1任意节角度90°圆管弯头
图1为任意节角度90°圆管弯头的立体图和投影视图。
圆管直径
φ300,弯头半径R300,弯头由两个端节和三个中间节组成,端节的夹角分别为5°、10°,中间节的夹角分别为20°、25°、30°。
要绘制弯头的平面展开图,必须求出所有五个节的母线实长,整体放样。
图1 任意节角度90°圆管弯头
1.1 弯头各节反向排列形成φ300圆柱体
图2为弯头各节反向排列形成直径为φ300的圆柱体视图。
其中圆柱总高H计算如下:
图2 任意节角度90°圆管弯头反向排列圆柱体视图
H=H1+H2+H3+H4+H5=300tan5°+300*(tan5°+tan20°)+300(tan20°+tan10°)+300(tan10°+tan10°)+300tan10°=482.47
2弯头圆柱体立体造型与求解各节母线长
根据图2,按照以下步骤进行圆柱立体造型,求出各节的母线长。
2.1生成立体圆柱
选择"上视基准面"绘制2D(二维)草图,直径为φ300,"拉伸凸台"生成高度为482.47的立体圆柱,如图3所示。
图3
2.2生成上下轮廓线
按照各节的角度,拉伸切除部分实体,形成端节和中间节的上下轮廓线。
1)"草图绘制"和"3D(三维)草图"分别选择圆柱的上下两面,"转换实体引用"生成φ300两条3D曲线,如图4a所示。
2)选择"前视基准面"、"草图绘制"和"直线"命,绘制和水平线夹角为5。
的直线,如图4b所示,"拉切除"去掉直线以下部分。
3)"草图绘制"和"3D草图"选择步骤2)生成的斜截和"转换实体引用"命令,生成斜截线1,如图4c所示。
4)参照步骤2)和步骤3)分别生成斜截线2、斜截线3和斜截线4,如图5所示。
所生成的斜截线即为端节和中问节的上下轮廓线。
图4 草图绘制
图5 生成斜截线
2.3求出各节的母线实长
1)选择"退出草图"、"参考几何体"、"点"命令,边线选择4,300网柱底圆、均匀分布、数量12,生成12等分圆的点,如图6所示。
2)选择"草图绘制"、"3D草图"和"中心线"命令。
由各等分点向上斜截线1、斜截线2、斜截线3、斜截线4以及圆柱顶圆φ300引垂线,生成端节和中间节的母线,如图6所示,由于图形对称,只绘制出1/2即可。
3)选择"重建模型"和"智能尺寸"命令,测得各等分点处的端节母线长和中间节的母线长(见图6)。
由于图形对称,只测出点9~点3的数值,具体数值见表1。
4)选择主菜单"工具"和"测量"命令,分别选择斜截线1、斜截线2、斜截线3和斜截线4,测得斜截线周长数值分别为944.25、972.93、949.47、949.47,该数值可作为放样时参考。
图6 各节母线长
3 绘制任意节角度90°圆管弯头平面展开图
依据表1的数据,绘制弯头平面展开图,如图7所示。
按照图7,可进行任意节角度90。
圆管弯头各节的平面展开下料。
图7 平面展开下料图
4 圆管弯头造型展开放样步骤
1)根据弯头几何尺寸,使各节反向排列,绘制出弯头的立体圆柱视图。
2)根据立体圆柱视图的几何尺寸,利用SolidWorks实体造型命令,1:1生成弯头各节反向排列的空间轮廓线。
3)利用"参考几何体"中的"点"命令,等分端面圆周若干等份,利用"3D 草图"绘制"中心线"命令,绘制各节母线。
4)退出"3D草图"状态。
用"智能尺寸"命令测得各母线长,分类列表。
5)依据所测各母线实长,绘制弯头各节平面展开图形。
所谓“天圆地方”是管道中常见的钣金构件,也称变径,将圆形截面变成矩形截面见图1。
例如,将风机的矩形出口接入圆形管道,所需的构件。
一般在制作构件之前,需要绘制展开图,根据平面图的投影关系作出实长线,利用实长线做出展开图。
本文介绍的建模方法不但可以得到实体模型,也可以得到展开图所需的实长线。
下面介绍的是通风机的矩形鼓风口360x315毫米与直径300毫米的管路连接时使用的“天圆地方”构件的建模方法。
