SolidWorks复杂相贯圆锥体钣金下料方法

0 引言

    钣金件在机械制造业中占据着极其重要的地位，需要应用钣金技术的机械产品几乎遍布各行各业，特别是机械，化工，桥梁，建筑等行业。传统钣金下料存在着耗时、计算工作量大、精确度低等缺点，在复杂相贯圆锥体的钣金下料中，这些缺点更加突出。本文利用SolidWorks对复杂的相贯圆锥体进行放样，形成钣金件，展开，具有过程省时、计算量小、精确度高等优点，大大地提高了钣金下料的效率。

1 传统钣金下料方法的原理和不足之处

    对于圆锥台传统钣金下料的方，一般有延长线展开图画法和计算法。前者精确度很低，如果钣金件要求精确，需用后者。虽然后者精确度有所提高，但精确度仍然受到圆周等分点个数的限制，而且会加大计算量。笔者采用第二种方法，首先计算圆锥台展开后的内圆半径r，求解结合线，将小圆锥台8等分，由各等分点分别沿母线方向引直线与大圆锥相交，求出各直线的长度，然后将各点所对应直线的长度，截取到展开图中，即得出小圆锥的展开图。然后，找出交线上和8个等分点对应的点，分别在大圆锥上作水平的圆周线，沿竖直方向作一条直线，记录各圆周线的高度，将各个圆周所对应的点，绘制到展开图中，即得出大圆锥展开图中交线的形状，同理将小圆锥展开，在绘图的过程中要在主视图、俯视图和展开图中不断的寻找点的对应关系，而且，等分点越多，工作量越大，等分点减少时，精度会急剧降低，此外其精度还受到等分点个数的限制。

2 钣金下料三维软件的应用

    随着CAD技术的发展，特别是计算机辅助设计向三维方向上的发展，涌现了许多工程强大的三维绘图软件，例如SolidWorks、UG、Pro／E。这里利用SolidWorks建直钣金件，其方法有三种：

    1)使用钣金工具建立钣金零件
    这种方法利用了钣金工具命令从基体法兰特征开始，直接将零件作为钣金件开始建模。

    2)将实体零件转化为钣合零件
    这种方法是先按照常规的建模方法建立零件，然后将其转化成钣金零件。

    3)将实体零件直接使用【转换到钣金】命令转换为钣金零件。
    本文采用第二种方法对复杂相贯圆锥体进行放样下料。

3 建模过程

    3.1 三维模型的说明

    本文所举钣金件为一个带分嘴的圆锥形的漏斗，如图1所示，大的圆锥台和小圆锥台(分嘴)主轴成45度夹角，而且两个圆锥台的轴线并不相交。用传统的钣金件下料的方法其难度可想而知，不但工作量大，而且精度很难达到要求。

    3.2 使用SolidWorks建模的过程：

    3.2.1 建立三维模型

    首先新建零件草图，单击圆按钮绘制一个圆，给定半径50mm，选择【拉伸】按钮，将圆进行拉伸，给定深度60mm，拔模斜度30deg，选择【参考几何实体】中的【基准面】命令，以圆锥上底面和上底面上的一条直径为基准建立基准面1，与上视基准面之间的夹角为45deg，同理，建立基准面2与原基准面平行，两基准面间距离为70mm，在基准面2上绘制一个小圆，再次进行拉伸，拉伸到大圆锥的表面。

3.2.2抽壳

    选择常用工具栏中的抽壳命令抽壳，点击大圆锥体的上底面和下底面和小圆锥体的下表面。

    3.2.3分割

    选择【插入】中的【特征】，再选择【分割】并选择大圆柱的外表面为切割面，切割后并分别保存，切割后的效果图如图4所示。

    3.2.4 放样展开

    首先选择常用工具栏中的拉伸切除按钮，选择【完全贯穿】，将大圆锥体和小圆锥体分别切开一个1mm的缝隙，选择【插入】、【钣金】、【折弯】命令，选择拉伸切除时与圆锥轴线所在平面共面的一条边线作为固定边线展开，选择折弯半径为lmm，折弯系数K因子选择0.5。

    至此，SolidWorks的操作结束。若采用手工切割的方法下料，可先打印生成一份二维图纸，经裁剪后生成模板，放在钢板上画线后进行下料。若采用数控切割机进行下料，我们就可以把二维图调入MasterCAM中自动编程，生成程序后传给数控切割机进行切剖，切割成形后交于钣金折弯工，按折弯系数折弯即可成形。

4 结果分析

    大圆锥和小圆锥相结合处的孔展开后十分的不规则，同样大圆锥和小圆锥相结合处的边展开后也十分的不规则，如果用传统的钣金下料的方法其难度可想而知．而且，传统的方法其精确度与等分圆周点的个数息息相关，等分点个数较多时，精度高，工作量较大，而等分点个数较少时精确度又很难保证，十分的矛盾。笔者尝试用传统的方法进行此零件的钣金下料，与用SolidWorks对比如下表：

    由此可见：采用SolidWorks软件绘钣金件，成形快、精度高、易得展开图，有较强的实用性。另外，还可以利用其仿真功能，对零件进行各种力学测试，有利于改进我们的产品。

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