摘要：介绍了以三维Solidworks软件为设计平台，对裤型椭圆锥三通管进行放样和展开，生成的二维图形经过排料后直接输出给数控编程软件 FastCAM ，并生成火焰切割机的加工程序，火焰切割机直接进行切割的实现方法 。

 

钣金件在石油、化工、冶金、机械、建筑等行业有着非常广泛的应用，如包装机械中的料斗和料槽、输送空气的通风管道和设备的防护罩等 。 传统的钣金放样方法有图解法和计算法，这些方法一直是画法几何和解析几何的研究范畴 。

 

对于文化较低的工人来说是有一定难度的 ， 如今将 CAD / CAM 运用于钣金加工已经成为企业加快产品开发、提高产品质量、增强市场竞争力的有力措施。

 

1 裤型椭圆锥三通管的建模、钣金放样及钣金展开

如图 1 、 2 所示，厚度为 3mm 的裤型椭圆锥三通管，需要钣金放样下料 。

 

图 1 三维模型图

 

SohdWorks 软件是美国 SolidWorks 公司开发的三维 CAD 产品，它是基于 Windows 系统的操作平台， SolidWorks 是易学易用的标准三维软件，具有全面的建模功能，可以生成各种实体，广泛的应用在各种行业 。 由于 SolidWorks 中文版设置了钣金模块，专用于钣金件的设计工作 。 将 SolidWorks 软件应用到钣金零件设计中可以使钣金零件设计工作非常快捷，制造装配效率显著提高． SolidWorks 钣金设计模块采用特征造型技术，可以建立一个即反映钣金和焊接零件特点又能满足 CAD / CAM 系统要求的钣金和焊接零件模型，基于此，裤型椭圆锥三通管的三维建模采用 SohdWorks 。

 

图 2 二维投影图

 

通过图 1 、 2 分析可知，它是由左、右两平行圆口椭圆椎管对称焊接而成，只要建立单节平行圆口椭圆椎管模型，然后在装配体环境下添加配合即可完成整体模型的建立 。

 

建立单节平行圆口椭圆椎管模型，单击新建零件，在 “上视基准面”绘制一以原点为圆心，半径为 200mm ，起点、终点距离为 1 mm 的圆弧，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出，完成“草图 1 ”的绘制 。

 

建立一与 “上视基准面”平行，距离为 H=400mm 的基准面 1 ，勾选 “反向”使基准面 1 在“上视基准面”下方 。 然后选择 “前视基准面”，在“前视基准面”上绘制“草图 2 ”，如图 3 所示，其中直线的一个端点在“上视基准面”上，与水平呈 60 。角，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出 。

 

在 “基准面 1 ”上绘制草图 3 ，如图 4 所示，其中圆弧圆心为“草图 2 ”中直线的端点，半径为 100mm ，起点、终点距离为 . 5mm 的圆弧，绘制完成后单击确认角落中的“退出草图”按钮退出 。

 

图 3 草图 2

 

 

图 4 草图 3

 

建立 “放样折弯 1 ”特征，单击“放样折弯”按钮，然后分别单击圆弧起点，选择“草图 1 ”和“草图 3 ”，同时单击“反向”按钮，如图 5 所示，使厚度朝里，输入厚度值为 3 mm ，单击 “确定”完成 。

 

建立 “拉伸 1 ”特征，在“前视基准面”上绘制一条通过原点的竖直直线 。 然后单击 “拉伸切除”按钮，设置参数属性，方向 1 、方向 2 均设置为完全贯穿，切除右半部分，如图 6 所示，单击单击“确定”完成 。

 

单击 “保存”按钮，将文件保存为“裤型椭圆 锥三通管支管。 SLDPRT ”。

 

图 5 “放样折弯 1 ”特征

 

图 6 “拉伸 1 ”特征

 

单击新建装配体，插入零件 “裤型椭圆锥三通管支管。 SLDPRT ”两次。它们之间的配合方法均是通过前后两点和切面的重合来完成装配的，如图 7 、 8 所示。完成裤型椭圆锥三通管的建模。保存文件为“裤型椭圆锥三通管。 SLDASM ”。

 

图 7 前后两点的重合

 

