意，它会穿透所有折弯，可能会与实际工艺不符，通常建议使用“拉伸切除”。

第三部分：进阶与实用技巧

掌握了基础后，这些技巧能让你的设计更专业、更高效。

折弯系数表 的设置与管理

这是保证展开尺寸准确性的关键。

• 创建自定义表：
  1. 在“工具” -> “选项” -> “文件属性” -> “钣金”中，可以指定默认的折弯系数表文件（.kfactor 或 .bend table）。
  2. 你可以创建自己的 Excel 表格，定义不同材料、厚度、半径的折弯扣除或K-因子，然后在 SolidWorks 中加载它。
• 在零件中应用：
  1. 右键点击“钣金”特征 -> “编辑特征”。
  2. 在“折弯系数”下，选择“折弯系数表”并加载你的表格。
  3. 选择“K-因子”并输入一个值（通常为0.3-0.5，具体查手册或实测）。

切口

用于在折弯区域移除材料，防止干涉,它是一个非常智能的特征。

1. 点击“钣金”选项卡 -> 切口。
2. 选择模型上需要创建切口的边线,这些边线通常是两个面相交形成的。
3. 设置切口缝隙（通常等于材料厚度）。
4. 点击“确定”,切口会自动识别折弯方向并生成。

断开边角

将两个相交法兰的锐角切割掉,形成一个倒角或圆角。

1. 点击“钣金”选项卡 -> 断开边角。
2. 选择要处理的边角。
3. 选择“倒角”或“圆角”,并设置距离或半径。
4. 点击“确定”。

展开与折叠

在设计过程中,可以随时查看零件的展开状态。

• 展开：右键点击“平板型式1”特征 -> “展开”。
• 折叠：右键点击“平板型式1”特征 -> “折叠”。
• 独立平板型式：可以创建一个独立的、与特征树中其他特征无关的展开视图,方便查看和导出。

第四部分：实战演练：设计一个简单的控制盒外壳

让我们把学到的知识串联起来。

1. 新建零件，进入“前视基准面”。
2. 绘制基体法兰：绘制一个 200x150 的矩形，使用“基体法兰”，厚度 1mm，折弯半径 1mm。
3. 绘制边线法兰：选择基体的四条边线，使用“边线法兰”，长度 50mm，角度 90度，法兰位置“材料在外”。
4. 添加闭合角：选择相邻的两个法兰面，使用“闭合角”，类型“对接缝”,让连接处更美观。
5. 添加通风口：在顶面绘制一个矩形和两条对角线作为草图，使用“通风口”,设置筋和翼梁的宽度。
6. 添加孔：在侧面上使用“异型孔向导”或“拉伸切除”安装几个散热孔。
7. 添加切口：在底板的四个角，使用“切口”功能,防止折弯时材料干涉。
8. 检查展开图：在特征树中双击“平板型式1”，查看最终的二维展开图，测量各边长,确保与你的设计意图一致。
9. 保存为DXF：右键点击“平板型式1” -> “输出为DXF/DWG”,即可将图纸发送给激光切割或等离子切割厂。

第五部分：学习资源推荐

• SolidWorks 官方教程：软件自带的教程是最好的起点，路径为 帮助 -> SolidWorks Tutorials。
• YouTube：搜索关键词 “SolidWorks Sheet Metal Tutorial”，有大量免费的视频教程，从入门到精通应有尽有，推荐频道：SolidWorks World, CAD Intent, etc.
• 在线课程平台：
  • Udemy：有大量高质量的付费课程,经常有折扣。
  • LinkedIn Learning (原 Lynda.com)：系统化的课程,适合循序渐进地学习。
• 专业书籍：《SolidWorks 钣金设计实例精解》等书籍,提供了更深入的案例和讲解。
• 社区论坛：
  • Eng-Tips Forums：可以提问,与全球工程师交流。
  • SolidWorks 官方论坛：获取官方支持和最新资讯。

总结与最佳实践

1. 从基体法兰开始：养成使用钣金专用特征的好习惯。
2. 善用规格表：不要手动输入折弯扣除，学会使用和管理折弯系数表,这是专业性的体现。
3. 设计意图清晰：合理使用“几何关系”和“尺寸标注”,让模型易于修改和重用。
4. 随时检查展开图：在设计过程中，时不时地展开零件,检查尺寸是否正确。
5. 熟悉快捷键：熟练使用快捷键能极大提升设计效率。

希望这份教程能为你打开 SolidWorks 钣金设计的大门，多练习、多思考,你很快就能成为一名钣金设计高手！