proe鈑金件的四岔管分析設(shè)計

2013-08-14 by:廣州SolidworksUGCatia培訓(xùn)中心來源:仿真在線

0 引言

鈑金產(chǎn)品生產(chǎn)在大多數(shù)中小型企業(yè)都有的,鈑金產(chǎn)品生產(chǎn)簡單,利潤較高。但由于鈑金的生產(chǎn)下料用圖難以表達(dá),且大多proe鈑金書籍都很少有關(guān)于四岔管的設(shè)計、展開和創(chuàng)建工程圖的分析介紹。而且四岔管相貫線復(fù)雜,要在已知相貫線的情況下才能用三角形展開法或用放射線法展開,且圓錐管制件大都是經(jīng)過斜截,因而上下口不是圓而是橢圓,故傳統(tǒng)的三角形展開法很難畫出尺寸大、精度高的生產(chǎn)下料圖。對于一個零件高達(dá)4m、焊接后高達(dá)6m的四岔管,用三角形展開法或用放射線法展開所造成的誤差是不可忽視的,然而用proe的鈑金設(shè)計卻可以畫出精度較高的生產(chǎn)用圖,proe的鈑金設(shè)計節(jié)省了大量的人力、物力、財力,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,保證下料精確,降低了廢品率,提高了企業(yè)的市場競爭力。

本研究主要探討基于proe鈑金件的四岔管分析設(shè)計。

1 proengineer鈑金模塊簡介

proengineer是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation,縮寫PTC)推出的大型工程技術(shù)軟件,其中proe的鈑金模塊為用戶設(shè)計鈑金零件提供了一種解決方案,它不但能夠完成與實(shí)際生產(chǎn)相對應(yīng)的折彎、成型、切割和沖孔等特征的設(shè)計,還能提供鈑金展開,建立止裂槽等一系列具有特色的造型手段。由于強(qiáng)大而完善的功能,proe為專業(yè)人員提供了一個理想的設(shè)計環(huán)境,有力的推動了企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

采用proe進(jìn)行三維造型設(shè)計的過程為:首先根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)來生成三維零件;然后對三維零件進(jìn)行虛擬裝配,裝配完成后進(jìn)行模型分析,最后根據(jù)模型分析結(jié)果確定修改方案。

2 四岔管的二維分析

以下數(shù)據(jù)是由海南金鹿公司提供的四岔管部分工程圖,本研究由此來對四岔管的展開下料進(jìn)行設(shè)計分析,提供的數(shù)據(jù)如圖2所示(注意:因是圓柱與圓錐的斜相交,無法通過二維分析得到相貫線的具體情況,所以相貫線在圖中并未畫出)。

從圖上看四岔管是由3個圓錐和1個圓柱相貫而成,在制造時是分別下料,最后焊合而成,所以應(yīng)分別制作,最后組裝以達(dá)到所需要求。由機(jī)械制圖的立體投影圖知識可知,當(dāng)兩回轉(zhuǎn)體軸線相交且平行于同一投影面并公切于一球時,其相貫線為平面曲線一橢圓,在與兩回轉(zhuǎn)體軸線平行的投影面上,該橢圓的投影積聚成直線。但要注意在圓柱與圓錐斜相交時,二公切線并不落在兩軸線投影的交點(diǎn)上,或用proe三維實(shí)體繪圖也可知,圓柱與圓錐軸線斜交時,它們的相貫線的交點(diǎn)不會落在圓錐或圓的軸線上,所以應(yīng)把四岔管設(shè)計成最合適的情況。

3 四岔管的三維建模設(shè)計分析

由于圓柱與圓錐斜相交時,二公切線并不落在兩軸線上,因而須找出一種最合理的方案來設(shè)計四岔管。在傳統(tǒng)的四岔管設(shè)計制造中,岔管中部會被制造成非圓截面。在非圓截面管中,流體除沿軸向的主流動外,在斷面上還有中心部分朝邊角的二次流動,所以在相同的情況下傳統(tǒng)的岔管制作將會給流體造成較大的阻力。為使它滿足中部為圓截面,減少流體阻力,筆者進(jìn)行了以下的方案設(shè)計。

3.1 方案一

首先以上下同軸的圓和圓錐做旋轉(zhuǎn)命令,在滿足所提供數(shù)據(jù)的情況下,圓柱與圓錐的連接方式為自然連接,得到的三維模型圖如圖3所示,很顯然左側(cè)的圓錐會干涉到右側(cè)的圓錐,這樣在制造時是不允許的,即方案一不合理!

3.2 方案二

同樣,可按方案一的方法設(shè)計方案二,首先以上下同軸的圓和圓錐做旋轉(zhuǎn)命令,在滿足所提供的數(shù)據(jù)情況下,圓柱與圓錐的連接方式為自然連接,斜相交的圓錐用R1700的圓相切過渡后,其得到的三維模型圖,雖然比方案一好,但左側(cè)的圓錐還是干涉到右側(cè)的圓錐,同理方案二不合理!

3.3方案三

同理,以上、下同軸的圓和圓錐做旋轉(zhuǎn)命令,在滿足所提供的數(shù)據(jù)情況下,上圓柱與下圓錐的連接方式為用R1700的圓相切過渡連接,斜相交的圓錐也為R1700的圓相切過渡,得到的三維模型圖,很顯然左側(cè)的圓錐不會干涉到右側(cè)的圓錐,這樣可以滿足制作要求,即方案三最合理可行。

4 對方案三進(jìn)行各部分三維建模和組裝

在建模前,已對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,方案三最適合制造。因四岔管整體是裝配件,所以須對它的各個部分進(jìn)行分別建模,最后進(jìn)行裝配(即焊接),以得到本研究想要的四岔管的三維模型。

首先為四岔管上部建模,用proe實(shí)體命令進(jìn)入三維建模狀態(tài),然后運(yùn)用旋轉(zhuǎn)、實(shí)體鈑金化、加入縫特征等命令,可得到四岔管上部模型。同理可得到四岔管的左、右及下部模型。最后為四岔管中部建模,因中部的空隙為中部公切球旋轉(zhuǎn)去除材料而形成的,筆者采用逆向思維為它建模(即先畫出公切球,在用裝配件中空隙數(shù)據(jù)將它拉伸去除材料),用旋轉(zhuǎn)、拉伸、實(shí)體鈑金化,可得到四岔管中部,最終四岔管的上、下、中和左部的三維模型。

四岔管的虛擬裝配工作室將proe的Assembly模塊的虛擬裝配機(jī)理與實(shí)際裝配經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,在零件實(shí)體模型的主要特征已建立的前提下,進(jìn)行零部件的初步裝配,因四岔管是焊接裝配,筆者通過坐標(biāo)系的約束來進(jìn)行裝配,最后四分管的裝配圖。

5 四岔管各部分零件的展開和工程圖繪制

對四岔管零件進(jìn)行裝配完成后,根據(jù)制造要求將鈑金模型展開,最后制成工程網(wǎng)。通過proe鈑金設(shè)計中的創(chuàng)建展平命令即可將上、下、左和右的模型展開。由于四岔管中部的零件較小,不需要展平,可以直接創(chuàng)建工程圖。根據(jù)生產(chǎn)加工要求,利用proe軟件中工程圖模塊(Drawing)將零件圖和裝配圖生成適當(dāng)?shù)亩S工程圖,并進(jìn)行修改,自動標(biāo)注尺寸,生成明細(xì)欄和標(biāo)題欄,同時通過人工添加修改標(biāo)注。最后對生成的二維工程圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改,得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。本研究利用proe軟件建立的工程圖。

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