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[分享] 基于SolidWorks的钣金件立体展开放样

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发表于 2011-6-4 08:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
钣金件的展开放样,传统的方法有作图法、计算法以及在计算法基础上产生的系数法。本文利用SolidWorks软件对钣金件进行辅助放样,具有放样准确,成形后零件精度高等优点。SolidWorks软件是第一个基于Windows开发的三维CAD尺寸驱动式机械设计系统,易学、易用且功能强大,近几年在工程设计领域得到广泛使用。它的主要功能是零件三维造型设计、装配设计、图样生成。在钣金件展开放样领域利用SolidWorks软件,是其功能的一项拓展,该软件提供了利用3D草图命令直接绘制3D草图的功能,在友好的用户界面下,象绘制线架图一样,在空间直接画草图,这一功能是该软件的一项特色,在主流实体造型领域内是独一无二的,笔者充分利用这一命令同时借助其他命令,如2D草图、添加"几何关系"、"参数几何体"等,按照零件的实际尺寸,很容易绘制出零件的空间线框图。在此基础上利用软件尺寸驱动功能,对零件的几何构成线段进行"智能标注"计算,直接准确计算出各线段的长度。为钣金件的展开放样提供了准确的数值。相对传统的作图法、计算法等,该方法准确、快捷,可节省大量的时间。尤其在对复杂钣金件展开放样方面,其优势更为明显。本文以较为复杂的方圆连接管、方矩锥管为例,详细介绍该类钣金件立体放样过程。. r7 ?0 g- Y; P- w1 E) X

& ?4 j* T/ E& n  R, q1天圆地方管件的展开放样2 K$ Z/ K& f$ u8 y9 k
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天圆地方是常用的工程管件,可以用作方管和圆管之间的连接。按照方管和圆管之间相对位置,有正心方圆连接管、双偏心方圆连接管等,如图1所示为工程实际中较为复杂的圆斜顶矩形底双偏心连接管。圆顶和底面有一定的夹角。上顶圆的圆心和矩形中心不同心。如果采用传统的计算法,就要对该类型的管件查找相对应的公式,计算出立体几何线段的长度,然后进行平面放样。天圆地方的形式不一样,计算公式也不一样。利用SolidWorks软件对钣金件进行辅助放样方法,可适用各种形式的天圆地方管件。
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以图1所示圆斜顶矩形底双偏心连接管为例,说明其立体放样过程,其他方圆连接管均可按照此方法进行放样。
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+ \; W/ g! O8 a# R
从图2中可以看出,圆斜顶中心与矩形中心偏移的坐标为x=200mm,y=150mm,圆顶与矩形底的夹角为30°。圆的直径为娜20mm,矩形长x宽为1800mm*1400mm。& u# X/ t( D! @0 _
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3 }" d) h( a$ ^6 w' @$ d# |
1 z& S5 \$ K8 t. ]从图3中看出只要求出h尺寸和L1~L16中的12个尺寸,就可以进行平面展开放样,其中L4和L5,L8和L9,L12和L13,L1和L16四对尺寸中,只要求其中四个即可,如4,L8,L12,L1。( D3 {6 a$ @' ^0 i6 ^) g

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下面以上述尺寸方圆管为例,详述基于SolidWorks的L1~L16和h尺寸求解过程。

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1.1在上视图基准面绘制1800mm*1400mm矩形2D草图  d2 E- W9 r8 a7 M  N$ M5 s  Q
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1)选择上视图基准面绘制草图,选择矩形命令,绘制任意尺寸矩形。* i" b4 C- s  ]0 N% Q- Y1 u  H

% ]5 z" v3 i" C9 y; c) q7 q2 a2)选择"智能尺寸"命令,标注如图4所示的尺寸,以矩形任意相对称的两个边的中点绘制中心线。+ |- O) Y& A6 x! d3 A* {  \: \# ^

" i% W$ d! V8 m% {0 `3)选择"添加几何关系"命令,选择中心线和坐标原点,选择中点,使矩形中心位于坐标原点0(见图4)。
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1.2绘制圆斜顶中心点位置
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1)选择"草图绘制"、"3D草图"、"中心线"命令,以坐标原点为起点,按住"Tab"键,在X,Y,Z方向切换,分别绘制空间线段,如图5所示。
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1 R$ q7 i6 T7 y& w$ C8 o* ?0 X4 z0 ]" o1 B4 N) ?' t/ y( I! e
2)选择"智能尺寸"命令,标注尺寸x=200mm,y=150mm,z=1040mm,150mm线段的终点为圆斜顶中心点位置,如图5所示。8 X; `0 I4 O+ j! F+ ^
# s& c) T% x4 D
1.3创建通过圆斜顶的"基准面1"
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# n! N& S9 Z! x2 l) L0 z# Z3 s9 f选择"退出草图"命令,选择"参考几何体",创建基准面命令;选择通过直线,选择15Omm直线;选择角度,输人倾角30°;选择上视基准面,建立通过圆斜顶的"基准面1"。如图6所示。
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3 S% W) L. ?5 ]& H( r8 |4 C1 ^8 M+ g. i' d  Y
0 {* g- r' |' C3 O% c! }0 b" ~6 I
1.4在"基准面1"上绘制圆斜顶Φ820mm2D草图! D6 D* h. S! w" e8 q4 g/ f

