張 偉，馮 靜，李 鵬

ZHANG Wei, FENG Jing, LI Peng

（鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，鄭州 450001）

基于Solid Works的復(fù)雜相貫圓錐體鈑金下料方法

The method of sheet metal blanking relate to mutually intersecting cone based on SolidWorks

張 偉，馮 靜，李 鵬

ZHANG Wei, FENG Jing, LI Peng

（鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，鄭州 450001）

本文針對傳統(tǒng)鈑金下料在實(shí)際工程應(yīng)用中的缺點(diǎn)，以復(fù)雜相貫圓錐體為例，提出了一種基于SolidWorks鈑金下料新方法，利用計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)分析軟件SolidWorks的鈑金下料功能，對鈑金件進(jìn)行實(shí)體造型，再進(jìn)行抽殼，切割，轉(zhuǎn)化為鈑金件，展開，快速生成下料圖，突破了傳統(tǒng)作圖法、計(jì)算法的束縛.其過程具有省時(shí)、計(jì)算量小、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，大大地提高了鈑金下料的效率。

SolidWorks；鈑金下料；相貫圓錐體；實(shí)體造型

0 引言

鈑金件在機(jī)械制造業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位，需要應(yīng)用鈑金技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品幾乎遍布各行各業(yè)，特別是機(jī)械,化工,橋梁,建筑等行業(yè)。傳統(tǒng)鈑金下料存在著耗時(shí)、計(jì)算工作量大、精確度低等缺點(diǎn),在復(fù)雜相貫圓錐體的鈑金下料中，這些缺點(diǎn)更加突出。本文利用SolidWorks對復(fù)雜的相貫圓錐體進(jìn)行放樣，形成鈑金件，展開, 具有過程省時(shí)、計(jì)算量小、精確度高等優(yōu)點(diǎn),大大地提高了鈑金下料的效率。

1 傳統(tǒng)鈑金下料方法的原理和不足之處

對于圓錐臺(tái)傳統(tǒng)鈑金下料的方，一般有延長線展開圖畫法和計(jì)算法。前者精確度很低，如果鈑金件要求精確，需用后者。雖然后者精確度有所提高，但精確度仍然受到圓周等分點(diǎn)個(gè)數(shù)的限制，而且會(huì)加大計(jì)算量。筆者采用第二種方法,首先計(jì)算圓錐臺(tái)展開后的內(nèi)圓半徑r，求解結(jié)合線,將小圓錐臺(tái)8等分，由各等分點(diǎn)分別沿母線方向引直線與大圓錐相交，求出各直線的長度，然后將各點(diǎn)所對應(yīng)直線的長度,截取到展開圖中，即得出小圓錐的展開圖。然后，找出交線上和8個(gè)等分點(diǎn)對應(yīng)的點(diǎn)，分別在大圓錐上作水平的圓周線，沿豎直方向作一條直線，記錄各圓周線的高度，將各個(gè)圓周所對應(yīng)的點(diǎn),繪制到展開圖中，即得出大圓錐展開圖中交線的形狀，同理將小圓錐展開，在繪圖的過程中要在主視圖、俯視圖和展開圖中不斷的尋找點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，而且，等分點(diǎn)越多，工作量越大，等分點(diǎn)減少時(shí)，精度會(huì)急劇降低，此外其精度還受到等分點(diǎn)個(gè)數(shù)的限制。

2 鈑金下料三維軟件的應(yīng)用

隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)向三維方向上的發(fā)展，涌現(xiàn)了許多工程強(qiáng)大的三維繪圖軟件，例如SolidWorks、UG、Pro/E。這里利用SolidWorks建立鈑金件，其方法有三種：

1）使用鈑金工具建立鈑金零件

這種方法利用了鈑金工具命令從基體法蘭特征開始，直接將零件作為鈑金件開始建模。

2）將實(shí)體零件轉(zhuǎn)化為鈑金零件

這種方法是先按照常規(guī)的建模方法建立零件,然后將其轉(zhuǎn)化成鈑金零件。

3）將實(shí)體零件直接使用【轉(zhuǎn)換到鈑金】命令轉(zhuǎn)換為鈑金零件。

本文采用第二種方法對復(fù)雜相貫圓錐體進(jìn)行放樣下料。

3 建模過程

3.1 三維模型的說明

本文所舉鈑金件為一個(gè)帶分嘴的圓錐形的漏斗, 如圖1所示，大的圓錐臺(tái)和小圓錐臺(tái)(分嘴)主軸成45度夾角，而且兩個(gè)圓錐臺(tái)的軸線并不相交。用傳統(tǒng)的鈑金件下料的方法其難度可想而知，不但工作量大，而且精度很難達(dá)到要求。

圖1 三維模型的三視圖和等軸側(cè)圖

3.2 使用SolidWorks建模的過程：

3.2.1 建立三維模型

圖2 抽殼前的立體效果圖

3.2.2 抽殼

圖3 抽殼后的效果圖

3.2.3 分割

選擇【插入】中的【特征】，再選擇【分割】并選擇大圓柱的外表面為切割面，切割后并分別保存，切割后的效果圖如圖4所示。

圖4 切割后的效果圖

3.2.4 放樣展開

圖5 展開后的效果圖

至此，SolidWorks的操作結(jié)束。若采用手工切割的方法下料，可先打印生成一份二維圖紙，經(jīng)剪裁后生成模板，放在鋼板上畫線后進(jìn)行下料.若采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行下料，我們就可以把二維圖調(diào)入MasterCAM中自動(dòng)編程，生成程序后傳給數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割，切割成形后交于鈑金折彎工，按折彎系數(shù)折彎即可成形。

4 結(jié)果分析

大圓錐和小圓錐相結(jié)合處的孔展開后十分的不規(guī)則，同樣大圓錐和小圓錐相結(jié)合處的邊展開后也十分的不規(guī)則，如果用傳統(tǒng)的鈑金下料的方法其難度可想而知.而且，傳統(tǒng)的方法其精確度與等分圓周點(diǎn)的個(gè)數(shù)息息相關(guān)，等分點(diǎn)個(gè)數(shù)較多時(shí)，精度高,工作量較大，而等分點(diǎn)個(gè)數(shù)較少時(shí)精確度又很難保證，十分的矛盾。筆者嘗試用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行此零件的鈑金下料，與用SolidWorks對比如下表：

?

由此可見：采用SolidWorks軟件繪鈑金件，成形快、精度高、易得展開圖，有較強(qiáng)的實(shí)用性。另外，還可以利用其仿真功能，對零件進(jìn)行各種力學(xué)測試，有利于改進(jìn)我們的產(chǎn)品。

[1] 李大磊.SolidWorks2009基礎(chǔ)教程[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2008.

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[3] 黃俊波,陳先有.飛機(jī)鈑金零件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2008,(2):83-85.

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TH166

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1009-0134(2010)10(上)-0073-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(上).23

2009-11-11

張偉（1986 -），男，天津薊縣人，在讀本科生，從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的學(xué)習(xí)與研究。