基于SolidWorks钣金放样及模板生成

2012-02-21王杨，李瑞

装备制造技术 2012年11期

关键词：基准面草图钣金

王杨，李瑞

(秦皇岛烟草机械有限责任公司，河北秦皇岛 066004)

钣金是针对金属薄板的一种综合冷加工工艺。钣金加工是钣金技术人员需要掌握的关键技术。比较规则并且容易建立数学关系的钣金件可以通过计算法进行展开，但对于比较复杂的难于建立数学关系的钣金件，常用作图法来做出展开图。繁琐和不准确是它们的弊端。

SolidWorks是一款功能强大的三维辅助设计软件，其提供的钣金解决方案，可以形成仿真模型，模拟钣金件制作过程，并能导出放样工程图，可以直接应用于激光切割编程下料。其充分突破了传统放样方法的束缚，最大限度的缩短生产周期，降低成本。

本文就以两个钣金放样为例，应用SolidWorks对天圆地方和弯头进行放样，并利用方程式生成模板图形来避免实际生产中完全不必要的重复无用功。

1 天圆地方的展开放样及模板生成

天圆地方是机械制造中常用的圆方连接管件，其广泛应用于圆管与方管的连接，这类零件很多都是钣金放样下料后用钢板卷焊工艺制作成型。下面以单偏角双偏心型天圆地方为例。如图1所示为板厚为1.5 mm的天方地圆，圆直径准=150 mm，与底面成20°倾角，圆心距底面高度为200 mm，圆心在底面投影对底面矩形中心水平偏心a=50 mm，竖直偏心b=30 mm，底面矩形水平长度×竖直宽度为400 mm×300 mm。

1.1 建立基准面

以上视基准面为参考，建立偏移距离为200 mm的基准面1，基准面1上编辑草图，做一条竖直构造线直线L长度任意，然后退出草图。以基准面1为第一参考，和直线L为第二参考做两面夹角为20°的基准面2，如图2所示。

图1 天圆地方视图

图2 基准面的构架

1.2 矩形底草图绘制

在上视基准面上编辑草图绘出矩形，要求矩形中心与坐标中心重合，矩形四角倒r=3 mm圆角，并再一侧画出切割缝位置。在右侧宽度线上画圆设置为构造线，如图3所示。在标注尺寸时，不要定义切割缝圆的竖直位置以便以后尺寸驱动，此时为欠定义。

图3 矩形底面草图绘制

1.3 上圆口草图绘制

在基准面2上编辑草图，画准=150 mm的圆，圆心与基准面1上的构造线一端点重合，在与底面矩形切割缝同侧垂半径端点画半径为0.5 mm的圆为切割缝，做法与矩形草图一致。

1.4 圆口及切割缝定位

编辑基准面1上的构造线L草图1，标注与圆心重合的端点，距坐标中心水平距离50 mm，竖直距离30 mm。编辑底面矩形草图添加约束使切割缝圆心与顶圆圆心水平。

1.5 建模成型

应用放样折弯，以圆与矩形为上下面为轮廓，板厚为1.5 mm建模。点击展开，即得放样图纸（如图4）。正视后右键输出到dxf图形，即可用于激光切割。

图4 模型及展开图

1.6 模板化

solidworks可以通过修改驱动尺寸对图形进行重建模型，这样就可以实现对天圆地方的模板化。

双击设计树区域中的草图1，会看到草图的尺寸标注，双击尺寸线在弹出的修改尺寸下拉菜单中选择添加方程式(如图5)，“D1@草图1”=“圆水平偏移值”，然后再点击添加，输入“圆水平偏移值”=50。以此类推，把例如圆心高、角度、矩形长这些方程式全部添加进来。添加完后可以看到方程式列表中出现了直观的名称和数值（如图6），这样可以很方便的点击项目然后修改方程式的数值来对我们的图形进行重新建模，当然修改完尺寸以后一定要记得点击通常说的“红绿灯”刷新模型。

图5 方程式的添加

图6 方程式列表

2 弯头的展开放样及模板生成

等径直角圆柱弯头中心半径R=400 mm，圆管外径d=200 mm，板厚t=1 mm，两端口平面夹角α =90°。

2.1 几何关系分析

生产中这种尺寸的等径直角圆柱弯头，一般会考虑分成七段下料。下面我们开始对二维图纸进行分析以得到其中的几何关系（如图7）。

图7 弯头几何图形分析

两端口段角度为α=7.5°，中间段角度β=15°把弯头分为七段。因为每一段要做成直筒型，不难看出各个截面的中心并不全与中心半径重合，但是中间段的中性面圆心O'到中心O的距离等于中心半径亦为l=400 mm。

这样就分析得出首、尾段端面的截面为外径为d=200 mm的圆，且圆心到中心O的距离为l=400 mm，而中间段的中性面亦然。同时，各段端口截面与各中间段中性面十二平分了90°角，每面之间夹角互为7.5°。几何关系确定后，用钣金多实体的方法对弯头进行整体建模。

2.2 绘制草图

在上视基准面编辑草图，绘制任意长竖直构造线L，使构造直线中点与坐标中心O重合。以上视基准面为第一参考和构造直线L为第二参考做夹角为7.5°的11个基准面。在上视基准面绘制以坐标中心为端点的水平构造线段L=400 mm，再以另一端点为圆心的圆准=200 mm，并做切割缝（如图5所示）。隔段切割缝开口方向一致，在基准面4、8、右视基准面分别绘制与上视基准面一致的草图。而基准面2、6、10在外侧绘制切割缝。

2.3 建模成型

选择基体法兰命令，以上视基准面上草图为轮廓，做成型到基准面1，钣金厚度为1 mm折弯半径为1 mm的钣金模型，折弯半径的数值涉及到生成建模后各段接口样式，如填写0 mm则为板材抹斜紧密配合，如果设置成1 mm则为角接。由于目标弯头圆管外径为d=200 mm，这时需要勾选反向。点击确定生成第一段模型。然后依照上面的方法生成与之相接的中间段模型，这时要勾选方向2，使基准面2上的轮廓分别向基准面1和基准面3生成模型，以此类推。这样实例要求的等径直角圆柱弯就建模完成了，如图8所示。