圓管彎頭CAD展開放樣新思路

2013-05-14 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 劉萍華來源: 萬方數據
關鍵字: 2D草圖 3D草圖實體造型智能標注圓管彎頭

介紹一種圓管彎頭展開放樣新方法,即利用三維CAD Solidworks系統軟件進行圓管彎頭展開放樣。該方法主要利用三維CAD軟件1:1快速生成彎頭的反向排列立體線架圖。然后由計算機快速測量出各節的母線實長j進而進行平面展開圖繪制。

0 引言

圓管彎頭是指由多節網管節組成、有彎曲半徑的旋轉體彎頭。圓管節包括"端節"和"中間節",端節為單面斜截圓管制成,中間節為雙面斜截圓管制成。圓管彎頭的展開放樣在鈑金展開放樣領域占有很重要的地位。依據有關規范,如果圓管彎頭端節的夾角為中間節夾角的一半,此類彎頭稱為"標準節角度彎頭"。此彎頭的展開放樣用傳統的"計算法"或"作圖法"很容易完成,只要完成一個簡單的端節平面展開圖,就可繪制出其他節的平面展開圖,這里不討論。

在實際工作中,還有一種叫做"任意節角度彎頭",即端節的夾角和中間節的夾角是任意的,彎頭由數個各不相同的端節和中間節組成,如圖1所示。由于每節的形狀不同。因此,彎頭的平面展開放樣就要求出每一節的相關尺寸,此類彎頭用傳統的"作圖法"或"計算法"進行放樣,比較繁雜。多年來,人們在此類彎頭的展開放樣方面往往花費很大的功夫。隨著三維CAD技術的不斷發展,CAD系統軟件的廣泛使用,利用三維CAD技術解決復雜鈑金件的展開放樣問題,是該領域的發展趨勢。筆者結合自身CAD/CAM教學實際以及工程設計經驗,在三維CAD用于鈑金展開放樣方面進行了積極探索。實踐證明利用三維CAD進行鈑金件的展開放樣,步驟簡單、清晰,所求得的數據準確可靠,是優于傳統放樣模式的一種新的、高效的展開放樣方法。筆者以較為復雜的任意節角度90°圓管彎頭為例,采用三維CAD軟件Solidworks闡述了其展開放樣過程,步驟簡單清晰,讀者參照其過程,可完成實際工作中各種尺寸、各種角度的圓管彎頭的展開放樣。

    1任意節角度90°圓管彎頭

圖1為任意節角度90°圓管彎頭的立體圖和投影視圖。圓管直徑φ300,彎頭半徑R300,彎頭由兩個端節和三個中間節組成,端節的夾角分別為5°、10°,中間節的夾角分別為20°、25°、30°。要繪制彎頭的平面展開圖,必須求出所有五個節的母線實長,整體放樣。

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad design圖片1

    1.1 彎頭各節反向排列形成φ300圓柱體

    圖2為彎頭各節反向排列形成直徑為φ300的圓柱體視圖。其中圓柱總高H計算如下:

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad design圖片2

    H=H1+H2+H3+H4+H5=300tan5°+300*(tan5°+tan20°)+300(tan20°+tan10°)+300(tan10°+tan10°)+300tan10°=482.47

    2彎頭圓柱體立體造型與求解各節母線長

    根據圖2,按照以下步驟進行圓柱立體造型,求出各節的母線長。

    2.1生成立體圓柱

    選擇"上視基準面"繪制2D(二維)草圖,直徑為φ300,"拉伸凸臺"生成高度為482.47的立體圓柱,如圖3所示。

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad design圖片3

2.2生成上下輪廓線

按照各節的角度,拉伸切除部分實體,形成端節和中間節的上下輪廓線。

1)"草圖繪制"和"3D(三維)草圖"分別選擇圓柱的上下兩面,"轉換實體引用"生成φ300兩條3D曲線,如圖4a所示。

2)選擇"前視基準面"、"草圖繪制"和"直線"命,繪制和水平線夾角為5。的直線,如圖4b所示,"拉切除"去掉直線以下部分。

3)"草圖繪制"和"3D草圖"選擇步驟2)生成的斜截和"轉換實體引用"命令,生成斜截線1,如圖4c所示。

4)參照步驟2)和步驟3)分別生成斜截線2、斜截線3和斜截線4,如圖5所示。所生成的斜截線即為端節和中問節的上下輪廓線。

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad design圖片4

    2.3求出各節的母線實長

1)選擇"退出草圖"、"參考幾何體"、"點"命令,邊線選擇4,300網柱底圓、均勻分布、數量12,生成12等分圓的點,如圖6所示。

2)選擇"草圖繪制"、"3D草圖"和"中心線"命令。由各等分點向上斜截線1、斜截線2、斜截線3、斜截線4以及圓柱頂圓φ300引垂線,生成端節和中間節的母線,如圖6所示,由于圖形對稱,只繪制出1/2即可。

3)選擇"重建模型"和"智能尺寸"命令,測得各等分點處的端節母線長和中間節的母線長(見圖6)。由于圖形對稱,只測出點9~點3的數值,具體數值見表1。

4)選擇主菜單"工具"和"測量"命令,分別選擇斜截線1、斜截線2、斜截線3和斜截線4,測得斜截線周長數值分別為944.25、972.93、949.47、949.47,該數值可作為放樣時參考。

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad design圖片5

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad應用技術圖片圖片6

3 繪制任意節角度90°圓管彎頭平面展開圖

依據表1的數據,繪制彎頭平面展開圖,如圖7所示。按照圖7,可進行任意節角度90。圓管彎頭各節的平面展開下料。

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad應用技術圖片圖片7

圓管彎頭CAD展開放樣新思路autocad應用技術圖片圖片8

4 圓管彎頭造型展開放樣步驟

    1)根據彎頭幾何尺寸,使各節反向排列,繪制出彎頭的立體圓柱視圖。
    2)根據立體圓柱視圖的幾何尺寸,利用SolidWorks實體造型命令,1:1生成彎頭各節反向排列的空間輪廓線。
    3)利用"參考幾何體"中的"點"命令,等分端面圓周若干等份,利用"3D草圖"繪制"中心線"命令,繪制各節母線。
    4)退出"3D草圖"狀態。用"智能尺寸"命令測得各母線長,分類列表。
    5)依據所測各母線實長,繪制彎頭各節平面展開圖形。

5 結語

綜上所述,可以看出利用三維CAD Solidworks軟件對圓管彎頭進行立體放樣簡單快捷。只要熟悉掌握軟件的幾個相關命令,對零件進行1:1的三維造型,形成各節空間輪廓線并繪制出數條母線,然后進行"智能標注",就能準確地計算出母線長度。對于彎頭構件,不管其尺寸大小、各節夾角如何,只要參照上述步驟進行,均能快速地計算出結果,為進行平面放樣下料提供了可靠依據。相對于傳統的放樣方法,該方法不僅提高了效率,而且準確度大大提高。在計算機輔助設計三維CAD應用越來越廣泛的今天,該方法是值得推廣應用的一種新的立體放樣模式。

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