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1、圆管弯头 CAD 展开放样新思路作者：刘萍华引言 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
2、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 CADCAM 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
3、 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 300，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。图 1 任意节角度 90圆管弯头1.1 弯头各节反向排列形成 300 圆柱体 图 2 为弯头各节反向排列形成直径为 300 的圆柱体视图。其中圆柱总高 H 计算如下： 图 2 任
4、意节角度 90圆管弯头反向排列圆柱体视图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。 21 生成立体圆柱 选择上视基准面 绘制 2D(二维)草图，直径为 300， 拉伸凸台生成高度为 48247 的立体圆柱，如图 3 所示。 图 322 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
5、圆柱的上下两面，转换实体引用 生成 300 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。 图 4 草图绘制图 5 生成斜截线23 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
6、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 300 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 12 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 94425、97293、949 47、94947，该数值可作为放样时参考。 图 6
7、 各节母线长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。 图 7 平面展开下料图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。 (end)
