淺談基于Inventor天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)

胡少夫 李海勝

摘 要：隨著國(guó)家“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的實(shí)施，提升工業(yè)信息化水平，改進(jìn)制造工藝，提高綠色制造水平。為了掌握其鈑金設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，本文主要依托Inventor討論天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)，拋磚引玉，以使學(xué)習(xí)者獲得觸類旁通、融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：鈑金放樣 鈑金展開(kāi) 中性層 K-因子

基于Inventor平臺(tái)天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)是指依托軟件系統(tǒng)提供的工具完成天圓地方變形管接頭鈑金實(shí)體、參數(shù)設(shè)定及鈑金展開(kāi)及原始比例圖紙輸出，為后續(xù)鈑金板料放樣及加工打下基礎(chǔ)。其大大減少了復(fù)雜的設(shè)計(jì)工藝計(jì)算，提升設(shè)計(jì)效率、提高生產(chǎn)效率、提升工業(yè)信息化和綠色制造水平。

1. Inventor鈑金設(shè)計(jì)平臺(tái)介紹

Inventor鈑金設(shè)計(jì)平臺(tái)是美國(guó)Autodesk公司專門為鈑金設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的一款機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，其功能含有鈑金放樣、鈑金展開(kāi)、圖紙輸出等功能。其中鈑金放樣是指根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鈑金實(shí)體造型，是鈑金設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；鈑金展開(kāi)是指將分割后的鈑金放樣零件進(jìn)行表達(dá)，其能直觀形象地表示出折彎線，為后續(xù)鈑金件圖樣的輸出和折彎加工打下基礎(chǔ)。

2.天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)

鈑金模塊在Inventor中是獨(dú)立的模塊，在新建零件過(guò)程中，選定Sheet Metal.ipt作為模版，根據(jù)天圓地方零件圖要求完成其鈑金實(shí)體造型，其主要過(guò)程為：①繪制零件草圖 需要注意的是此草圖含有2個(gè)圖層草圖：□100x100、Φ80；

②進(jìn)入鈑金設(shè)計(jì)主界面進(jìn)行鈑金放樣參數(shù)設(shè)定，如圖2：

【鈑金規(guī)則】項(xiàng)主要用于設(shè)置板料厚度，根據(jù)零件技術(shù)要求厚度為2mm；

【材料】項(xiàng)主要用于設(shè)置板材材料，材料為低碳鋼；

【展開(kāi)規(guī)則】項(xiàng)主要用于設(shè)置展開(kāi)因子K值，這是鈑金設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的步驟。在完成設(shè)置之前我們必須了解中性層及K-因子的概念。

在折彎變形過(guò)程中，鈑金零件的折彎圓角內(nèi)側(cè)材料被壓縮、外側(cè)材料被拉伸，而圖3中的中心線表示的區(qū)域在折彎過(guò)程保持不變形，此層稱為材料的中性層。鈑金中性層不變形，也就是說(shuō)處于折彎區(qū)域的中性層圓弧的長(zhǎng)度在其彎曲和展平狀態(tài)下都是相同，所以BA（折彎補(bǔ)償）等于中性層的圓弧的長(zhǎng)度。其展開(kāi)長(zhǎng)度計(jì)算公式如下： BA =2* PI*（R + t）*（a/360），令K-因子為鈑金中性層厚度t與整體厚度T的比值，可以得出： BA =PI*（R + K*T）*a/180。

可見(jiàn)，隨著K-因子的不同設(shè)置，折彎的展開(kāi)長(zhǎng)度將有所不同。 根據(jù)材料和具體鈑金設(shè)計(jì)規(guī)則的不同，可改變K系數(shù)到合適的值，以便能在展開(kāi)后得到比較準(zhǔn)確的長(zhǎng)度。對(duì)于鋼材，我國(guó)的常用的K-因子參數(shù)如表1。對(duì)于Inventor默認(rèn)的情況，折彎半徑/厚度=1.0，而K=0.44。

根據(jù)零件圖要求，天圓地方的折彎半徑為2mm，折彎半徑/厚度=1.0，根據(jù)表1可知K-因子為0.44。

③實(shí)體造型

點(diǎn)擊【鈑金放樣】進(jìn)入鈑金實(shí)體造型設(shè)置界面，如圖4所示：

【輸出】項(xiàng)中選擇“折彎成形”方式，【鑲嵌面控制】選擇“A弦公差”方式，輸入值為0.5mm。鈑金放樣效果如圖5所示。

④創(chuàng)建展開(kāi)工程圖

鈑金放樣后的實(shí)體造型為折疊零件模式是不能直接進(jìn)行創(chuàng)建展開(kāi)工程圖的，需要按實(shí)際加工工藝進(jìn)行分割后進(jìn)行創(chuàng)建展開(kāi)工程圖，按原始1：1的比例，效果如圖6所示。

圖中粗實(shí)線為圖形的外輪廓線，細(xì)實(shí)線為折彎線。將此展開(kāi)工程圖1：1打印放樣到板材上進(jìn)行零件加工。至此，天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)完成。

3.總結(jié)

基于Inventor平臺(tái)天圓地方變形管接頭鈑金設(shè)計(jì)采用了逆向思維設(shè)計(jì)方法，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單明了，節(jié)省時(shí)間，大大提高了設(shè)計(jì)效率，同時(shí)，軟件自身的參數(shù)化實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)更新，為后續(xù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳伯雄 【InventorR9應(yīng)用培訓(xùn)教程—機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)】

[2] 胡其登 【Solidworks的鈑金設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)】 機(jī)械設(shè)計(jì)

[3] 果連成 【機(jī)械制圖】 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社