文档介绍：利用AUTOCAD三维模型实现非标准大尺寸直角方口
变径管道螺旋面的特殊加工与精确展开计算
郑州纺织机械股份有限公司刘洪杰
法
前言
薄板管道类零件的应用相当普遍,其加工制造方法和相应的展开计算也已相当成熟,尤其是展开计算方面,计算机自动展开软件的应用使得原先管道加工中的难点-零件展开计算变得轻松而高效。但是,管道类零件的加工制造过程中也存在一定的难点,尤其是在中厚板零件的加工中。对于非可展曲面,由于受设备、模具等方面的影响,一直无法进行精确的计算与加工,以至于需要反复修改验证,才能获得较好的效果。
加工实例
1、零件分析
06年9月,我公司承接日本东立碳化炉管道的加工制造任务,其中直角方口变径管道共出现了4种,典型的零件如下图所示。
该零件上口为1300mmX1300mm方口,前方为2310mmX990mm长方口,内侧片弯曲半径150mm,外侧片弯曲半径1300mm。单侧螺旋上升505mm,1/,材料3mm冷轧不锈钢板。
分析:该零件的第一个难点在于侧片的展开计算与加工,理想状态下侧片的形式应该为螺旋形式。由于螺旋面为非可展开曲面,任何的展开计算方法都为近似值,因此造成零件成型后与实际尺寸都有一定的差别。另一个难点在于侧片的成型,由于螺旋面的变形来自于材料自身,只能采取模具压制才能得到理想的形状,当零件较大,模具不能实现的情况下一般
(图1:88度方口变径管道三视图)
采取类似圆锥的加工,这只能使材料本身发生向固定方向一侧的弯曲,而不能得到真正意义上的螺旋形式。如果板材是小于1mm的普通板材,靠人为的修正还能使其进行组合。但该零件为3mm冷轧不锈钢板,靠手工根本无法成型。
2、传统的展开计算
图2
图2是该类零件的传统展开计算方法,首先,它是按照求实际长度的办法来获得零件的展开形状,但是这种计算方法存在一个问题。其侧片是靠求出等分点之间的实长,组成首尾相连的几个三角形对接的方法获得,而在实际加工中,由于侧片发生的变形不固定,这些在图纸上存在的实长线在实际零件中不可能正好存在,造成误差,影响加工精度。其次这种展开方法只是用于标准的90度变径方口且内圆弧相对较大的零件。我们分析图纸可以看出,该零件主视图内侧板R150圆弧上端长度256mm的直线段在俯视图中的投影为一点,按照原有展开方法此段展开后为直线,宽度方向不发变形,整个尺寸的收变将只发生在R150圆弧处,这样会造成整个方口只在此处剧烈收变,同时也加大了展开计算过程的误差。
图3
上图为按照该方法展开后,按比例缩小的纸样。我们可以看出整个方口在R150圆弧处剧烈收变,形成一堵墙。同时在纸样的拼合中发现明显别劲,在加上一根支撑后才勉强合口。同时经对纸样进行测量换算后发现方口高度大了110mm,前后距离小了80mm。实际零件加工印证了纸样的效果。我们在将两片侧板分别与内侧片组和后就发现,两侧板明显向外倾斜,在从小口开始组合背板时,使用卡兰分别卡住左右两侧片,手拉葫芦拉紧逐渐向内收,当两片大约还有500mm时卡兰打滑,下片弯曲变形。测量各口尺寸,与纸样测量结果吻合。显然,传统的方法并不适用于此零件的加工。
分析改进
首先我们在CAD中作出了该一小段螺旋面的三维模型(图4),分别由四个边A、B、A’、B’构成,从图中可以看出螺旋面的变化