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圆管弯头CAD展开放样新思路 |
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作者： |
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引言
圆管弯头是指由多节网管节组成、有弯曲半径的旋转体弯头。圆管节包括"端节"和"中间节"，端节为单面斜截圆管制成，中间节为双面斜截圆管制成。圆管弯头的展开放样在钣金展开放样领域占有很重要的地位。依据有关规范，如果圆管弯头端节的夹角为中间节夹角的一半，此类弯头称为"标准节角度弯头"。此弯头的展开放样用传统的"计算法"或"作图法"很容易完成，只要完成一个简单的端节平面展开图，就可绘制出其他节的平面展开图，这里不讨论。
在实际工作中，还有一种叫做"任意节角度弯头"，即端节的夹角和中间节的夹角是任意的，弯头由数个各不相同的端节和中间节组成，如图1所示。由于每节的形状不同。因此，弯头的平面展开放样就要求出每一节的相关尺寸，此类弯头用传统的"作图法"或"计算法"进行放样，比较繁杂。多年来，人们在此类弯头的展开放样方面往往花费很大的功夫。随着三维CAD技术的不断发展，CAD系统软件的广泛使用，利用三维CAD技术解决复杂钣金件的展开放样问题，是该领域的发展趋势。笔者结合自身CAD／CAM教学实际以及工程设计经验，在三维CAD用于钣金展开放样方面进行了积极探索。实践证明利用三维CAD进行钣金件的展开放样，步骤简单、清晰，所求得的数据准确可靠，是优于传统放样模式的一种新的、高效的展开放样方法。笔者以较为复杂的任意节角度90°圆管弯头为例，采用三维CAD软件Solidworks阐述了其展开放样过程，步骤简单清晰，读者参照其过程，可完成实际工作中各种尺寸、各种角度的圆管弯头的展开放样。
1任意节角度90°圆管弯头
图1为任意节角度90°圆管弯头的立体图和投影视图。圆管直径φ300，弯头半径R300，弯头由两个端节和三个中间节组成，端节的夹角分别为5°、10°，中间节的夹角分别为20°、25°、30°。要绘制弯头的平面展开图，必须求出所有五个节的母线实长，整体放样。
图1 任意节角度90°圆管弯头
1.1 弯头各节反向排列形成φ300圆柱体
图2为弯头各节反向排列形成直径为φ300的圆柱体视图。其中圆柱总高H计算如下：
图2 任意节角度90°圆管弯头反向排列圆柱体视图
H=H1+H2+H3+H4+H5=300tan5°+300*（tan5°+tan20°)+300（tan20°+tan10°)+300（tan10°+tan10°)+300tan10°=482.47
2弯头圆柱体立体造型与求解各节母线长
根据图2，按照以下步骤进行圆柱立体造型，求出各节的母线长。
2．1生成立体圆柱
选择"上视基准面"绘制2D(二维)草图，直径为φ300，"拉伸凸台"生成高度为482．47的立体圆柱，如图3所示。
图3
2．2生成上下轮廓线
按照各节的角度，拉伸切除部分实体，形成端节和中间节的上下轮廓线。
1)"草图绘制"和"3D(三维)草图"分别选择圆柱的上下两面，"转换实体引用"生成φ300两条3D曲线，如图4a所示。
2)选择"前视基准面"、"草图绘制"和"直线"命，绘制和水平线夹角为5。的直线，如图4b所示，"拉切除"去掉直线以下部分。
3)"草图绘制"和"3D草图"选择步骤2)生成的斜截和"转换实体引用"命令，生成斜截线1，如图4c所示。
4)参照步骤2)和步骤3)分别生成斜截线2、斜截线3和斜截线4，如图5所示。所生成的斜截线即为端节和中问节的上下轮廓线。
图4 草图绘制
图5 生成斜截线
2．3求出各节的母线实长
1)选择"退出草图"、"参考几何体"、"点"命令，边线选择4,300网柱底圆、均匀分布、数量12，生成12等分圆的点，如图6所示。
2)选择"草图绘制"、"3D草图"和"中心线"命令。由各等分点向上斜截线1、斜截线2、斜截线3、斜截线4以及圆柱顶圆φ300引垂线，生成端节和中间节的母线，如图6所示，由于图形对称，只绘制出1／2即可。
3)选择"重建模型"和"智能尺寸"命令，测得各等分点处的端节母线长和中间节的母线长(见图6)。由于图形对称，只测出点9~点3的数值，具体数值见表1。
4)选择主菜单"工具"和"测量"命令，分别选择斜截线1、斜截线2、斜截线3和斜截线4，测得斜截线周长数值分别为944．25、972．93、949．47、949．47，该数值可作为放样时参考。
图6 各节母线长
3 绘制任意节角度90°圆管弯头平面展开图
依据表1的数据，绘制弯头平面展开图，如图7所示。按照图7，可进行任意节角度90。圆管弯头各节的平面展开下料。
图7 平面展开下料图
4 圆管弯头造型展开放样步骤
1)根据弯头几何尺寸，使各节反向排列，绘制出弯头的立体圆柱视图。
2)根据立体圆柱视图的几何尺寸，利用SolidWorks实体造型命令，1：1生成弯头各节反向排列的空间轮廓线。
3)利用"参考几何体"中的"点"命令，等分端面圆周若干等份，利用"3D草图"绘制"中心线"命令，绘制各节母线。
4)退出"3D草图"状态。用"智能尺寸"命令测得各母线长，分类列表。
5)依据所测各母线实长，绘制弯头各节平面展开图形。
5 结语
综上所述，可以看出利用三维CAD Solidworks软件对圆管弯头进行立体放样简单快捷。只要熟悉掌握软件的几个相关命令，对零件进行1：1的三维造型，形成各节空间轮廓线并绘制出数条母线，然后进行"智能标注"，就能准确地计算出母线长度。对于弯头构件，不管其尺寸大小、各节夹角如何，只要参照上述步骤进行，均能快速地计算出结果，为进行平面放样下料提供了可靠依据。相对于传统的放样方法，该方法不仅提高了效率，而且准确度大大提高。在计算机辅助设计三维CAD应用越来越广泛的今天，该方法是值得推广应用的一种新的立体放样模式。 (end)
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(10/27/2008) |
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佳工网友 赵清林
于3/23/2015 10:47:00 PM评论说：
我是一个初学者，能不能从最基础的讲起。(电话：18374976268)
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佳工网友
于6/6/2012 8:01:00 PM评论说：
太复杂我看不懂可以详细点吗？(电话：13539564439)
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