摘要：针对传统的“作图法”和“计算法”的不足，主要介绍了利用 SolidWorks 三维软件进行建模 - 展开的新方法，实现了空间异构件的准确化、快速化建模 - 展开及切割下落料，提高了其工作效率和落料的准确性与精度。

关键词：空间异构件； SolidWorks ；钣金模块；建模 - 展开；数控切割

The Expansion and Cutting Method for Different Components in Axial-flow Casing Space Using Solid works Software

Abstract: According to the shortcomings of traditional “mapping method”and “calculating　method”, this paper has mainly introduced a new method for the modeling-expansion using 3D software of SolidWorks. The accurate and rapid modeling-expansion and the cutting & blanking of different components of space are realized. It has improved the working efficiency and the accuracy and precision of blanking.

Key words: different component of space; SolidWorks; sheet metal module; modeling-expansion; numerical control cutting

0 　引言

　　在产品的生产制造中，结构零件的切割下料方法采用传统的“作图法”和“计算法”，这种方法已经远远落后于现代三维软件进行建模 - 展开的新方法。通过 SolidWorks 钣金模块对空间异构件进行实体建模，然后根据钣金构件可以展开的特性，对空间异构件进行平面展开，形成可标注的工程图，最后转换成切割机的识别编码，进而实现数控切割。

1 空间异构件结构与特点

　　U形管和侧板等空间异构件是轴流压缩机中的关键重点零件。U形管是由两段相切的弧线组合形成的开口对称立体构件，形如倒置的“U”字，故称U形管。其结构件的特点是X轴方向两端口的平面需要成一定角度a ，平行于X轴的上方母线长度最大，沿着Y轴方向母线长度逐渐递减，平行于X轴的下方母线长度最短；此外，结合产品设计结构的需要，中间各节U形管为整管，两端节为U形管的一半。

　　侧板是轴流压缩机中连接U形管与端法兰的过渡空间异构件，它是由若干不同锥度、不同长度的锥体母线组合而成，上、下端接口处的结合线为平面结构，其特点是结构复杂，开式立体。图1与图2分别是U形管与侧板的二维平面实例结构。

　　对于这两个部件应用传统的“作图法“或“计算法”进行展开是完全可以实现的，但是传统的方法比较繁琐且精度不高。

2 空间异构件的展开计算

　　基于以上两种空间构件的结构特点，利用 SolidWorks 三维绘图软件的钣金功能模块，完全可以实现建模 - 展开的新工艺方法。因为U形管和侧板空间异构件的板材较厚（δ=25～30mm），并且异构件相连对口处存在焊接坡口（单边30°）。所以在建模 - 展开前，必须进行合理有效的计算展开与板厚处理，确定U形管与侧板的展开中性层[2]和消除板厚干涉[3] 。弯曲零件的中性层随相对弯曲率的变化而定，即与相对弯曲变化率K=R/t有关，其中R为弯曲异构件实际的最小弯曲半径，t为弯曲异构件的板材厚度。由于U形管、侧板空间异构件的相对弯曲变化率K=R/t≥5，由此确定以上两种异构件以板材的中性层为基准进行展开，进而确定实体建模草图的图形。由于U形管、侧板空间异构件板材较厚且存在单边焊接坡口（外）的具体要求，在空间异构件展开前后必须进行板厚处理，彻底消除板厚干涉，保证展开的平面结构更加合理科学、准确无误。

3 空间异构件的实体建模（ U 形管建模）

　　（1）新建“零件”，绘制“草图1 ”，选择“前视基准面”、“草图绘制（2D草图）”，以图1中U形管的二维平面结构剖视图中性层尺寸为准，分别绘制两段不同曲率、不同角度的相切圆弧，具体尺寸见图 3 。

　　（2）选择“钣金”、“基体-法兰/薄片”，以垂直于草图平面轴线为拉伸方向，正反双向：即方向1与方向2，在“D1”与“D2”标题框内输入给定深度，其数值为 300.00mm（≥255,安徽负压风机.6mm），保证U形管宽度足够后序截取，在钣金参数下“T1” 标题框内输入钣金厚度，其数值为 0.05mm ，进而拉伸得到U型管钣金立体图形，见图4。

