漸縮彎頭是管道工程中常用的變徑轉(zhuǎn)彎構(gòu)件，它是由若干錐度相同的圓錐管對(duì)接而成，接口處的結(jié)合線為平面曲線，投影中積聚為直線。兩端口平面根據(jù)需要成一定角度λ，中間各節(jié)圓錐管的軸線較長(zhǎng)，兩端節(jié)軸線較短，相當(dāng)于中間節(jié)的一半。展開時(shí)為節(jié)省板材和提高精度，常將偶數(shù)節(jié)管繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)180°后，把各節(jié)管拼接為一正圓錐管進(jìn)行展開，正圓錐管的高度等于彎管各節(jié)軸線長(zhǎng)度之和。

　　漸縮彎頭的展開方法，傳統(tǒng)常用的方法是“作圖法”和“計(jì)算法”。應(yīng)用傳統(tǒng)的方法對(duì)漸縮彎頭進(jìn)行展開比較繁瑣且精度不高。盡管一些資料上介紹了一些展開計(jì)算的數(shù)據(jù)表，可以減輕部分計(jì)算丁作量，但這些數(shù)據(jù)表不全面，只對(duì)一些常用的漸縮彎頭展開有用。

　　基于此，下面擬以漸縮彎頭管件的展開為例，利用solidWorks三維繪圖軟件，介紹一種新的展開方法。

　　l 實(shí)例

　　圖l所示為任一漸縮彎頭管件。其中圖1a為其立體圖;圖1b為平面圖。從圖中可以看出，該漸縮彎頭管件的端口直徑D=600 mm，d=360 mm;彎頭彎曲中心線半徑R=600 mm;端口平面夾角λ=100°，節(jié)數(shù)，N=5。要求求出該漸縮彎頭管件的平面展開圖。現(xiàn)在設(shè)定漸縮彎頭的展開按薄板處理，忽略板料厚度。

　　▲圖1漸縮彎頭

　　2 展開計(jì)算

　　根據(jù)漸縮彎頭的特性和傳統(tǒng)計(jì)算公式，對(duì)漸縮彎頭進(jìn)行必要的計(jì)算如下：

　　 (1-7)

　　式中各參數(shù)所表示的意義參照?qǐng)D1b及圖2。根據(jù)以上公式，已知條件與計(jì)算結(jié)果如下：

　　已知條件：D=600mm，d=360 mm，R=600mm，λ=100°，N=5。

　　計(jì)算所問數(shù)據(jù)：B=12.5°. =133.h=1064.16;H=2660.4;y=83.57°; =164.53; =423.57; =682.61; =941.64。

　　根據(jù)所得數(shù)據(jù)，做出漸縮彎頭管件的放樣圖，如圖2所示。

　　▲圖2漸縮彎頭放樣圖

　　3漸縮彎頭實(shí)體建模

　　3.1正圓錐建模

　　(1)漸縮彎頭將偶數(shù)節(jié)旋轉(zhuǎn)180°后，各節(jié)拼接后為一正圓錐。首先對(duì)該正圓錐進(jìn)行實(shí)體建模。

　　(2)繪制“草圖l”，選擇“前視基準(zhǔn)面“→”草圖繪制(2D草圖)”，繪制一個(gè)直角梯形(尺寸參照?qǐng)D2所示)，選擇“特征“→”旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)”，以直角梯形的直角邊為中心軸，旋轉(zhuǎn)得到如圖3所示的正圓錐。

　　▲圖3正圓錐實(shí)體

　　(3)分別過直線 ，且垂直于“前視基準(zhǔn)面”，作“基準(zhǔn)面l”、“基準(zhǔn)面2”、“基準(zhǔn)面3”和“基準(zhǔn)面4”。

　　(4)分別用“基準(zhǔn)面l”、“基準(zhǔn)面2”、“基準(zhǔn)面3”和“基準(zhǔn)面4”截取正圓錐，所得的4個(gè)截面均為橢圓，測(cè)量其長(zhǎng)軸和短軸，所得數(shù)據(jù)如下表所示。

　　四個(gè)橢圓截面的長(zhǎng)軸和短軸表

　　表中截面1為過直線的基準(zhǔn)面1截正圓錐所得的橢圓，截面2為過直線的基準(zhǔn)面2截正圓錐所得的橢圓，截面3、截面4依次類推。

　　3.2第1節(jié)建模

　　(1)選擇“新建“→”零件”，繪制“草圖1”，選擇“前視基準(zhǔn)面“→”草圖繪制(2D草圖)”，繪制如圖1b)所示的草圖(把圖1b)中的實(shí)線全部改為虛線)。

　　▲圖4草圖2(第1節(jié))

