淺談基于Inventor天圓地方變形管接頭鈑金設計

胡少夫 李海勝

摘 要：隨著國家“中國制造2025”計劃的實施，提升工業信息化水平，改進制造工藝，提高綠色制造水平。為了掌握其鈑金設計相關知識，本文主要依托Inventor討論天圓地方變形管接頭鈑金設計，拋磚引玉，以使學習者獲得觸類旁通、融會貫通的學習效果。

關鍵詞：鈑金放樣 鈑金展開 中性層 K-因子

基于Inventor平臺天圓地方變形管接頭鈑金設計是指依托軟件系統提供的工具完成天圓地方變形管接頭鈑金實體、參數設定及鈑金展開及原始比例圖紙輸出，為后續鈑金板料放樣及加工打下基礎。其大大減少了復雜的設計工藝計算，提升設計效率、提高生產效率、提升工業信息化和綠色制造水平。

1. Inventor鈑金設計平臺介紹

Inventor鈑金設計平臺是美國Autodesk公司專門為鈑金設計設計的一款機械設計軟件，其功能含有鈑金放樣、鈑金展開、圖紙輸出等功能。其中鈑金放樣是指根據設計要求進行鈑金實體造型，是鈑金設計的基礎；鈑金展開是指將分割后的鈑金放樣零件進行表達，其能直觀形象地表示出折彎線，為后續鈑金件圖樣的輸出和折彎加工打下基礎。

2.天圓地方變形管接頭鈑金設計

鈑金模塊在Inventor中是獨立的模塊，在新建零件過程中，選定Sheet Metal.ipt作為模版，根據天圓地方零件圖要求完成其鈑金實體造型，其主要過程為：①繪制零件草圖 需要注意的是此草圖含有2個圖層草圖：□100x100、Φ80；

②進入鈑金設計主界面進行鈑金放樣參數設定，如圖2：

【鈑金規則】項主要用于設置板料厚度，根據零件技術要求厚度為2mm；

【材料】項主要用于設置板材材料，材料為低碳鋼；

【展開規則】項主要用于設置展開因子K值，這是鈑金設計最為關鍵的步驟。在完成設置之前我們必須了解中性層及K-因子的概念。

在折彎變形過程中，鈑金零件的折彎圓角內側材料被壓縮、外側材料被拉伸，而圖3中的中心線表示的區域在折彎過程保持不變形，此層稱為材料的中性層。鈑金中性層不變形，也就是說處于折彎區域的中性層圓弧的長度在其彎曲和展平狀態下都是相同，所以BA（折彎補償）等于中性層的圓弧的長度。其展開長度計算公式如下： BA =2* PI*（R + t）*（a/360），令K-因子為鈑金中性層厚度t與整體厚度T的比值，可以得出： BA =PI*（R + K*T）*a/180。

可見，隨著K-因子的不同設置，折彎的展開長度將有所不同。 根據材料和具體鈑金設計規則的不同，可改變K系數到合適的值，以便能在展開后得到比較準確的長度。對于鋼材，我國的常用的K-因子參數如表1。對于Inventor默認的情況，折彎半徑/厚度=1.0，而K=0.44。

根據零件圖要求，天圓地方的折彎半徑為2mm，折彎半徑/厚度=1.0，根據表1可知K-因子為0.44。

③實體造型

點擊【鈑金放樣】進入鈑金實體造型設置界面，如圖4所示：

【輸出】項中選擇“折彎成形”方式，【鑲嵌面控制】選擇“A弦公差”方式，輸入值為0.5mm。鈑金放樣效果如圖5所示。

④創建展開工程圖

鈑金放樣后的實體造型為折疊零件模式是不能直接進行創建展開工程圖的，需要按實際加工工藝進行分割后進行創建展開工程圖，按原始1：1的比例，效果如圖6所示。

圖中粗實線為圖形的外輪廓線，細實線為折彎線。將此展開工程圖1：1打印放樣到板材上進行零件加工。至此，天圓地方變形管接頭鈑金設計完成。

3.總結

基于Inventor平臺天圓地方變形管接頭鈑金設計采用了逆向思維設計方法，整個過程簡單明了，節省時間，大大提高了設計效率，同時，軟件自身的參數化實現了設計的實時更新，為后續設計的優化提供了良好的基礎。

參考文獻

[1] 陳伯雄 【InventorR9應用培訓教程—機械設計實戰】

[2] 胡其登 【Solidworks的鈑金設計技術基礎】 機械設計

[3] 果連成 【機械制圖】 中國勞動社會保障出版社