异径偏心斜交三通CAD展开放样新方法

现代制造工程 2008年第 5期CAD /CAE /CAPP /CAM 异径偏心斜交三通 CAD展开放样新方法 刘萍华 (北方民族大学, 银川 750021) 摘要: 介绍一种利用三维 C AD SolidW orks系统软件进行钣金展开放样的技术手段。该手段主要是利用三维 CAD软件 1B 1快速生成三通管件的立体图, 然后由计算机快速测量出展开放样所需的各母线实长, 最后进行平面展开图的绘制。 该方法突破了传统的/ 作图法0、 /计算法0放样模式, 提高了钣金放样的质量和效率, 具有实际使用价值。 关键词: 2D草图; 3D草图;实体造型; 智能标注;三通 中图分类号: TH16; TP391 . 7 文献标识码: B 文章编号: 1671)3133( 2008) 05) 0046)03 三通管件的展开放样是工程实际中一项经常开 展的工作, 在各种管道施工中, 三通管件的制作量很 大, 特别是对于压力管道施工中的三通展开放样, 为 了保证焊接质量, 其放样下料精度要求很高, 因此, 三 通的展开放样在实际工程中占有很重要的位置。 三通管件是指由圆形管子相交形成的三个端口 均为圆的构件, 根据三端口的尺寸及相对位置, 有等 径 (异径 )同心直交三通、 等径 (异径 )同心斜交三通、 异径偏心斜交三通等, 其中, 异径偏心斜交三通相对 前两种管件, 其展开放样过程相对较复杂, 因此, 以此 为例可较全面说明其展开放样过程。 传统三通放样方法有 /作图法 0、 /计算法 0。 /作 图法0就是通过绘制管件的投影视图, 求出管件展开 所需的各母线实长, 依据母线实长绘制其平面展开 图。/计算法 0则是通过计算公式, 求出管件展开所需 的各母线实长, 依据母线长度绘制其平面展开图。 上述两种方法, 是多年来人们一贯使用的传统放 样方法, 随着三维 CAD技术的不断发展, 尤其是近几 年来, CAD系统软件在工程设计领域等到了广泛应 用, 日益显示其优越性。 三维 CAD应用于钣金展开放样领域, 目前还没有 相关资料介绍, 作者结合 CAD /CAM 教学实际以及工 程设计经验, 在该方面进行了积极探索和探讨, 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, 所求得的钣金展开数据准确可靠, 是优于传 统放样模式的一种新的、 高效的钣金展开放样方法。 尤其适宜较为复杂的或使用传统方法放样存在一定 困难的钣金件的展开放样。 本文以异径偏心斜交三通为例, 采用三维 CAD软 件 Solid Works阐述了其展开放样过程。 1 问题的提出 图 1所示为一异径偏心斜交三通的立体图和投影 视图。从图 1b主视图中可以看出主管直径 500 , 长 度 500 , 支管直径 220 , 支管端面中心点 B 距主管轴 线高 450 , 支管轴线和主管对称线相交于点 A , 支管轴 线相对主管轴线倾斜 60b , 从左视图中可以看出主管 轴线和支管轴线偏心 125 。要求求出 220支管的母 线长, 绘制支管平面展开图进行展开放样。 图 1 异径偏心斜交三通 2 三通管件实体造型 211 主管实体造型 1)选择 /右视基准面0、 / 草图绘制 ( 2D草图 )0、 /圆0命令, 以坐标原点为圆心, 绘制主管 500 , 见图 2a 。 2)选择 /退出草图 0、 /特征 0、 / 拉伸凸台0命令, 拉伸方式/ 两侧对称 0, 拉伸长度输入 500 , 生成相对于 /右视基准面0对称的主管的实体图, 见图 2b 。 212 支管实体造型 1)创建 /基准面 10, 选择 /参考几何体 0、/基准 面0命令, 参考基准面选择 / 前视基准面 0, 距离输入 125, 见图 3a , 生成支管中心线所在的平面 /基准面 46 CAD /CAE /CAPP /CAM现代制造工程 2008年第 5期 图 2 绘制 500主管 10, 见图 3b 。 2)选择 / 基 准面 10、 /草图绘 制0、 /中心线0命 令, 绘制中心线 2D草图并标注尺 寸, 见图 4 。 