淺談基于Inventor天圓地方變形管接頭鈑金設計

胡少夫 李海勝

摘 要：隨著國家“中國制造2025”計劃的實施，提升工業(yè)信息化水平，改進制造工藝，提高綠色制造水平。為了掌握其鈑金設計相關(guān)知識，本文主要依托Inventor討論天圓地方變形管接頭鈑金設計，拋磚引玉，以使學習者獲得觸類旁通、融會貫通的學習效果。

關(guān)鍵詞：鈑金放樣 鈑金展開 中性層 K-因子

基于Inventor平臺天圓地方變形管接頭鈑金設計是指依托軟件系統(tǒng)提供的工具完成天圓地方變形管接頭鈑金實體、參數(shù)設定及鈑金展開及原始比例圖紙輸出，為后續(xù)鈑金板料放樣及加工打下基礎。其大大減少了復雜的設計工藝計算，提升設計效率、提高生產(chǎn)效率、提升工業(yè)信息化和綠色制造水平。

1. Inventor鈑金設計平臺介紹

Inventor鈑金設計平臺是美國Autodesk公司專門為鈑金設計設計的一款機械設計軟件，其功能含有鈑金放樣、鈑金展開、圖紙輸出等功能。其中鈑金放樣是指根據(jù)設計要求進行鈑金實體造型，是鈑金設計的基礎；鈑金展開是指將分割后的鈑金放樣零件進行表達，其能直觀形象地表示出折彎線，為后續(xù)鈑金件圖樣的輸出和折彎加工打下基礎。

2.天圓地方變形管接頭鈑金設計

鈑金模塊在Inventor中是獨立的模塊，在新建零件過程中，選定Sheet Metal.ipt作為模版，根據(jù)天圓地方零件圖要求完成其鈑金實體造型，其主要過程為：①繪制零件草圖 需要注意的是此草圖含有2個圖層草圖：□100x100、Φ80；

②進入鈑金設計主界面進行鈑金放樣參數(shù)設定，如圖2：

【鈑金規(guī)則】項主要用于設置板料厚度，根據(jù)零件技術(shù)要求厚度為2mm；

【材料】項主要用于設置板材材料，材料為低碳鋼；

【展開規(guī)則】項主要用于設置展開因子K值，這是鈑金設計最為關(guān)鍵的步驟。在完成設置之前我們必須了解中性層及K-因子的概念。

在折彎變形過程中，鈑金零件的折彎圓角內(nèi)側(cè)材料被壓縮、外側(cè)材料被拉伸，而圖3中的中心線表示的區(qū)域在折彎過程保持不變形，此層稱為材料的中性層。鈑金中性層不變形，也就是說處于折彎區(qū)域的中性層圓弧的長度在其彎曲和展平狀態(tài)下都是相同，所以BA（折彎補償）等于中性層的圓弧的長度。其展開長度計算公式如下： BA =2* PI*（R + t）*（a/360），令K-因子為鈑金中性層厚度t與整體厚度T的比值，可以得出： BA =PI*（R + K*T）*a/180。

可見，隨著K-因子的不同設置，折彎的展開長度將有所不同。 根據(jù)材料和具體鈑金設計規(guī)則的不同，可改變K系數(shù)到合適的值，以便能在展開后得到比較準確的長度。對于鋼材，我國的常用的K-因子參數(shù)如表1。對于Inventor默認的情況，折彎半徑/厚度=1.0，而K=0.44。

根據(jù)零件圖要求，天圓地方的折彎半徑為2mm，折彎半徑/厚度=1.0，根據(jù)表1可知K-因子為0.44。

③實體造型

點擊【鈑金放樣】進入鈑金實體造型設置界面，如圖4所示：

【輸出】項中選擇“折彎成形”方式，【鑲嵌面控制】選擇“A弦公差”方式，輸入值為0.5mm。鈑金放樣效果如圖5所示。

④創(chuàng)建展開工程圖

鈑金放樣后的實體造型為折疊零件模式是不能直接進行創(chuàng)建展開工程圖的，需要按實際加工工藝進行分割后進行創(chuàng)建展開工程圖，按原始1：1的比例，效果如圖6所示。

圖中粗實線為圖形的外輪廓線，細實線為折彎線。將此展開工程圖1：1打印放樣到板材上進行零件加工。至此，天圓地方變形管接頭鈑金設計完成。

3.總結(jié)

基于Inventor平臺天圓地方變形管接頭鈑金設計采用了逆向思維設計方法，整個過程簡單明了，節(jié)省時間，大大提高了設計效率，同時，軟件自身的參數(shù)化實現(xiàn)了設計的實時更新，為后續(xù)設計的優(yōu)化提供了良好的基礎。

參考文獻

[1] 陳伯雄 【InventorR9應用培訓教程—機械設計實戰(zhàn)】

[2] 胡其登 【Solidworks的鈑金設計技術(shù)基礎】 機械設計

[3] 果連成 【機械制圖】 中國勞動社會保障出版社