基于SolidWorks漸縮彎頭的簡(jiǎn)捷展開(kāi)

■山東瑞星化工有限公司 盧玉升

漸縮彎頭俗稱牛角彎頭，是管道工程中常用的管件之一。其展開(kāi)具有典型性和一定的代表性。通常采用作圖法和計(jì)算法。展開(kāi)過(guò)程繁瑣，且易計(jì)算出錯(cuò)。隨著三維CAD技術(shù)的發(fā)展，其展開(kāi)簡(jiǎn)化成為可能。

相關(guān)文獻(xiàn)介紹了兩種基于SolidWorks的展開(kāi)方法，在提高放樣精度的同時(shí)提高了工作效率，但仍需進(jìn)行部分計(jì)算和較多數(shù)據(jù)收集工作。本文給出另一基于SolidWorks的直接展開(kāi)方法，可根據(jù)漸縮彎頭平面圖直接進(jìn)行展開(kāi)，從而擺脫對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的依賴，使?jié)u縮彎頭展開(kāi)變得更為簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確、實(shí)用。

1. 展開(kāi)實(shí)例

圖1為漸縮彎頭平面圖，彎頭由2個(gè)端節(jié)和3個(gè)中間節(jié)組成，其兩端口直徑D=600mm，d=360mm，彎頭彎曲中心線半徑為R=600mm，兩端口平面夾角為100°，節(jié)數(shù)為5，中間節(jié)夾角為25°，兩個(gè)端節(jié)夾角為12.5°，錐節(jié)錐角為12.87°。求作該漸縮彎頭展開(kāi)圖。

2. 展開(kāi)分析

漸縮彎頭是由錐度相同的不同錐段組成。要展開(kāi)漸縮彎頭，首先求出漸縮彎頭各錐段素線實(shí)長(zhǎng)，而要求出各錐段素線實(shí)長(zhǎng)，需要知道各錐段間截交線的實(shí)際形狀尺寸。利用SolidWorks中鈑金放樣功能進(jìn)行展開(kāi)放樣。根據(jù)這一思路，通過(guò)拉伸建模來(lái)獲取相應(yīng)錐間截交線，完成漸縮彎頭展開(kāi)。

3. 展開(kāi)過(guò)程

（1）繪制漸縮彎頭平面圖 打開(kāi)SolidWorks軟件新建零件，按圖1在上視圖基準(zhǔn)面中草繪漸縮彎頭平面圖，如圖2所示。為便于下文敘述，各段錐管間截交線依次標(biāo)記為B1、B2、B3、B4，小端端口線標(biāo)記為B5，大端端線水平。由截交線B1、B2、B3內(nèi)端點(diǎn)向相應(yīng)錐段中心線作垂線A1、A2、A3作為輔助線。

（2）繪制輔助圓 單擊特征工具欄中參考幾何體命令，創(chuàng)建垂直于上視圖基準(zhǔn)面，且分別過(guò)垂線A1、A2、A3和彎頭截交線B1、B2、B3、B4及小端端線B5的基準(zhǔn)面A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、B5。

在前視圖基準(zhǔn)面中，以中心線R=600mm圓弧大端端點(diǎn)為圓心畫R=300mm的圓，在基準(zhǔn)面A1、A2、A3中，分別以相應(yīng)垂線段A1、A2、A3長(zhǎng)度為半徑，以A1、A2、A3相應(yīng)垂足為圓心畫圓A1、A2、A3，在基準(zhǔn)面B5中以中心線R=600mm圓弧小端端點(diǎn)為圓心畫R=180mm圓。完成后隱藏基準(zhǔn)面A1、A2、A3，結(jié)果如圖3所示。

圖 1

圖 2

圖 3

（3）創(chuàng)建拉伸特征 單擊工具欄中拉伸特征按鈕，選擇圓R，方向1中選擇成形到一面，平面選擇基準(zhǔn)面B1，勾選拔模角度，輸入12.87/2=6.435，其他保持默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定”按鈕，退出，完成拉伸特征R的創(chuàng)建。 同樣，選擇圓A1、A2、A3，創(chuàng)建到基準(zhǔn)面B2、B3、B4拉伸特征A1、A2、A3，結(jié)果如圖4所示。

（4）各錐段截交線提取 選擇拉伸特征1大端端面為基準(zhǔn)面草繪，單擊選擇該端面輪廓，單擊轉(zhuǎn)換實(shí)體引用按鈕，完成大端輪廓R'創(chuàng)建。再選擇拉伸特征1小端端面為基準(zhǔn)面草繪，單擊選擇該端面輪廓，單擊轉(zhuǎn)換實(shí)體引用按鈕，完成錐段1與錐段2截交線B1'的提取。同樣，依次以拉伸特征A1、A2、A3小端端面為基準(zhǔn)面，選擇相應(yīng)端面輪廓，單擊轉(zhuǎn)換實(shí)體引用按鈕分別提取錐段間截交線B2'、B3'、B4'。完成后將拉伸特征及基準(zhǔn)面隱藏，結(jié)果如圖5所示。

（5）創(chuàng)建鈑金放樣特征 單擊工具欄中鈑金放樣特征按鈕，在彈出對(duì)話框中選擇輪廓為R'、B1'，厚度輸入0.1mm，單擊“確定”按鈕，退出，完成漸縮彎頭第一端節(jié)鈑金放樣特征的創(chuàng)建。同樣，單擊工具欄中鈑金放樣特征按鈕，次依選擇B1'、B2'、B2'、B3'、B3'、B4'、B4'、B5。完成整個(gè)漸縮彎頭鈑金放樣特征的創(chuàng)建，結(jié)果如圖6所示。注意在用于創(chuàng)建鈑金特征草圖的一側(cè)留一微小切口。

4. 漸縮彎頭展開(kāi)

在漸縮彎頭鈑金放樣特征創(chuàng)建過(guò)程中，SolidWorks自動(dòng)創(chuàng)建平板型式。漸縮彎頭展開(kāi)只需在特征管理器中右擊所需展開(kāi)節(jié)，在彈出菜單中選擇解壓縮，即可得到所需展開(kāi)圖。整個(gè)漸縮彎頭展開(kāi)也只需依次右擊漸縮彎頭各節(jié)平板形式并解壓縮即可完成。

需要指出的是，在一個(gè)文件中一次只能顯示漸縮彎頭一個(gè)節(jié)的平板形式展開(kāi)。若同時(shí)顯示所有節(jié)展開(kāi)，需將展圖依次成工程圖或輸出到其他二維軟件（如AUTOCAD）中，然后拼接起來(lái)，組成漸縮彎頭全部錐段的整體平面展開(kāi)圖。然后根據(jù)需要進(jìn)行等分，標(biāo)注相應(yīng)尺寸后用于工程制作。本例展開(kāi)后如圖7所示。

圖 4

圖 5

圖 6

圖 7

5. 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)漸縮彎頭各段錐度相同這一特點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)建輔助基準(zhǔn)面建立拉伸特征辦法，獲取漸縮彎頭節(jié)間截交線，直接進(jìn)行漸縮彎頭鈑金建模與展開(kāi)，從而擺脫對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的依賴，使?jié)u縮彎頭展開(kāi)變得更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、實(shí)用。應(yīng)當(dāng)指出，本方法不僅適用于漸縮彎頭展開(kāi)，同樣適用于各種類似管件展開(kāi)，從而可有效簡(jiǎn)化放樣操作，方便工程應(yīng)用。