　　（3）选择“基准面”，分别过直线A，且与“前视基准面”相交形成11.25°，作“基准面 l”、“基准面2”，并且以“基准面l”、“基准面2”切除 - 截取U型管立体结构，形成满足两端口的平面互成22,水帘风机.5°夹角的U型管钣金立体结构，见图5。

　　（4）根据SolidWorks中钣金构件可以展开的特性，选择“展开”，以U形管开口任意端边厚度所在平面为固定面,河北屋顶风机，即展开平面，使U形管不同曲率的折弯曲面在固定面内进行展开，获得U形管平面展开图形，见图6。保存，命名为“U形管”。

　　由此同理，参考实例U形管的建模-展开步骤的具体要求，结合图2中实例侧板的结构与尺寸，亦可以顺利建立侧板的钣金立体结构以及通过展开获得平面结构，保存，命名为“侧板”。

4 工程图转换与板厚干涉处理

　　分别在U形管与侧板的“平板形式”结构模型的窗口下，选择“从零件/装配体制作工程图”，将“平板形式”视图图形拖拽至工程图纸中，单击“平板形式”视图图形，在“使用自定义比例”选择标题栏中确定比例系数为 1:1 ，生成工程图，并且按照图7要求进行有效尺寸标注，通过另存文件将其转化成数控切割所能识别的“.dwg”图形格式，保存，命名为“U形管展开图”，见图7。同理，依次方法亦可获得“侧板展开图”。

　　在厚板展开过程中为了消除板厚干涉现象，必须进行合理的、有效的板厚处理。其目的是保证零件（U形管）的展开更加准确，进一步保证后序的拼装工作顺利进行。对于U形管的展开也不例外，倘若在U形管展开过程不能进行有效的板厚处理，得到的U形管展开图形是不准确的，很难保证该零件的生产制造质量与精度。

　　对于U形管来说，其展开过程是通过中性层尺寸进行建模-展开实现的，完全符合展开的原理。在展开后如何进行有效板厚处理，才是U形管展开图形准确无误的关键。由于各U型管之间对接处要求切割单边30°，钝边2mm的焊接坡口，可以通过图8说明板厚处理的全过程。

　　在图8中，清晰可见U形管中性层线段与钝边定点所在线段（中心线所示线段）的距离之差就是板厚干涉的尺寸，通过测量，具体尺寸为2.1mm（单侧），共相差2.1mm×2=4.2mm，其次，506.2-4.2=502mm，即将U形管按中性层展开的图形在高度方向上（502方向）缩短 4.2mm ，最后，获得图7的“U形管展开图”，并且实践证明该U形管的展开是合理可行的，广泛应用于此类异构件的展开下料中。

5 　结论

　　以上主要介绍了利用三维软件SolidWorks，对于U形管与侧板分别进行建模-展开，根据 SolidWorks软件钣金模块可以进行平面展开的特性，可将U形管与侧板立体钣金结构按照“平板型式”展开，得到平面结构，形成工程图；其次通过有效的板厚处理获得精确的展开图，并且转化成数控切割机所能识别的“.dwg”图形结构；最后通过USB接口，完成切割程序的传输与转换，实现了数控切割，提高了切割的效率与质量。这种利用SolidWorks进行建模-展开、数控下料的方法可以广泛应用于生产实践，对于空间异构件进行快速准确的展开和切割，在实际的生产加工中具有重要意义。

近些年来，由于能源价格不断攀升，节能问题逐渐被政府重视起来，节能环保的产品渐渐走进人们的生活，为了更好的贯彻国家节能政策，为此，建设部颁布了《公共建筑节能设计标准》在标准中提到，我国能源的1/3被用在公共建筑上，而公共建筑的全年能耗中有大约50%--60%消耗于暖通空调工程，由此要满足现行节能标准的要求，暖通空调领域的节能问题显得非常重要。我们向你推荐一种新型的节能环保型风管-----杰尼斯纤维织物布风管。

杰尼斯纤维织物布风管可以从三个方面达到节能环保的目的。

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2.在工程运行阶段，传统的中央空调铁皮风管都存在较大的风阻，而为了弥补这方面所损失的风量，所以相应的增加大设备的功率。杰尼斯纤维织物布风管则可将这方面的风阻降到最低，因为杰尼斯纤维织物布风管采用圆型设计，而在通风管道的选型中，以圆型管道风管为最小风阻，从而大大的达到节能目的

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