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针对一般钣金件的特点及其除尘设备通风系统钣金件的设计情况, 利用SolidWorks可以轻松的完成准确下料、绘制展开工艺图等工序。笔者通过近几年的使用和工作经验, 摸索出用该软件进行钣金件展开的一些方法, 能够准确高效地完成生产任务。下面就介绍一些SolidWorks在钣金件展开中的应用。
1 弯曲件展开长度的计算方法
弯曲件是现代机器、仪器仪表和工具制造中数量最多的冲压零件之一, 其主要形式有V形、U形、Z形弯边及其其他形状比较复杂的零件。弯曲件的展开长度即毛坯尺寸,是弯曲工艺下料的依据,下料过长、过短都会使材料浪费, 造成工件报废, 因此, 弯曲件展开长度的计算在冲压生产中起着至关重要的作用。
1.1 传统弯曲件展开长度计算方法
传统的弯曲件展开长度的确定是采用计算方法。通常将弯曲零件分为直线和圆角的各个不同单元体, 直线部分的长度不变而弯曲部分的长度应需要考虑材料的变形和应变中性层的相对移动, 故整个毛坯的展开尺寸应等于弯曲零件各部分长度的总和(图1)。即:
式中：
ρ为弯曲部位中性层半径；
r为弯曲件内角半径；
k为中性层位移系数；
t为弯曲材料厚度；
α为弯曲中心角(°)。
图1 弯曲件展开长度
表1 板料弯曲中性层系数
注：对于复杂弯曲件的展开长度计算来说,采用传统方法非常繁琐且误差较大。
1.2 用Solidworks 展开弯曲件
下面介绍一下Solidworks展开弯曲件的方法。
(1)按1：1比例画出弯曲件草图。
(2)点击Sheet Metal(钣金)命令栏中BaseFlange(基体法兰) ,使草图转化为实体零件。
(3)点击Edge Flange(边线发兰)工具生成多个翻边(图2)。
图2 弯曲件
(4)在Sheet Metal(钣金)命令栏,使用Flat(展开)命令将钣金零件自动展开,再次点击此命令, 零件回复三维状态。
(5)点击从零件到工程图命令栏,从中选择纸张,选择平坦视图,则可以出现零件的展开图(图3),之后保存为.dxf格式,再进入CAD将折弯线删除,生成程序,进入激光切割机按展开图切割内外形;之后,按已有折弯线在数控折弯机上成形, 即可得到所要求的弯曲件。
图3 弯曲件展开图
2 回转类钣金件展开方法
在除尘设备中这类零件很常见, 我们常常会遇到绘制类似于通风接口等任意不规则形状的钣金件(图4),虽然这些零件可以利用平面几何和三角函数或者AutoCAD求出结果画出展开图,但是比较麻烦,笔者利用SolidWorks可以轻松而且准确地完成这一任务。
图4 通风接口
通常该零件是由各种形状的圆管焊接而成,因此需要制作大量圆管、斜口圆管及圆锥管。圆管展开比较简单不做敷述,主要介绍斜口圆管及圆锥管的展开方法。
2.1 斜口圆管的展开
使用AutoCAD作图法来计算,通常按中性层算出零件的展开长度, 将圆管分成若干等分并标记在坐标上, 根据剖面图找出与等分点相应的y、x坐标,用样条曲线命令按顺序连接坐标上的各点(图5)。
图5 斜口圆管的展开
当壁厚或其他尺寸有所变化时AutoCAD作图法必须重新找出中性层取点画图,计算量仍较大且依然为近似画法。而采用SolidWorks只需修改三维模型数据,展开图即可自动更新,大大提高了工作效率。应用SolidWorks展开斜口圆管的方法为:
(1)按1∶1比例画出斜口圆管草图。
(2)使用Extruded(拉伸)命令创建斜口圆管长度。
(3)重新在新的基准面上按照在接头中的角度画出切除草图,使用Extruded Cut(拉伸切除)命令将斜口管斜口部分切除。
(4)在斜口管焊接处最短处画草图, 再次使用Extruded Cut(拉伸切除)命令将圆管割缝(即焊缝)。
(5)点击Sheet Metal(钣金)命令栏,使用Convert(插入折弯)工具将实体转化为钣金零件(图6)。
图6 斜口圆管
(6)在Sheet Metal(钣金)命令栏,使用Flat(展开)命令将钣金零件自动展开(图7),再次点击此命令, 零件回复三维状态。
(7)点击从零件到工程图命令栏,从中选择纸张,选择平坦视图,则可以出现零件的展开图(图7),之后保存为.dxf格式,生成程序,进入激光切割机按展开图切割外形;之后, 按零件要求滚圆, 合缝焊接,即可得到所要求的弯曲件。
图7 斜口圆管展开
2.2 圆锥管的展开
(1)按1∶1比例画出圆锥管草图。
(2)使用Revolved Surface(旋转曲面)命令将草图转化为三维视图。注意在旋转的过程中要输入角度要小于360度(即要留出焊缝)。
(3)使用Thicken Feature(加厚特征)将上步完成的锥面完善成锥体。
(4)在斜口管焊接处最短处画草图, 再次使用Extruded Cut(拉伸切除)命令将圆管割缝(即后来的焊缝)。
(5)点击Sheet Metal(钣金)命令栏,使用Convert(插入折弯)工具将实体转化为钣金零件(图8)。
图8 圆锥管
(6)在Sheet Metal(钣金)命令栏,使用Flat(展开)命令将钣金零件自动展开,再次点击此命令, 零件回复三维状态。
(7)点击从零件到工程图命令栏,从中选择纸张,选择平坦视图,则可以出现零件的展开图(图9),之后保存为.dxf格式,生成程序,进入激光切割机按展开图切割外形;之后, 按零件要求滚圆, 合缝焊接,即可得到所要求的弯曲件。
图9 圆锥管展开图
上述通过SolidWorks三维模型生成展开图, 进而与数控激光切割机以及数控折弯机等组网, 共享NC程序, 能够减少加工准备时间, 使得整个加工方便而快捷。
3 结语
基于SolidWorks的钣金件加工技术,解决了复杂弯曲件、多种回转件等钣金件的展开问题, 不用做繁琐的计算便能得到其展开图, 大大的减小了计算误差。用SolidWorks绘制展开图,省时、作图精度高、修改方便, 同时与数控机床组网直接实现零件的加工, 及时的解决了下料尺寸的问题,大大降低了材料的浪费,同时使加工变得轻松。实践证明这是非常实用的。
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