构件的长度250毫米,建模后可得到展开图所需的实长线,根据实长线绘制展开图。
UGNX的建模方法很多,这只是其中的一种建模方法。
读者可以自己另辟蹊径,采用其他的方法建立模型,一定会有收获。
图1
2、建模
建模的思路:天圆地方构件的表面具有自由形状特征,应当从自由曲面建模入手,通过建立曲线,形成片体,再完成实体模型。
本次建模的曲线为普通曲线。
读者可以应用草图曲线建立模型。
首先建立矩形曲线360x315mm,并在同一平面建立圆曲线直径300mm,变换移动圆曲线,使与矩形曲线在Z方向距离为250mm。
通过网格曲线扫描得到片体,并将片体拉伸实体。
在构件体的上下建立法兰,最终完成整个构件。
2.1绘制空间曲线
首先建立矩形曲线,并在同一平面在建立圆曲线,利用曲线编辑功能中的分割曲线,四等分圆曲线,再三等分1/4曲线,变换移动圆
曲线,使与矩形曲线在Z方向距离为250mm,得到需要连接的曲线点,用直线连接各点,见图2。
图2
2.2网格曲线扫描
通过网格曲线建立片体,就是通过两簇相互交叉的定义线串,创建曲面特征,先选取的一簇定义线串称为主曲线(primary) ,后选取的一簇定义线串为交叉曲线(cross)。
通过网格曲线扫描,得到各个类似三角的片体并将它们拉伸成实体。
操作如下:在插入/下拉菜单中找到/网格曲面/通过曲线网格
注意:使用通过网格曲线扫描形成片体时,必须使用扑捉点工具条上的端点扑捉,将其他扑捉方式关闭,并且首先选择三角形的顶点作为1号主曲线,再选择与顶点相对的曲线作为2号主曲线,同时要
注意软件下方的提示,是否按确定按钮,有时可能需要连续按确定,选择主曲线后再选择交叉曲线,否则可能使扫描失败。
2.3拉伸实体
使用拉伸按钮,拉伸片体,注意拉伸体的方向应该一致,可以通过输入正或负的拉伸厚度值保证方向一致。
见图4
图4
2.4镜像完成整个实体
通过编辑菜单下的变换,将“天圆地方”,通过一条直线镜像另一半,见图5
图1中的其他实体如法兰等可以按其他建模的方法建立。
图5
3、求出展开图所需实长线
利用分析菜单下的测量距离按钮,测量出所要求的展开图的实际尺寸长度,根据实际的尺寸长度就可以绘制展开图。
读者可参考关于展开图形的相关资料。
现在就该构件的制造过程作如下设计:
一,利用《钣金王〉软件对该构件展开放样;得到
如下cad图;
二、手工编辑上面cad展开图,得到如下的三角
板和弧板图;
三、人工气割或者用数控切割机切割得到上图中的
三角板,单台四件;
四、利用《钣金王》软件给出的手工放样数据表对上图中的扇弧形板部分手工放样,单台四件;
也可以利用《钣金王》软件给出的cad图或者数控切割坐标数据在数控切割机上切割扇弧形板,单台四
件;
五、对扇弧形板再做如下处理;先均等份划出将来的折弯楞线,再划出弧形板上下分开的切割线;各对应点用不同高低的形状作出来对应的标记
标记;
六、人工气割把扇弧形板切割开一分为二,如下图;
七、压制折弯弧形板
在数控折弯机或者压力机上对弧形板折弯成形,利用《钣金王》软件给出的每条折弯楞线对应的折弯角度,很容易保证上下两块弧板折弯角度和形状最终匹配一致,尤其是数控折弯机分别输入每个折弯楞线对应的折弯角度和回弹角,就特别容易保证,如果只有压力机或普通折弯机,那么可以利用量角器和《钣金王》软件给出的每条折弯楞线对应的折弯角
度,来保证上下两块弧板折弯角度和形状最终匹配一
致。
关于此表的特别说明:这个折弯角度数据表是《钣金王》软件独有首创的,专门用来满足数控折弯机成
形需要;
八、人工焊接,首先对弧形板施行点焊对接,检查弧形板尺寸和形状,无误后再与三角板一起对接点焊
成形;
整个构件必须在点焊成形后,检查所有尺寸和形状满足要求后,才能对称分段的施行组焊焊接,组焊过程清渣,组焊前打磨割口;
九、时效去应力处理:一种方法是自然时效,另一种方法是人工振动时效,即人工用榔头不断敲击焊缝
周围
十、除锈防腐涂漆处理;。