安徽负压风机_SolidWorks 在轴流机壳空间异构件中的应用布质风管

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。

1.在设计阶段，传统的中央空调风工程设计时必须经过各管段阻力平衡和风口的风量计算，由于工程的集成化不足，空气分布不均匀，达不到设计设定的效果，只有加大设备的功率来弥补。而杰尼斯纤维织物布风管则根据环境的不同要求，采用专业的软件进行工程设计。用CFD技术能精确地预测到环境中每个地方空气流动及空气温度梯度的状况。在设计阶段便可以模拟工程的运行状况，提高设计的精确性，从而达到节能的目的。

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

3.在工程的维护和清洗阶段，中央空调的铁皮通风管道，在工程运行一段时间后，风管内会沉积一定的灰尘，这些灰尘一方面增大管道阻力，同时尤为细菌的滋生提供了场所，威胁人们的健康。更增加了设备的有功功率损耗，而清洗中央空调的风管需要很高的费用（风管清洗费用30-40元/m2）。杰尼斯纤维织物布风管工程利用纤维本身的特性，使工程能过滤空气，提高空调区空气的洁净度，同时工程拆装、清洗非常方便，只要象我们日常清洗衣服一样就可将风管清洗干净如新，很快恢复工作区的正常使用。这样更能达到节能环保的要求。

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