基于SolidWorks的偏心異徑管接頭展開放樣

段彪王+趙斌+張成

摘 要：偏心異徑管接頭在實際生產制造中，展開放樣圖的精確程度是決定最終成品管接頭質量的重要因素之一。本文對常用的偏心異徑接管的展開放樣方法進行了對比，介紹了利用SolidWorks中的鈑金放樣功能對偏心異徑管接頭進行三維建模，完成偏心異徑接管展開放樣的過程，并與作圖法的展開放樣圖進行了結果對比分析。

關鍵詞：偏心異徑管接頭；SolidWorks；放樣

1 概述

偏心異徑管接頭（俗稱偏心大小頭）是常見的化工管件之一，廣泛應用在石油化工、壓力容器等行業。在管道工程中常用于連接安裝在同一基準面的不同直徑的管道。異徑管接頭可使用棒材、管材、板材、鍛件、鑄件及型材等多種材料，通過切削加工、擠壓、沖壓、焊接、鑄造或鍛造等多種加工方法制作[1]。

接管直徑相差較小的異徑管接頭，通常采用沖壓、推制、切削加工成型；而接管直徑相差較大的異徑管接頭，通常采用板材卷焊的制造工藝。當異徑管接頭采用卷焊工藝制造時，首先需要做出平面展開圖，然后才能進行下料卷制等后續加工。展開圖形的正確與否對管件精確程度與質量起著重要的作用，精確的展開放樣方法，不僅能夠提高工作效率和產品質量，而且可以節省材料，降低制造成本。

2 偏心異徑管接頭的放樣方法

異徑管接頭的展開放樣，傳統的方法有作圖法、計算法以及在計算法基礎上產生的系數法[2]。傳統的放樣方法，適用于簡單的、精度要求不高的管件。傳統的放樣展開圖繪制時計算量大、步驟繁瑣，且制成的管件精確度難以保證。隨著計算機輔助設計技術的快速發展，專業的制圖、鈑金放樣軟件在實際生產中得到了越來越多的應用。

SolidWorks軟件是一款基于Windows系統開發的機械設計三維軟件。SolidWorks能夠為工程師提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤并提高產品質量[3]。在精度要求高、結構復雜的鈑金放樣中SolidWroks等軟件得到了廣泛的應用。借助SolidWorks軟件中的鈑金功能，能夠方便快速對精度要求高、結構復雜的管件進行展開放樣。

3 放樣實例

本文以實際生產的DN350×150Ⅰ-12.0WR（EC）偏心異徑管接頭為例（見圖1，根據經驗直邊段長度取值40mm，弧度取值R80mm，兩端各留10mm后續加工余量。模壓變徑前的偏心椎體如圖2所示。），利用SolidWorks軟件完成偏心錐體的展開放樣流程如下：

（1）在上視基準面繪制偏心椎體大端外圓Ф393.06mm；大端外圓最低點與原點重合，在最低點裁剪焊縫缺口2mm。

（2）創建偏心椎體小端所在基準面（該基準面與上視基準面的距離就是偏心錐體的高度），在該基準面上繪制偏心錐體小端外圓Ф130.84mm；小端外圓最低點與所在平面的原點重合，在最低點裁剪焊縫缺口2mm（圖3）。

（3）選擇鈑金工具中的放樣折彎工具，在輪廓中選擇之前繪制的繪制偏心錐體的大端外圓草圖與小端外圓草圖，輸入厚度12mm，厚度方向反向設置，偏心錐體建模完成（圖4）。

（4）在左側設計樹中點擊平板型后解除壓縮，完成偏心椎體的放樣（圖5）。

4 放樣結果的對比及差異分析

將SolidWorks放樣圖（細黑線）與傳統作圖法的放樣圖（粗紅線）進行對比，兩者的差異如局部視圖所示：

由局部視圖可見，SolidWorks放樣圖在展長方向比作圖法要長1.8mm，在寬度方向比作圖法窄0.678mm。這些尺寸偏差產生的主要原因來于SolidWorks放樣與作圖法放樣的模型構建上的不同（圖8、圖9）。

由圖8、圖9可見SolidWorks模型在錐體斜邊上的厚度方向與錐體表面是垂直的（更符合實際情況），而作圖法放樣模型在錐體斜邊上的厚度方向與錐體表面不垂直，SolidWorks錐體模型小端比作圖法理論模型小端中性層直徑大，周長更長，長度方向也比作圖法窄。所以SolidWorks展開圖與作圖法展開圖存在一定差異，而SolidWorks展開圖更符合實際情況。

5 結束語

由上述放樣過程可見，相對傳統的放樣方法，SolidWorks展開放樣快捷、簡單、高效、準確。尤其在結構復雜的管件展開放樣方面， SolidWorks優勢更為明顯。且與專業的鈑金放樣軟件相比，SolidWorks展開放樣可輸出為多種格式，便于后續數控切割下料，是一種比較先進的放樣方法。

參考文獻

[1]左傳付，王志宏，葉蕭然.薄壁異徑接頭管件擴徑成形方法[J].金屬加工（熱加工），2008，11：50-52.

[2]劉萍華.基于SOLIDWORKS的鈑金件立體展開放樣[J].現代制造工程，2007，NO.32510：61-64.

[3]史川山.SOLIDWORKS鈑金放樣在實際工作中的應用[J].CAD/CAM與制造業信息化，2013，NO.22109：50-53.