基于SolidWorks鈑金放樣及模板生成

王 楊，李 瑞

(秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066004)

鈑金是針對(duì)金屬薄板的一種綜合冷加工工藝。鈑金加工是鈑金技術(shù)人員需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)。比較規(guī)則并且容易建立數(shù)學(xué)關(guān)系的鈑金件可以通過(guò)計(jì)算法進(jìn)行展開(kāi)，但對(duì)于比較復(fù)雜的難于建立數(shù)學(xué)關(guān)系的鈑金件，常用作圖法來(lái)做出展開(kāi)圖。繁瑣和不準(zhǔn)確是它們的弊端。

SolidWorks是一款功能強(qiáng)大的三維輔助設(shè)計(jì)軟件，其提供的鈑金解決方案，可以形成仿真模型，模擬鈑金件制作過(guò)程，并能導(dǎo)出放樣工程圖，可以直接應(yīng)用于激光切割編程下料。其充分突破了傳統(tǒng)放樣方法的束縛，最大限度的縮短生產(chǎn)周期，降低成本。

本文就以兩個(gè)鈑金放樣為例，應(yīng)用SolidWorks對(duì)天圓地方和彎頭進(jìn)行放樣，并利用方程式生成模板圖形來(lái)避免實(shí)際生產(chǎn)中完全不必要的重復(fù)無(wú)用功。

1 天圓地方的展開(kāi)放樣及模板生成

天圓地方是機(jī)械制造中常用的圓方連接管件，其廣泛應(yīng)用于圓管與方管的連接，這類零件很多都是鈑金放樣下料后用鋼板卷焊工藝制作成型。下面以單偏角雙偏心型天圓地方為例。如圖1所示為板厚為1.5 mm的天方地圓，圓直徑準(zhǔn)=150 mm，與底面成20°傾角，圓心距底面高度為200 mm，圓心在底面投影對(duì)底面矩形中心水平偏心a=50 mm，豎直偏心b=30 mm，底面矩形水平長(zhǎng)度×豎直寬度為400 mm×300 mm。

1.1 建立基準(zhǔn)面

以上視基準(zhǔn)面為參考，建立偏移距離為200 mm的基準(zhǔn)面1，基準(zhǔn)面1上編輯草圖，做一條豎直構(gòu)造線直線L長(zhǎng)度任意，然后退出草圖。以基準(zhǔn)面1為第一參考，和直線L為第二參考做兩面夾角為20°的基準(zhǔn)面2，如圖2所示。

圖1 天圓地方視圖

圖2 基準(zhǔn)面的構(gòu)架

1.2 矩形底草圖繪制

在上視基準(zhǔn)面上編輯草圖繪出矩形，要求矩形中心與坐標(biāo)中心重合，矩形四角倒r=3 mm圓角，并再一側(cè)畫(huà)出切割縫位置。在右側(cè)寬度線上畫(huà)圓設(shè)置為構(gòu)造線，如圖3所示。在標(biāo)注尺寸時(shí)，不要定義切割縫圓的豎直位置以便以后尺寸驅(qū)動(dòng)，此時(shí)為欠定義。

圖3 矩形底面草圖繪制

1.3 上圓口草圖繪制

在基準(zhǔn)面2上編輯草圖，畫(huà)準(zhǔn)=150 mm的圓，圓心與基準(zhǔn)面1上的構(gòu)造線一端點(diǎn)重合，在與底面矩形切割縫同側(cè)垂半徑端點(diǎn)畫(huà)半徑為0.5 mm的圓為切割縫，做法與矩形草圖一致。

1.4 圓口及切割縫定位

編輯基準(zhǔn)面1上的構(gòu)造線L草圖1，標(biāo)注與圓心重合的端點(diǎn)，距坐標(biāo)中心水平距離50 mm，豎直距離30 mm。編輯底面矩形草圖添加約束使切割縫圓心與頂圓圓心水平。

1.5 建模成型

應(yīng)用放樣折彎，以圓與矩形為上下面為輪廓，板厚為1.5 mm建模。點(diǎn)擊展開(kāi)，即得放樣圖紙（如圖4）。正視后右鍵輸出到dxf圖形，即可用于激光切割。

圖4 模型及展開(kāi)圖

1.6 模板化

solidworks可以通過(guò)修改驅(qū)動(dòng)尺寸對(duì)圖形進(jìn)行重建模型，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天圓地方的模板化。

