介紹一種圓管彎頭展開放樣新方法，即利用i維CADSolidworks系統(tǒng)軟件進(jìn)行圓管彎頭展開放樣。該方法主要利用三維CAD軟件1：1快速生成彎頭的反向排列立體線架圖。然后由計(jì)算機(jī)快速測(cè)量出各節(jié)的母線實(shí)長j進(jìn)而進(jìn)行平面展開圖繪制。
圓管彎頭是指由多節(jié)網(wǎng)管節(jié)組成、有彎曲半徑的旋轉(zhuǎn)體彎頭。圓管節(jié)包括“端節(jié)”和“中間節(jié)”，端節(jié)為單面斜截圓管制成，中間節(jié)為雙面斜截圓管制成。圓管彎頭的展開放樣在鈑金展開放樣領(lǐng)域占有很重要的地位。依據(jù)有關(guān)規(guī)范，如果圓管彎頭端節(jié)的夾角為中間節(jié)夾角的一半，此類彎頭稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)角度彎頭”。此彎頭的展開放樣用傳統(tǒng)的“計(jì)算法”或“作圖法”很容易完成，只要完成一個(gè)簡單的端節(jié)平面展開圖，就可繪制出其他節(jié)的平面展開圖，這里不討論。
在實(shí)際工作中，還有一種叫做“任意節(jié)角度彎頭”，即端節(jié)的夾角和中間節(jié)的夾角是任意的，彎頭由數(shù)個(gè)各不相同的端節(jié)和中間節(jié)組成，如圖1所示。由于每節(jié)的形狀不同。因此，彎頭的平面展開放樣就要求出每一節(jié)的相關(guān)尺寸，此類彎頭用傳統(tǒng)的“作圖法”或“計(jì)算法”進(jìn)行放樣，比較繁雜。多年來，人們?cè)诖祟悘濐^的展開放樣方面往往花費(fèi)很大的功夫。隨著三維CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD系統(tǒng)軟件的廣泛使用，利用三維CAD技術(shù)解決復(fù)雜鈑金件的展開放樣問題，是該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。筆者結(jié)合自身CAD/CAM教學(xué)實(shí)際以及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在三維CAD用于鈑金展開放樣方面進(jìn)行了積極探索。實(shí)踐證明利用三維CAD進(jìn)行鈑金件的展開放樣，步驟簡單、清晰，所求得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，是優(yōu)于傳統(tǒng)放樣模式的一種新的、高效的展開放樣方法。筆者以較為復(fù)雜的任意節(jié)角度90°圓管彎頭為例，采用三維CAD軟件Solidworks闡述了其展開放樣過程，步驟簡單清晰，讀者參照其過程，可完成實(shí)際工作中各種尺寸、各種角度的圓管彎頭的展開放樣。
1.任意節(jié)角度90°圓管彎頭
圖1為任意節(jié)角度90°圓管彎頭的立體圖和投影視圖。圓管直徑φ300，彎頭半徑R300，彎頭由兩個(gè)端節(jié)和三個(gè)中間節(jié)組成，端節(jié)的夾角分別為5°、10°，中間節(jié)的夾角分別為20°、25°、30°。要繪制彎頭的平面展開圖，必須求出所有五個(gè)節(jié)的母線實(shí)長，整體放樣。
圖1任意節(jié)角度90。圓管彎頭
1.1彎頭各節(jié)反向排列形成西300圓柱體
圖2為彎頭各節(jié)反向排列形成直徑為φ00的圓柱體視圖。其中圓柱總高日計(jì)算如下：
圖2任意節(jié)角度900圓管彎頭反向排列圓柱視圖
2.彎頭圓柱體立體造型與求解各節(jié)母線長
根據(jù)圖2，按照以下步驟進(jìn)行圓柱立體造型，求出各節(jié)的母線長。
2．1生成立體圓柱
選擇“上視基準(zhǔn)面”繪制2D(二維)草圖，直徑為φ300，“拉伸凸臺(tái)”生成高度為482．47的立體圓柱，如圖3所示。
2．2生成上下輪廓線
按照各節(jié)的角度，拉伸切除部分實(shí)體，形成端節(jié)和中間節(jié)的上下輪廓線。
圖3 482．47立體圓柱
1)“草圖繪制”和“3D(三維)草圖”分別選擇圓柱的上下兩面，“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”生成φ300兩條3D曲線，如圖4a所示。
