牛角彎頭三維CAD展開放樣.doc

牛角彎頭三維 CAD 展開放樣劉萍華(北方民族大學(xué) ,銀川 750021 )摘要 :介紹牛角彎頭 (或稱圓錐管彎頭 )三維展開放樣新方法 ,即利用三維 CAD So lidW o rk s系統(tǒng)軟件進(jìn)行牛角彎頭展開放樣 。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圓錐臺(tái)的立體線架圖 ,然后由計(jì)算機(jī)快速測(cè)量出各 節(jié)圓錐管的母線實(shí)長(zhǎng) ,進(jìn)而進(jìn)行整體平面展開。該方法突破了傳統(tǒng)的放樣模式 ,步驟簡(jiǎn)單 、快捷 ,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確 、可靠 ,大大優(yōu) 于傳統(tǒng)的“作圖法 ”、“計(jì)算法 ”,是對(duì)傳統(tǒng)放樣模式的技術(shù)提升 ,是牛角彎頭展開放樣準(zhǔn)確 、簡(jiǎn)單化的有效途徑 。該方法 提高了彎頭的放樣質(zhì)量和效率 ,具有實(shí)際使用價(jià)值 。關(guān)鍵詞 : 2D 草圖 ; 3D 草圖 ;實(shí)體造型 ;智能標(biāo)注 ;牛角彎頭中圖分類號(hào) : TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 文章編號(hào) : 16713133 ( 2008) 12 0058 04Bu ll horn e lbow three2d im en s iona l CAD deve lopm en t lof t in gL iu P ing2hua(No rth U n ive rsity fo r N a tiona litie s, Yinchuan 750021 , CHN )A b stra c t: Give s a new m e thod of bu ll ho rn e lbow ( con ica l tube e lbow) th ree2d im en siona l deve lopm en t lofting fo r the reade r, nam e2 ly, the u se of th ree2d im en siona l CAD So lidW o rk s system softwa re fo r bu ll ho rn e lbow deve lopm en t lofting the techn ica l m ean s. Tha t m ean s u se of th ree2d im en siona l CAD softwa re qu ick ly gene ra reve rse to a rrangem en t ste reo line grap h of the e lbow, then the comp u te r qu ick ly m ea su re s ou t each bu s con ica l tube rea l long, then the m e thod of d raw ing p lane s deve lopm en t grap h. Tha t m e th2 od ha s b reak th rough trad itiona l lofting mode l. Th is m e thod e lbow lofting qua lity and effic iency tu rb ine gu ide van s, have p rac tica l u sing va lue, so it can be a refe rence fo r the p eop le conce rned.Key word s: 2D ke tch; 3D ke tch; So lid mode ling; In te lligen t d im en sion; B u ll ho rn e lbow優(yōu)于傳統(tǒng)放樣模式的一種新的 、高效的展開放樣方法 。依此類推 , 讀者參照其過程 , 可以完成實(shí)際工作 中各種尺寸 、各種角度的牛角彎頭的展開放樣。0 引言牛角彎頭或稱圓錐管彎頭是指由多節(jié)圓錐管節(jié) 組成、有彎曲半徑的旋轉(zhuǎn)體彎頭 , 彎頭由于兩端口的 直徑不同 ,因此常稱為牛角彎頭。彎頭由兩個(gè)“端節(jié) ” 和數(shù)個(gè)“中間節(jié) ”組成 ,如圖 1 所示 ,端節(jié)為單面斜截 圓錐管 ,中間節(jié)為雙面斜截圓錐管 。牛角彎頭的展開 放樣是比較復(fù)雜的一種放樣 ,它在鈑金展開放樣領(lǐng)域 占有很重要的地位。牛角彎頭相對(duì)其他圓管彎頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 因此 , 在 實(shí)際工作中 ,牛角彎頭的展開放樣一直是彎頭放樣當(dāng) 中難度最大的一種放樣 。