proe鈑金件的四岔管分析設計

2013-08-14 by:廣州SolidworksUGCatia培訓中心來源:仿真在線

proe鈑金件的四岔管分析設計

0 引言

鈑金產品生產在大多數中小型企業都有的,鈑金產品生產簡單,利潤較高。但由于鈑金的生產下料用圖難以表達,且大多proe鈑金書籍都很少有關于四岔管的設計、展開和創建工程圖的分析介紹。而且四岔管相貫線復雜,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過斜截,因而上下口不是圓而是橢圓,故傳統的三角形展開法很難畫出尺寸大、精度高的生產下料圖。對于一個零件高達4m、焊接后高達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的鈑金設計卻可以畫出精度較高的生產用圖,proe的鈑金設計節省了大量的人力、物力、財力,提高了產品質量,保證下料精確,降低了廢品率,提高了企業的市場競爭力。

本研究主要探討基于proe鈑金件的四岔管分析設計。

1 proengineer鈑金模塊簡介

proengineer是美國參數技術公司(Parametric Technology Corporation,縮寫PTC)推出的大型工程技術軟件,其中proe的鈑金模塊為用戶設計鈑金零件提供了一種解決方案,它不但能夠完成與實際生產相對應的折彎、成型、切割和沖孔等特征的設計,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。由于強大而完善的功能,proe為專業人員提供了一個理想的設計環境,有力的推動了企業的技術進步。

采用proe進行三維造型設計的過程為:首先根據設計數據來生成三維零件;然后對三維零件進行虛擬裝配,裝配完成后進行模型分析,最后根據模型分析結果確定修改方案。

2 四岔管的二維分析

以下數據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行設計分析,提供的數據如圖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,所以應分別制作,最后組裝以達到所需要求。由機械制圖的立體投影圖知識可知,當兩回轉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上,或用proe三維實體繪圖也可知,圓柱與圓錐軸線斜交時,它們的相貫線的交點不會落在圓錐或圓的軸線上,所以應把四岔管設計成最合適的情況。

3 四岔管的三維建模設計分析

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計四岔管。在傳統的四岔管設計制造中,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,筆者進行了以下的方案設計。

3.1 方案一

首先以上下同軸的圓和圓錐做旋轉命令,在滿足所提供數據的情況下,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,很顯然左側的圓錐會干涉到右側的圓錐,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計方案二,首先以上下同軸的圓和圓錐做旋轉命令,在滿足所提供的數據情況下,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,但左側的圓錐還是干涉到右側的圓錐,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命令,在滿足所提供的數據情況下,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,很顯然左側的圓錐不會干涉到右側的圓錐,這樣可以滿足制作要求,即方案三最合理可行。

4 對方案三進行各部分三維建模和組裝

在建模前,已對零件結構進行分析,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行分別建模,最后進行裝配(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實體命令進入三維建模狀態,然后運用旋轉、實體鈑金化、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據將它拉伸去除材料),用旋轉、拉伸、實體鈑金化,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模塊的虛擬裝配機理與實際裝配經驗相結合,在零件實體模型的主要特征已建立的前提下,進行零部件的初步裝配,因四岔管是焊接裝配,筆者通過坐標系的約束來進行裝配,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

對四岔管零件進行裝配完成后,根據制造要求將鈑金模型展開,最后制成工程網。通過proe鈑金設計中的創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,可以直接創建工程圖。根據生產加工要求,利用proe軟件中工程圖模塊(Drawing)將零件圖和裝配圖生成適當的二維工程圖,并進行修改,自動標注尺寸,生成明細欄和標題欄,同時通過人工添加修改標注。最后對生成的二維工程圖進行適當的調整和修改,得到符合國家標準的零件圖。本研究利用proe軟件建立的工程圖。

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