圆管弯头CAD展开放样新思路

2013-05-14 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

作者: 刘萍华来源: 万方数据
关键字: 2D草图 3D草图实体造型智能标注圆管弯头

介绍一种圆管弯头展开放样新方法,即利用三维CAD Solidworks系统软件进行圆管弯头展开放样。该方法主要利用三维CAD软件1:1快速生成弯头的反向排列立体线架图。然后由计算机快速测量出各节的母线实长j进而进行平面展开图绘制。

0 引言

圆管弯头是指由多节网管节组成、有弯曲半径的旋转体弯头。圆管节包括"端节"和"中间节",端节为单面斜截圆管制成,中间节为双面斜截圆管制成。圆管弯头的展开放样在钣金展开放样领域占有很重要的地位。依据有关规范,如果圆管弯头端节的夹角为中间节夹角的一半,此类弯头称为"标准节角度弯头"。此弯头的展开放样用传统的"计算法"或"作图法"很容易完成,只要完成一个简单的端节平面展开图,就可绘制出其他节的平面展开图,这里不讨论。

在实际工作中,还有一种叫做"任意节角度弯头",即端节的夹角和中间节的夹角是任意的,弯头由数个各不相同的端节和中间节组成,如图1所示。由于每节的形状不同。因此,弯头的平面展开放样就要求出每一节的相关尺寸,此类弯头用传统的"作图法"或"计算法"进行放样,比较繁杂。多年来,人们在此类弯头的展开放样方面往往花费很大的功夫。随着三维CAD技术的不断发展,CAD系统软件的广泛使用,利用三维CAD技术解决复杂钣金件的展开放样问题,是该领域的发展趋势。笔者结合自身CAD/CAM教学实际以及工程设计经验,在三维CAD用于钣金展开放样方面进行了积极探索。实践证明利用三维CAD进行钣金件的展开放样,步骤简单、清晰,所求得的数据准确可靠,是优于传统放样模式的一种新的、高效的展开放样方法。笔者以较为复杂的任意节角度90°圆管弯头为例,采用三维CAD软件Solidworks阐述了其展开放样过程,步骤简单清晰,读者参照其过程,可完成实际工作中各种尺寸、各种角度的圆管弯头的展开放样。

    1任意节角度90°圆管弯头

图1为任意节角度90°圆管弯头的立体图和投影视图。圆管直径φ300,弯头半径R300,弯头由两个端节和三个中间节组成,端节的夹角分别为5°、10°,中间节的夹角分别为20°、25°、30°。要绘制弯头的平面展开图,必须求出所有五个节的母线实长,整体放样。

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad design图片1

    1.1 弯头各节反向排列形成φ300圆柱体

    图2为弯头各节反向排列形成直径为φ300的圆柱体视图。其中圆柱总高H计算如下:

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad design图片2

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

    2弯头圆柱体立体造型与求解各节母线长

    根据图2,按照以下步骤进行圆柱立体造型,求出各节的母线长。

    2.1生成立体圆柱

    选择"上视基准面"绘制2D(二维)草图,直径为φ300,"拉伸凸台"生成高度为482.47的立体圆柱,如图3所示。

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad design图片3

2.2生成上下轮廓线

按照各节的角度,拉伸切除部分实体,形成端节和中间节的上下轮廓线。

1)"草图绘制"和"3D(三维)草图"分别选择圆柱的上下两面,"转换实体引用"生成φ300两条3D曲线,如图4a所示。

2)选择"前视基准面"、"草图绘制"和"直线"命,绘制和水平线夹角为5。的直线,如图4b所示,"拉切除"去掉直线以下部分。

3)"草图绘制"和"3D草图"选择步骤2)生成的斜截和"转换实体引用"命令,生成斜截线1,如图4c所示。

4)参照步骤2)和步骤3)分别生成斜截线2、斜截线3和斜截线4,如图5所示。所生成的斜截线即为端节和中问节的上下轮廓线。

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad design图片4

    2.3求出各节的母线实长

1)选择"退出草图"、"参考几何体"、"点"命令,边线选择4,300网柱底圆、均匀分布、数量12,生成12等分圆的点,如图6所示。

2)选择"草图绘制"、"3D草图"和"中心线"命令。由各等分点向上斜截线1、斜截线2、斜截线3、斜截线4以及圆柱顶圆φ300引垂线,生成端节和中间节的母线,如图6所示,由于图形对称,只绘制出1/2即可。

3)选择"重建模型"和"智能尺寸"命令,测得各等分点处的端节母线长和中间节的母线长(见图6)。由于图形对称,只测出点9~点3的数值,具体数值见表1。

4)选择主菜单"工具"和"测量"命令,分别选择斜截线1、斜截线2、斜截线3和斜截线4,测得斜截线周长数值分别为944.25、972.93、949.47、949.47,该数值可作为放样时参考。

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad design图片5

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad应用技术图片图片6

3 绘制任意节角度90°圆管弯头平面展开图

依据表1的数据,绘制弯头平面展开图,如图7所示。按照图7,可进行任意节角度90。圆管弯头各节的平面展开下料。

圆管弯头CAD展开放样新思路autocad应用技术图片图片7

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4 圆管弯头造型展开放样步骤

    1)根据弯头几何尺寸,使各节反向排列,绘制出弯头的立体圆柱视图。
    2)根据立体圆柱视图的几何尺寸,利用SolidWorks实体造型命令,1:1生成弯头各节反向排列的空间轮廓线。
    3)利用"参考几何体"中的"点"命令,等分端面圆周若干等份,利用"3D草图"绘制"中心线"命令,绘制各节母线。
    4)退出"3D草图"状态。用"智能尺寸"命令测得各母线长,分类列表。
    5)依据所测各母线实长,绘制弯头各节平面展开图形。

5 结语

综上所述,可以看出利用三维CAD Solidworks软件对圆管弯头进行立体放样简单快捷。只要熟悉掌握软件的几个相关命令,对零件进行1:1的三维造型,形成各节空间轮廓线并绘制出数条母线,然后进行"智能标注",就能准确地计算出母线长度。对于弯头构件,不管其尺寸大小、各节夹角如何,只要参照上述步骤进行,均能快速地计算出结果,为进行平面放样下料提供了可靠依据。相对于传统的放样方法,该方法不仅提高了效率,而且准确度大大提高。在计算机辅助设计三维CAD应用越来越广泛的今天,该方法是值得推广应用的一种新的立体放样模式。

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