隨著三維 CAD 技術(shù)的不斷發(fā)展和 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 開放樣問題成為可能 。本文以 90 牛角彎頭為例 ,闡述了三維 CAD 展開放樣過程 ,步驟簡(jiǎn)單清晰 ,所求得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠 ,是1 問題的提出圖 1為 90 圓管牛角彎頭的立體圖和投影視圖 ,圓管大端直徑 420, 小端直徑 300, 彎頭半徑 R 350,彎頭由兩個(gè)端節(jié)和三個(gè)中間節(jié)組成 , 端節(jié)的夾角為11125 , 中間節(jié)夾角為 2215 , 由于圓錐的特點(diǎn) , 因此 , 從圖 1 投影視圖中可以看出各節(jié)的交線和通過 R 350 圓心的角 等 分 線 是 不 相 同 的 , 這 一 點(diǎn) 和 圓 管 彎 頭 不同。根據(jù)彎頭的已知條件 , 彎頭半徑 , 兩端口直徑 , 節(jié) 數(shù)及等分角度 , 通過繪制圖 1 投影圖可以確定各節(jié)的交線 , 即可以得到各節(jié)的最短和最長(zhǎng)母線 , 如 : 端節(jié) 1 的最短母線為 51166, 最長(zhǎng)母線為 131176, 其他各節(jié)數(shù) 值見圖 2 (圖 1的繪制過程略 ) 。2 彎頭各節(jié)反向排列形成小端 300 和大端 420 的圓錐臺(tái)圖 2為彎頭各節(jié)反向排列形成的圓錐臺(tái) ,底端直徑 為 420,頂端直徑為 300, 總高為 H, 由于中間節(jié)的角度是端節(jié)角度的 2 倍 , 所以 H = 2H1 + 3H2 = 2H1 + 3 2H1 = 8H1 = 8 350 tan11125= 8 69162 = 556195。從圖 2中看出 : A 為圓錐總高 , P1 為頂端 300 平 面展開半徑 , P 為底端 420 平面展開半徑。3 利用 So l idW ork s軟件進(jìn)行圓錐臺(tái)立體造型并求出各節(jié)母線長(zhǎng)根據(jù)圖 2 ,按照以下步驟進(jìn)行圓錐臺(tái)立體造型 ,求出各節(jié)的母線長(zhǎng)。1 )“前視基準(zhǔn)面 ”繪制直角梯形 ,“旋轉(zhuǎn)凸臺(tái) ”生成 圓錐臺(tái)體 ,如圖 3所示。2 )生成 300、420兩條 3D 曲線并 12等分?！安輬D繪制 ”和“3D 草圖 ”分別選擇圓錐臺(tái)的上下 兩面 ,“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用 ”命令 ,生成 300、420 兩條 3D曲線。選擇“退出草圖 ”和“參考幾何體 ”以及“點(diǎn) ”命 令 ,邊線分別選擇 300、420 兩條 3D 曲線 , 均勻分 布 ,生成 12等分的點(diǎn) ,如圖 4所示。圖 190 牛角彎頭圖 3 生成圓錐臺(tái)體圖 4 12點(diǎn)均分3 )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)的上下輪廓線和母線。( 1 )選用“前視基準(zhǔn)面 ”、“草圖繪制 ”和“直線 ”命 令 ,繪制端節(jié) 1 的截面投影直線 ,“拉伸切除 ”去掉直 線以下部分 ,如圖 5所示。(2)采用“草圖繪制 ”和“3D 草圖 ”命令選擇斜截面 ,選用“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用 ”命令 ,生成斜截線 1,如圖 6所示。圖 2 90牛角彎頭各節(jié)反向排列圓錐臺(tái)欲繪制圖 1 ( 90 牛角彎頭 )的平面展開圖形 ,必須求出兩個(gè)端節(jié) 、三個(gè)中間節(jié)各等分點(diǎn)的母線實(shí)長(zhǎng) , 整( 3 )由圓周線 300的等分點(diǎn)向圓周線 420的對(duì)應(yīng)點(diǎn)引 3D 草圖直線 ,如圖 6所示。等分點(diǎn)處的端節(jié)母線長(zhǎng)和中間節(jié)的母線長(zhǎng) 。由于圖形對(duì)稱只測(cè)出 1 /2 點(diǎn)的數(shù)值 ,見表 1。圖 5 “拉伸切除 ”示意圖 6 生成斜截線( 4 )選擇“剪裁實(shí)體 ”命令 ,裁掉斜截線 1 以上部分 ,剩下部分的長(zhǎng)度即為端節(jié) 1等分點(diǎn)的母線長(zhǎng)度 。4 )繪制所有端節(jié)和中間節(jié)的母線 ,并求出其長(zhǎng)度 。( 1 )按照上述步驟 3 ) ,可得到其余端節(jié)和中間節(jié) 的母線長(zhǎng) ,如圖 7所示。