5 x, C" m" K+ J3 L. L% T1)在"基准面1"上绘制2D草图Φ820mm0 G$ D$ {0 _. |5 `" ~2 i. i: y
4 Z- T0 U+ b2 x" t9 i, ~  L
2)退出"草图绘制"状态,选择"参考几何体",选择"点",选择均匀分布,填写数量12,选择Φ820mm出现如图7所示的分布点。8 _5 e) P9 M3 k& k5 W0 L

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1.5从Φ820mm圆上的12个特征点向1800mm*1400。矩形四个角点作3D连接: q2 W& ?) j; x5 C& g

& d% `+ A) v/ z0 z/ Y& ?1)点击"草图绘制"、"3D草图"、"直线"命令,分别从12个特征点向矩形四个角点作3D连线。' v/ x3 r( d2 c
, m4 Z- o# |! A  y- f% e
2)选择"中心线"命令,从点12向矩形边1400引垂线如图8所示。  X* C4 J3 _6 I% p- U

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1.6"智能标注"计算各线段的长' G5 K- f+ |% Q, g2 C" l

4 s, z$ f9 L5 j, U$ p" h. T7 l0 j选择"智能标注"命令,分别选择各线段,计算出各线段长度。1 Y; F6 h8 E( @3 v3 v$ u$ W

) ~5 C0 ^+ o* L2 c其中,标注L4后,再标注L5,计算机会出现提示"过定义",说明L5尺寸,是"从动"尺寸,可以不计算。L9,L13,L16。同样如此。为了说明问题,本文全部计算出来,如图9所示。$ f: Q& K5 M" G
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"智能标注"计算结果如表1所示。6 n2 E7 m" Y3 n+ _6 @, V
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& b' u; I* t1 B. U7 \2 K依据上述尺寸,即可对管件进行平面放样下料。
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2方矩锥管的展开放样: A5 x/ l8 ^  {/ G
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方矩锥管是由正四棱锥台演变的各种形式的六面体。如图10所示为两端口相交30°双偏心方矩锥管,在生产实际中还有各种各样锥管,如:正方形锥管,两端口(上、下底)为正方形,两端口平行且同心方矩锥管,两端口平行双偏心方矩锥管,两端口垂直且双偏心方矩锥管等,本文以图10方矩锥管为例,进行放样计算。; w9 P6 S4 E6 b/ K- Y! }7 n
如图11所示,上端口尺寸,长*宽=630mm*300mm,下端口尺寸长*宽=472mm*350mm,下端口平面和水平面的倾斜角度为300,下端口最低点和上端口的距离为394mm,上端口和下端口在X和Y方向的中心偏移距离分别为265mm和200mm。下端口中心至上端口在Z方向的距离为h=306.5mm.
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图l2所示为方矩锥管的平面展开示意图,从图12中可以看出,只要求出L1、L2、L3、L4、L5、L6六个尺寸,就可以对方矩锥管进行平面展开放样。( k; V, n- y0 J7 M
1 C$ b! U, {- t

# I7 Q7 q9 ^* A: Y7 b$ U图12中各尺寸名称如下1、L3为左板棱线长;L2为左板对角线长;L4为前板对角线长;L5为右板中线长(或右板高);L6为后板对角线长。
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- _- S& Y2 @$ D基于SolidWorks上述尺寸的求解过程(略)与天圆地方管件相似,过程中还省略了等分点的确定,对零件进行空间线框造型后,再进行"标注计算",如图13所示。
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"智能标注"计算结果如表2所示。7 @2 }1 I5 E! S# C  }9 `
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& j( p9 u! ~4 h5 m. j综上所述,可以看出,利用SolidWorks软件对天圆地方、方矩锥管类零件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的空间线框造型,然后进行"智能标注"就准确地计算出零件的特征线段长度,对于上述两类零件,不管其尺寸大小、复杂程度如何,只要参照上述步骤进行,均能快速地计算出结果,为进行平面放祥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。在计算机辅助设计应用越来越广泛的今天,是值得推广的一种新的立体放样方
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