基于SolidWorks鈑金放樣及模板生成

王 楊，李 瑞

(秦皇島煙草機械有限責任公司，河北 秦皇島 066004)

鈑金是針對金屬薄板的一種綜合冷加工工藝。鈑金加工是鈑金技術人員需要掌握的關鍵技術。比較規則并且容易建立數學關系的鈑金件可以通過計算法進行展開，但對于比較復雜的難于建立數學關系的鈑金件，常用作圖法來做出展開圖。繁瑣和不準確是它們的弊端。

SolidWorks是一款功能強大的三維輔助設計軟件，其提供的鈑金解決方案，可以形成仿真模型，模擬鈑金件制作過程，并能導出放樣工程圖，可以直接應用于激光切割編程下料。其充分突破了傳統放樣方法的束縛，最大限度的縮短生產周期，降低成本。

本文就以兩個鈑金放樣為例，應用SolidWorks對天圓地方和彎頭進行放樣，并利用方程式生成模板圖形來避免實際生產中完全不必要的重復無用功。

1 天圓地方的展開放樣及模板生成

天圓地方是機械制造中常用的圓方連接管件，其廣泛應用于圓管與方管的連接，這類零件很多都是鈑金放樣下料后用鋼板卷焊工藝制作成型。下面以單偏角雙偏心型天圓地方為例。如圖1所示為板厚為1.5 mm的天方地圓，圓直徑準=150 mm，與底面成20°傾角，圓心距底面高度為200 mm，圓心在底面投影對底面矩形中心水平偏心a=50 mm，豎直偏心b=30 mm，底面矩形水平長度×豎直寬度為400 mm×300 mm。

1.1 建立基準面

以上視基準面為參考，建立偏移距離為200 mm的基準面1，基準面1上編輯草圖，做一條豎直構造線直線L長度任意，然后退出草圖。以基準面1為第一參考，和直線L為第二參考做兩面夾角為20°的基準面2，如圖2所示。

圖1 天圓地方視圖

圖2 基準面的構架

1.2 矩形底草圖繪制

在上視基準面上編輯草圖繪出矩形，要求矩形中心與坐標中心重合，矩形四角倒r=3 mm圓角，并再一側畫出切割縫位置。在右側寬度線上畫圓設置為構造線，如圖3所示。在標注尺寸時，不要定義切割縫圓的豎直位置以便以后尺寸驅動，此時為欠定義。

圖3 矩形底面草圖繪制

1.3 上圓口草圖繪制

在基準面2上編輯草圖，畫準=150 mm的圓，圓心與基準面1上的構造線一端點重合，在與底面矩形切割縫同側垂半徑端點畫半徑為0.5 mm的圓為切割縫，做法與矩形草圖一致。

1.4 圓口及切割縫定位

編輯基準面1上的構造線L草圖1，標注與圓心重合的端點，距坐標中心水平距離50 mm，豎直距離30 mm。編輯底面矩形草圖添加約束使切割縫圓心與頂圓圓心水平。

1.5 建模成型

應用放樣折彎，以圓與矩形為上下面為輪廓，板厚為1.5 mm建模。點擊展開，即得放樣圖紙（如圖4）。正視后右鍵輸出到dxf圖形，即可用于激光切割。

圖4 模型及展開圖

1.6 模板化

solidworks可以通過修改驅動尺寸對圖形進行重建模型，這樣就可以實現對天圓地方的模板化。

雙擊設計樹區域中的草圖1，會看到草圖的尺寸標注，雙擊尺寸線在彈出的修改尺寸下拉菜單中選擇添加方程式(如圖5)，“D1@草圖1”=“圓水平偏移值”，然后再點擊添加，輸入“圓水平偏移值”=50。以此類推，把例如圓心高、角度、矩形長這些方程式全部添加進來。添加完后可以看到方程式列表中出現了直觀的名稱和數值（如圖6），這樣可以很方便的點擊項目然后修改方程式的數值來對我們的圖形進行重新建模，當然修改完尺寸以后一定要記得點擊通常說的“紅綠燈”刷新模型。

圖5 方程式的添加

圖6 方程式列表

2 彎頭的展開放樣及模板生成

等徑直角圓柱彎頭中心半徑R=400 mm，圓管外徑d=200 mm，板厚t=1 mm，兩端口平面夾角α =90°。

2.1 幾何關系分析

生產中這種尺寸的等徑直角圓柱彎頭，一般會考慮分成七段下料。下面我們開始對二維圖紙進行分析以得到其中的幾何關系（如圖7）。

圖7 彎頭幾何圖形分析

兩端口段角度為α=7.5°，中間段角度β=15°把彎頭分為七段。因為每一段要做成直筒型，不難看出各個截面的中心并不全與中心半徑重合，但是中間段的中性面圓心O'到中心O的距離等于中心半徑亦為l=400 mm。

這樣就分析得出首、尾段端面的截面為外徑為d=200 mm的圓，且圓心到中心O的距離為l=400 mm，而中間段的中性面亦然。同時，各段端口截面與各中間段中性面十二平分了90°角，每面之間夾角互為7.5°。幾何關系確定后，用鈑金多實體的方法對彎頭進行整體建模。

2.2 繪制草圖

在上視基準面編輯草圖，繪制任意長豎直構造線L，使構造直線中點與坐標中心O重合。以上視基準面為第一參考和構造直線L為第二參考做夾角為7.5°的11個基準面。在上視基準面繪制以坐標中心為端點的水平構造線段L=400 mm，再以另一端點為圓心的圓準=200 mm，并做切割縫（如圖5所示）。隔段切割縫開口方向一致，在基準面4、8、右視基準面分別繪制與上視基準面一致的草圖。而基準面2、6、10在外側繪制切割縫。

2.3 建模成型

選擇基體法蘭命令，以上視基準面上草圖為輪廓，做成型到基準面1，鈑金厚度為1 mm折彎半徑為1 mm的鈑金模型，折彎半徑的數值涉及到生成建模后各段接口樣式，如填寫0 mm則為板材抹斜緊密配合，如果設置成1 mm則為角接。由于目標彎頭圓管外徑為d=200 mm，這時需要勾選反向。點擊確定生成第一段模型。然后依照上面的方法生成與之相接的中間段模型，這時要勾選方向2，使基準面2上的輪廓分別向基準面1和基準面3生成模型，以此類推。這樣實例要求的等徑直角圓柱彎就建模完成了，如圖8所示。

2.4 模板化

由于在第一個實例中已經詳細的說明了方程式的添加方法來關聯數值，這里就不在進行過多詳細敘述。

圖8 彎頭模型

3 結束語

在日常繪圖中，應仔細體味其中的思路和規律，可以發現有很多工作是完全不需要去重復進行的。方程式也作為一個紐帶，把模板化引入我們的視野，由繁化簡，深入淺出，從而大大縮短了工程周期，在實際生產過程中具有重要的意義

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