(2 )選擇“重建模型 ”和“智能尺寸 ”命令 ,測(cè)得各圖 7 90 牛角彎頭各節(jié)母線長(zhǎng)表 1 90牛角彎頭各節(jié)母線實(shí)長(zhǎng)及斜截線長(zhǎng)度數(shù)據(jù)點(diǎn) 9 處點(diǎn) 10 處點(diǎn) 11 處點(diǎn) 12 處點(diǎn) 1 處點(diǎn) 2 處點(diǎn) 3 處端節(jié) 1 母線實(shí)長(zhǎng)中間節(jié) 1 母線實(shí)長(zhǎng) 中間節(jié) 2 母線實(shí)長(zhǎng) 中間節(jié) 3 母線實(shí)長(zhǎng) 端節(jié) 2 母線實(shí)長(zhǎng) 斜截線 1 實(shí)長(zhǎng) 斜截線 2 實(shí)長(zhǎng) 斜截線 3 實(shí)長(zhǎng)斜截線 4 實(shí)長(zhǎng)5116621515767124203172212691921175185108117898717157124205121761771941932610172134176194102181711013710892157138137138137138138521491121379918317319710517768122126167116320010781191791961311766113209163731188413選擇主菜單“工具 ”和“測(cè)量 ”命令 ,分別選擇斜截線 1、2、3、4 , 測(cè) 得 的 斜 截 線 數(shù) 值 分 別 為 1269192、1175185、1081178、987171 ,該數(shù)值可作為放樣時(shí)參考 ,見表 1。4 草圖繪制根據(jù)圖 2可知 ,圓錐臺(tái)的展開放樣 ,必須求出頂端300平面展開半徑 P1 , 底端 420 平面展開半徑 P 和 平面展開角 。按照傳統(tǒng)的計(jì)算方法 , 可以采用以下公式進(jìn)行 計(jì)算。A = 420H / ( 420 - 300 )P1 = 300 P / 420 = 180 420 / P為了充分利用 So lidW o rk s軟件的功能 ,這里不采 用上述公式計(jì)算 ,而是采用 So lidW o rk s軟件通過繪制2D 草圖求出上述各尺寸。411 求出 P1 、P 及 A1 )選擇“前視基準(zhǔn)面 ”和“草圖繪制 ”命令 , 繪制圖8所示梯形 OB CD , 延長(zhǎng) D C 和 OB 相交于點(diǎn) A 。2 ) “智 能 尺 寸 ”標(biāo) 注 OA、AC、AD , 求 出 A =1949133, P1 = 1400143, P = 1960160。412 求展開角 1 )選擇“前視基準(zhǔn)面 ”、“草圖繪制 ”和“圓弧 ”命 令 , 以坐標(biāo)原點(diǎn) O 為中心 , 點(diǎn) A 為起點(diǎn) , 點(diǎn) B 為終點(diǎn)繪2A+ 2102P =2 )選擇“智能尺寸 ”命令 , OA 標(biāo)注為 1960160,A B弧長(zhǎng)標(biāo)注為 1319147。繪制出的圓錐展開扇形如 圖 9 所示 。3 )采用“退出草圖 ”和“智能尺寸 ”命令 , 選擇直線OA 、OB 測(cè)得其夾角 = 38156 , 如圖 10所示 。圖 11 90 牛角彎頭平面展開下料圖6 結(jié)語綜上所述 , 可以看出利用三維 CAD So lidW o rk s軟 件對(duì)牛角彎頭進(jìn)行立體放樣簡(jiǎn)單快捷 ,只要掌握軟件 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 ”,就可準(zhǔn)確地計(jì)算出母線長(zhǎng)度。利用傳統(tǒng)的計(jì)算 法或利用 So lidW o rk s軟件 2D 草圖繪制命令 , 求出圓 錐展開所需要的展開半徑和展開角 ,即可繪制出彎頭 平面展開下料圖。對(duì)于彎頭類構(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 。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 ,是值得推廣、應(yīng) 用的一種新的立體放樣模式。圖 8 圓錐各尺寸草圖參 考 文 獻(xiàn) : 1 翟洪緒. 鈑金展開計(jì)算法 M . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版 社 , 2005. 2 魏崢. So lidwo rk s2005 基礎(chǔ)教程與上機(jī)指導(dǎo) M . 北 京 :清華大學(xué)出版社 , 2005. 3 劉萍華. 異徑偏心斜交三通 CAD 展開放樣新方法 J . 現(xiàn)代制造工程 , 2008 ( 5 ) . 4 劉萍華. 圓管彎頭 CAD 展開放樣新方法 J . 現(xiàn)代制 造工