2)選擇“前視基準(zhǔn)面”、“草圖繪制”和“直線”命令，繪制和水平線夾角為5°的直線，如圖4b所示，“拉伸切除”去掉直線以下部分。
3)“草圖繪制”和“3D草圖”選擇步驟2)生成的斜截面和“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”命令，生成斜截線1，如圖4c所示。
圖4草圖繪制
4)參照步驟2)和步驟3)分別生成斜截線2、斜截線3和斜截線4，如圖5所示。所生成的斜截線即為端節(jié)和中問節(jié)的上下輪廓線。
圖5生成斜截線2、3、4
2．3求出各節(jié)的母線實(shí)長
1)選擇“退出草圖”、“參考幾何體”、“點(diǎn)”命令，邊線選擇φ300網(wǎng)柱底圓、均勻分布、數(shù)量12，生成12等分圓的點(diǎn)，如圖6所示。
圖6任意節(jié)角度90°圓管彎頭各節(jié)母線長
2)選擇“草圖繪制”、“3D草圖”和“中心線”命令。由各等分點(diǎn)向上斜截線1、斜截線2、斜截線3、斜截線4以及圓柱頂圓φ00引垂線，生成端節(jié)和中間節(jié)的母線，如圖6所示，由于圖形對(duì)稱，只繪制出1/2即可。
3)選擇“重建模型”和“智能尺寸”命令，測(cè)得各等分點(diǎn)處的端節(jié)母線長和中間節(jié)的母線長(見圖6)。由于圖形對(duì)稱，只測(cè)出點(diǎn)9～點(diǎn)截線1、斜截線2、斜截線3和斜截線4，測(cè)得斜截線周長數(shù)值分別為944．25、972．93、949．47、949．47，該數(shù)值可作為放樣時(shí)參考。
3繪制任意節(jié)角度90°圓管彎頭平面展開圖依據(jù)表1的數(shù)據(jù)，繪制彎頭平面展開圖，如圖7所示。按照?qǐng)D7，可進(jìn)行任意節(jié)角度90。圓管彎頭各節(jié)的平面展開下料。點(diǎn)3的數(shù)值，具體數(shù)值見表1。
4)選擇主菜單“工具”和“測(cè)量”命令，分別選擇斜截線1、斜截線2、斜截線3和斜截線4，測(cè)得斜截線周長數(shù)值分別為944．25、972．93、949．47、949．47，該數(shù)值可作為放樣時(shí)參考。
3.繪制任意節(jié)角度90°圓管彎頭平面展開圖
依據(jù)表1的數(shù)據(jù)，繪制彎頭平面展開圖，如圖7所示。按照?qǐng)D7，可進(jìn)行任意節(jié)角度90°圓管彎頭各節(jié)的平面展開下料。
表1任意節(jié)角度知°圓管彎頭各節(jié)母線實(shí)長測(cè)量數(shù)據(jù)
圖7任意節(jié)角度90°圓管彎頭平面展開下料圖
4.圓管彎頭造型展開放樣步驟
1)根據(jù)彎頭幾何尺寸，使各節(jié)反向排列，繪制出彎頭的立體圓柱視圖。
2)根據(jù)立體圓柱視圖的幾何尺寸，利用Solidworks實(shí)體造型命令，1：1生成彎頭各節(jié)反向排列的空間輪廓線。
3)利用“參考幾何體”中的“點(diǎn)”命令，等分端面圓周若干等份，利用“3D草圖”繪制“中心線”命令，繪制各節(jié)母線。
4)退出“3D草圖”狀態(tài)。用“智能尺寸”命令測(cè)得各母線長，分類列表。
5)依據(jù)所測(cè)各母線實(shí)長，繪制彎頭各節(jié)平面展開圖形。
綜上所述，可以看出利用三維CADSolidworks軟件對(duì)圓管彎頭進(jìn)行立體放樣簡單快捷。只要熟悉掌握軟件的幾個(gè)相關(guān)命令，對(duì)零件進(jìn)行1：1的三維造型形成各節(jié)空間輪廓線并繪制出數(shù)條母線，然后進(jìn)行“智能標(biāo)注”，就能準(zhǔn)確地計(jì)算出母線長度。對(duì)于彎頭構(gòu)件，不管其尺寸大小、各節(jié)夾角如何，只要參照上述步驟進(jìn)行，均能快速地計(jì)算出結(jié)果，為進(jìn)行平面放樣下料提供了可靠依據(jù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的放樣方法，該方法不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度大大提高。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)三維CAD應(yīng)用越來越廣泛的今天，該方法是值得推廣應(yīng)用的一種新的立體放樣模式。