雙擊設(shè)計(jì)樹(shù)區(qū)域中的草圖1，會(huì)看到草圖的尺寸標(biāo)注，雙擊尺寸線在彈出的修改尺寸下拉菜單中選擇添加方程式(如圖5)，“D1@草圖1”=“圓水平偏移值”，然后再點(diǎn)擊添加，輸入“圓水平偏移值”=50。以此類推，把例如圓心高、角度、矩形長(zhǎng)這些方程式全部添加進(jìn)來(lái)。添加完后可以看到方程式列表中出現(xiàn)了直觀的名稱和數(shù)值（如圖6），這樣可以很方便的點(diǎn)擊項(xiàng)目然后修改方程式的數(shù)值來(lái)對(duì)我們的圖形進(jìn)行重新建模，當(dāng)然修改完尺寸以后一定要記得點(diǎn)擊通常說(shuō)的“紅綠燈”刷新模型。

圖5 方程式的添加

圖6 方程式列表

2 彎頭的展開(kāi)放樣及模板生成

等徑直角圓柱彎頭中心半徑R=400 mm，圓管外徑d=200 mm，板厚t=1 mm，兩端口平面夾角α =90°。

2.1 幾何關(guān)系分析

生產(chǎn)中這種尺寸的等徑直角圓柱彎頭，一般會(huì)考慮分成七段下料。下面我們開(kāi)始對(duì)二維圖紙進(jìn)行分析以得到其中的幾何關(guān)系（如圖7）。

圖7 彎頭幾何圖形分析

兩端口段角度為α=7.5°，中間段角度β=15°把彎頭分為七段。因?yàn)槊恳欢我龀芍蓖残?，不難看出各個(gè)截面的中心并不全與中心半徑重合，但是中間段的中性面圓心O'到中心O的距離等于中心半徑亦為l=400 mm。

這樣就分析得出首、尾段端面的截面為外徑為d=200 mm的圓，且圓心到中心O的距離為l=400 mm，而中間段的中性面亦然。同時(shí)，各段端口截面與各中間段中性面十二平分了90°角，每面之間夾角互為7.5°。幾何關(guān)系確定后，用鈑金多實(shí)體的方法對(duì)彎頭進(jìn)行整體建模。

2.2 繪制草圖

在上視基準(zhǔn)面編輯草圖，繪制任意長(zhǎng)豎直構(gòu)造線L，使構(gòu)造直線中點(diǎn)與坐標(biāo)中心O重合。以上視基準(zhǔn)面為第一參考和構(gòu)造直線L為第二參考做夾角為7.5°的11個(gè)基準(zhǔn)面。在上視基準(zhǔn)面繪制以坐標(biāo)中心為端點(diǎn)的水平構(gòu)造線段L=400 mm，再以另一端點(diǎn)為圓心的圓準(zhǔn)=200 mm，并做切割縫（如圖5所示）。隔段切割縫開(kāi)口方向一致，在基準(zhǔn)面4、8、右視基準(zhǔn)面分別繪制與上視基準(zhǔn)面一致的草圖。而基準(zhǔn)面2、6、10在外側(cè)繪制切割縫。

2.3 建模成型

選擇基體法蘭命令，以上視基準(zhǔn)面上草圖為輪廓，做成型到基準(zhǔn)面1，鈑金厚度為1 mm折彎半徑為1 mm的鈑金模型，折彎半徑的數(shù)值涉及到生成建模后各段接口樣式，如填寫(xiě)0 mm則為板材抹斜緊密配合，如果設(shè)置成1 mm則為角接。由于目標(biāo)彎頭圓管外徑為d=200 mm，這時(shí)需要勾選反向。點(diǎn)擊確定生成第一段模型。然后依照上面的方法生成與之相接的中間段模型，這時(shí)要勾選方向2，使基準(zhǔn)面2上的輪廓分別向基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面3生成模型，以此類推。這樣實(shí)例要求的等徑直角圓柱彎就建模完成了，如圖8所示。

2.4 模板化

由于在第一個(gè)實(shí)例中已經(jīng)詳細(xì)的說(shuō)明了方程式的添加方法來(lái)關(guān)聯(lián)數(shù)值，這里就不在進(jìn)行過(guò)多詳細(xì)敘述。

圖8 彎頭模型

3 結(jié)束語(yǔ)

在日常繪圖中，應(yīng)仔細(xì)體味其中的思路和規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)有很多工作是完全不需要去重復(fù)進(jìn)行的。方程式也作為一個(gè)紐帶，把模板化引入我們的視野，由繁化簡(jiǎn)，深入淺出，從而大大縮短了工程周期，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中具有重要的意義

[1]黃敬閩，等.solidworks2009高級(jí)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2]季 忠，林樂(lè)嘉，等.三維鈑金展開(kāi)放樣及實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.

[3]鄭經(jīng)初.常用鈑金展開(kāi)及操作技法[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2000.