图 3 绘制支管中心线所在平面 图 4 绘制支管中心线 图 5 绘制支管 220 3) 选择 / 退出 草图 0、/ 参考几何 体 0、/ 基 准 面 0命 令, 选择 / 垂直于曲 线 0, 将原点设在曲 线上, 选择 / 倾斜中 心线 AB 及其端点 B0, 生成支管端面 所在的平面 /基准面 20, 见图 5 。 4) 选择 / 基准 面 20、 /草图绘制 0、 / 圆0命令, 以端点 B 为圆心, 绘制 支管 220, 见图 5 。 5) 选择 / 退出 草图0、 / 特征0、 / 拉 伸凸台 0命令, 拉伸 方 式 / 成 形 到 实 体 0, 见图 6a , 选择 主管实体, 生成支管 实体, 见图 6b。 213 将支管轴线与 Y轴平行 (即铅垂 ) 1 ) 选 择 / 插 入 0、/ 特征 0、/ 移 动 /复制实体0命令, 旋转点选择点 A, 即支管轴线和主 管的交点, Z 轴输入 30b , 实体选择整个三通实体, 三 通绕 Z轴旋转 30b , 如图 7所示。 图 6 生成支管实体 图 7 绕 Z 轴旋转 30b后实体 214 测量求出 220 支管的母线长 1)选择 / 参考几 何体 0、/点 0命令, 边 线选择 220圆、 均匀 分布、 数量输入 12 , 见 图 8a , 生成 12等分支 管 220圆的点, 见图 8b 。 2)选择 / 草图绘 制 0、 / 3D 草图 0、/中 心线0命令, 由等分点 1向相贯线引铅垂线 (L1), 使铅垂线和相贯线相交 (相 贯线自动改变颜色 ), 见图 9 。 3)按照步骤 2), 同样生成 L2 L12母线, 见图 10 。 4)选择 /重建模型 0、 / 智能尺寸 0命令, 分别选择 L1 L12母线, 进行/ 测量标注 0, 见图 10 。具体数值见 表 1 。 图 8 12等分支管 220圆 47 现代制造工程 2008年第 5期CAD /CAE /CAPP /CAM 图 9 绘制支管母线 图 10 220支管母线实长图 表 1 220支管母线实长测量数据 序 号名 称代 号母线实长 1母线L1374 128 2母线 L2 414 182 3母线 L3 421 113 4母线 L4 351 131 5母线L5264 128 6母线 L6 206 111 7母线 L7 187 149 8母线 L8 201 124 9母线L9231 146 10母线 L10 264 174 11母线 L11 297 149 12母线 L12 333 112 3 绘制 220支管平面展开图形 依据表 1数据, 绘制 220支管平面展开图, 见 图 11 。 按照图 11 , 可进行支管的平面展开下料。 4 三通类构件实体展开放样步骤 1)根据三通几何尺寸, 利用 Solid W orks的造型基 本命令, 1B1生成三通的立体造型。 2)利用 /参考几何体0中的 /点0命令, 等分端面圆 周若干等份。 3)利用 / 3D草图 0、 / 中心线0命令, 绘制各母线。 4)退出 / 3D草图 0状态, 利用 / 智能尺寸 0命令测 得各母线长, 分类列表。 5)依据所测各母线实长, 绘制构件平面展开图形 进行平面下料。 图 11 220支管平面下料展开图 5 结语 利用三维 CAD Solid Works软件对三通进行立体 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 1B 1的三维造型, 形成相贯线, 绘制出数条 母线, 然后进行 / 智能标注 0, 就能准确计算出母线长 度, 对于三通类零件, 不管其尺寸大小、 复杂程度如 何, 只要参照上述步骤进行, 均能快速计算出结果。 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。 参 考 文 献: 1 刘萍华. 基于 Solidworks的钣金件立体展开放样 J. 现代制造工程, 2007( 10). 2 翟洪绪. 钣金展开计算法