　　(2)繪制“草圖2”，選擇“上視基準(zhǔn)面“→”草圖繪制(2D草圖)“→”圓”，繪制如圖4所示的草圖，在草圖的一側(cè)留一切口，切口形狀如圖5所示。

　　▲圖5切口形狀

　　(3)繪制“草圖3”，過直線且垂直于“前視基準(zhǔn)面”，作“基準(zhǔn)面1”，選擇“基準(zhǔn)面l“→”草圖繪制(2D草圖)“→”橢圓”，繪制如圖6所示的草圖，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸與表2中截面l的長(zhǎng)軸與短軸相同。在草圖的一側(cè)留一切口(切口位置與草圖l中切口在相同一側(cè))，切口形狀如圖5所示;切口的寬度應(yīng)盡可能的小，但不能太小。否則不能生成放樣實(shí)體。

　　▲圖6草圖3(第l節(jié))

　　(4)生成第1節(jié)鈑金實(shí)體，選擇“鈑金“→”放樣折彎”，“輪廓”選擇”草圖2”和“草圖3”，厚度輸入0.005(任意輸入，數(shù)值越小越好)，生成漸縮彎頭第l節(jié)實(shí)體如圖7所示。

　　▲圖7第1節(jié)實(shí)體

　　(5)保存，命名“第l節(jié)實(shí)體”。

　　3.3第2節(jié)建模

　　(1)重復(fù)3.2中步驟l，繪制“草圖l”。

　　(2)繪制“草圖2”，過直線 且垂直于“前視基準(zhǔn)面”，作“基準(zhǔn)面l”，在“基準(zhǔn)面l”上繪制“草圖2”，長(zhǎng)軸與 重合，橢圓形狀與圖6完全相同，不同之處為切口旋轉(zhuǎn)180°到對(duì)側(cè)。

　　(3)繪制“草圖3”，過直線 且垂直于“前視基準(zhǔn)面”，作“基準(zhǔn)面2”，在“基準(zhǔn)面2”上繪制“草圖3”，形狀為橢圓，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸與表2中截面2相同，且長(zhǎng)軸與直線 重合。切口位置與“草圖2”在同一側(cè)，形狀如圖5所示。

　　(4)生成第2節(jié)實(shí)體，選擇“鈑金“→”放樣折彎”，“輪廓“選擇”草圖2”和“草圖3”，厚度輸入0.005，生成如圖8所示的實(shí)體。

　　▲圖8第2節(jié)實(shí)體

　　(5)保存，命名“第2節(jié)實(shí)體”。

　　3.4第3節(jié)、第4節(jié)、第5節(jié)實(shí)體建模

　　參照3.2和3.3中的步驟，分別創(chuàng)建第3節(jié)、第4節(jié)、第5節(jié)實(shí)體，如圖9、圖10、圖ll所示。在繪制草圖時(shí)，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸與表2相對(duì)應(yīng)，圓為直徑為端口直徑;同一實(shí)體中的兩個(gè)草圖切口在同一側(cè)，偶數(shù)節(jié)橢圓草圖的切口與奇數(shù)節(jié)反轉(zhuǎn)180°。

　　▲圖9第3節(jié)實(shí)體

　　▲圖10第4節(jié)實(shí)體

　　▲圖11第5節(jié)實(shí)體

　　4 漸縮彎頭平面展開

　　根據(jù)solidworks中鈑金件可以展開的特性，把五節(jié)實(shí)體全部按“平板型式”展開，并生成工程圖，然后按順序依次將五個(gè)展開的工程圖拼接起來(lái)，便形成該漸縮彎頭的平面展開圖，如圖12所示。這樣就可以對(duì)展開圖進(jìn)行任意等分，標(biāo)注各節(jié)管相應(yīng)素線的長(zhǎng)度。

　　▲圖12漸縮彎頭展開圖

　　5 結(jié)論

　　以上利用三維軟件solidworks，對(duì)漸縮彎頭管件五節(jié)管分別進(jìn)行鈑金建模。考慮實(shí)際加工中節(jié)省材料的情況，在對(duì)五節(jié)管件建模時(shí)，把偶數(shù)節(jié)草圖的切口與奇數(shù)節(jié)草圖切口反轉(zhuǎn)180°。根據(jù)SolidWorks軟件中鈑金件可以進(jìn)行平面展開的特性，把五節(jié)管分別按“平板型式”展開，然后轉(zhuǎn)化成工程圖，按順序?qū)⑽鍌€(gè)工程圖拼接起來(lái)，便形成該漸縮彎頭的展開圖。該方法能夠?qū)θ我鈴濐^端口直徑(D，d)、任意彎曲中心線半徑R、任意節(jié)數(shù) N、任意端口平面夾角λ的漸縮彎頭管件進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的展開，在實(shí)際生產(chǎn)加工中具有重要意義。