基于SolidWorks渐缩弯头的简捷展开

■山东瑞星化工有限公司 卢玉升

渐缩弯头俗称牛角弯头，是管道工程中常用的管件之一。其展开具有典型性和一定的代表性。通常采用作图法和计算法。展开过程繁琐，且易计算出错。随着三维CAD技术的发展，其展开简化成为可能。

相关文献介绍了两种基于SolidWorks的展开方法，在提高放样精度的同时提高了工作效率，但仍需进行部分计算和较多数据收集工作。本文给出另一基于SolidWorks的直接展开方法，可根据渐缩弯头平面图直接进行展开，从而摆脱对相关数据的依赖，使渐缩弯头展开变得更为简捷、准确、实用。

1. 展开实例

图1为渐缩弯头平面图，弯头由2个端节和3个中间节组成，其两端口直径D=600mm，d=360mm，弯头弯曲中心线半径为R=600mm，两端口平面夹角为100°，节数为5，中间节夹角为25°，两个端节夹角为12.5°，锥节锥角为12.87°。求作该渐缩弯头展开图。

2. 展开分析

渐缩弯头是由锥度相同的不同锥段组成。要展开渐缩弯头，首先求出渐缩弯头各锥段素线实长，而要求出各锥段素线实长，需要知道各锥段间截交线的实际形状尺寸。利用SolidWorks中钣金放样功能进行展开放样。根据这一思路，通过拉伸建模来获取相应锥间截交线，完成渐缩弯头展开。

3. 展开过程

（1）绘制渐缩弯头平面图 打开SolidWorks软件新建零件，按图1在上视图基准面中草绘渐缩弯头平面图，如图2所示。为便于下文叙述，各段锥管间截交线依次标记为B1、B2、B3、B4，小端端口线标记为B5，大端端线水平。由截交线B1、B2、B3内端点向相应锥段中心线作垂线A1、A2、A3作为辅助线。

（2）绘制辅助圆 单击特征工具栏中参考几何体命令，创建垂直于上视图基准面，且分别过垂线A1、A2、A3和弯头截交线B1、B2、B3、B4及小端端线B5的基准面A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、B5。

在前视图基准面中，以中心线R=600mm圆弧大端端点为圆心画R=300mm的圆，在基准面A1、A2、A3中，分别以相应垂线段A1、A2、A3长度为半径，以A1、A2、A3相应垂足为圆心画圆A1、A2、A3，在基准面B5中以中心线R=600mm圆弧小端端点为圆心画R=180mm圆。完成后隐藏基准面A1、A2、A3，结果如图3所示。

图 1

图 2

图 3

（3）创建拉伸特征 单击工具栏中拉伸特征按钮，选择圆R，方向1中选择成形到一面，平面选择基准面B1，勾选拔模角度，输入12.87/2=6.435，其他保持默认设置，单击“确定”按钮，退出，完成拉伸特征R的创建。 同样，选择圆A1、A2、A3，创建到基准面B2、B3、B4拉伸特征A1、A2、A3，结果如图4所示。

（4）各锥段截交线提取 选择拉伸特征1大端端面为基准面草绘，单击选择该端面轮廓，单击转换实体引用按钮，完成大端轮廓R'创建。再选择拉伸特征1小端端面为基准面草绘，单击选择该端面轮廓，单击转换实体引用按钮，完成锥段1与锥段2截交线B1'的提取。同样，依次以拉伸特征A1、A2、A3小端端面为基准面，选择相应端面轮廓，单击转换实体引用按钮分别提取锥段间截交线B2'、B3'、B4'。完成后将拉伸特征及基准面隐藏，结果如图5所示。

（5）创建钣金放样特征 单击工具栏中钣金放样特征按钮，在弹出对话框中选择轮廓为R'、B1'，厚度输入0.1mm，单击“确定”按钮，退出，完成渐缩弯头第一端节钣金放样特征的创建。同样，单击工具栏中钣金放样特征按钮，次依选择B1'、B2'、B2'、B3'、B3'、B4'、B4'、B5。完成整个渐缩弯头钣金放样特征的创建，结果如图6所示。注意在用于创建钣金特征草图的一侧留一微小切口。

4. 渐缩弯头展开

在渐缩弯头钣金放样特征创建过程中，SolidWorks自动创建平板型式。渐缩弯头展开只需在特征管理器中右击所需展开节，在弹出菜单中选择解压缩，即可得到所需展开图。整个渐缩弯头展开也只需依次右击渐缩弯头各节平板形式并解压缩即可完成。

需要指出的是，在一个文件中一次只能显示渐缩弯头一个节的平板形式展开。若同时显示所有节展开，需将展图依次成工程图或输出到其他二维软件（如AUTOCAD）中，然后拼接起来，组成渐缩弯头全部锥段的整体平面展开图。然后根据需要进行等分，标注相应尺寸后用于工程制作。本例展开后如图7所示。

图 4

图 5

图 6

图 7

5. 结语

根据渐缩弯头各段锥度相同这一特点，通过创建辅助基准面建立拉伸特征办法，获取渐缩弯头节间截交线，直接进行渐缩弯头钣金建模与展开，从而摆脱对计算数据的依赖，使渐缩弯头展开变得更为简单、准确、实用。应当指出，本方法不仅适用于渐缩弯头展开，同样适用于各种类似管件展开，从而可有效简化放样操作，方便工程应用。