模型建立好后，下一步的任务是要进行钣金放样，使之形成展开的二维图。由于裤型椭圆锥三通管是由左、右两平行圆口椭圆椎管对称焊接而成，只要对其中的一个单节平行圆口椭圆椎管进行放样即可。具体方法是：打开文件 “裤型椭圆锥三通管支管。 SLDPRT ”，点击钣金工具栏中的“展开”命令，即可实现钣金展开功能，展开完成后，点击工具栏中的“文件”命令，选择“另存”指令，将图形另存为“裤型椭圆锥三通管支管展开。 dxf ”文件，注意调节输出比例，按 1 ： 1 输出。完成之后关闭“裤型椭圆锥三通管支管。 SLDPRT ”文件。

 

图 8 切面的重合

 

2 数控编程

传统的钣金下料主要依靠铆工进行手工操作，这种操作往往需要展开计算和做样板等过程，费时费力，因而无法满足现代产品加工质量和效率的要求，同时企业也无法保证每个切割工人都具有丰富的切割经验和最好的操作技能，所以只有把丰富的切割经验和切割工艺通过编程的方法写入数控系统，使用数控切割方式，排除人为的干扰，才能保证切割的效率和质量，实现数控切割机的 “全时切割、自动切割、高效切割、高质量切割和高套料切割”，节省钢材和耗材。

 

FastCAM 自动切割编程套料软件拥有 30 年的历史，是全球切割焊接行业中著名的国际品牌，是数控火焰、等离子和水刀切割机专用的优化套料编程软件。系统稳定，功能完善，具有丰富的切割工艺和切割经验，在提高钢材套料利用率的前提下，有效提高切割效率和切割质量。

 

在用 FastCAM 软件进行编程时，应该首先进行排料。具体操作是在 AutoCAD 中，打开“裤型椭圆锥三通管支管展开。 dxf ”文件，单击 AutoCAD 中的“样条曲线”命令，绘制样条曲线来代替图形文件中的非直线段，原图形中的非直线段在绘制完样条曲线后删除，删除完之后，进行图形的“平移复制”，经过简单的移动，如图 9 所示，形成了排料图，另存图形为“火焰切割 a ． dxf ”文件。

 

在软件 FastCAM 中打开“火焰切割 a ． dxf ”文件，在工具栏标中点击“删除”，选择“ CAD 清除”指令，软件自动进行清除操作，操作完成后，再次在工具栏中点击“删除”，选择“ CAD 压缩”指令，压缩完成后，点击工具栏中的“标准件”指令，选择“考虑刀具补偿”，并输入 2mm ，此时系统提示是否满意，选择满意。

 

在工具栏中 “编程路径”指令中选择“下一路径”指令，单击“ CUTTING ”，选择“左补偿”，在图形中单击图 10 所示边线，输入引入线、引出线长度，均输入 5mm ，选取完成后，选取左边的图形边线，重复“ CUTTING ”、“左补偿”等指令，依次选取完两个图形后，点击工具栏中“编程路径”指令中“输出 NC 码”指令，软件便会自动生成数控火焰切割 G 代码，软件自动生成数控程序后，点击保存为“火焰切割 A ． txt ”文件。并把文件复制到可移动 U 盘中，用来输入给数控火焰切割机床。

 

图 9 排料图

 

 

图 10 边线选择示意图

 

3 数控火焰切割机床切割下料

数控火焰切割机的有效切割厚度取决于火焰枪和切割氧的配置和自动穿孔技术。因为裤型椭圆锥三通管的壁厚为 3mm ，所以应该放置 3mm 钢板到支撑架上。这时应更换相对应的割枪枪嘴，这里选择 G02 型整体等压式割嘴，第 00 号枪嘴。更换割枪枪嘴之后，启动机床，通过机床的 U 盘接口，把 U 盘里的“火焰切割 A ． txt ”程序复制到火焰切割机床中，调人这个程序，通过机床控制面板来调节割枪枪嘴与钢板的垂直距离，找好起始点，进行点火，因为钢板比较薄，所以就省去了预热，打孔的时间，调节好相应的氧气与乙炔的流量，就可以运行程序了。程序运行完后就可以取出用于下料的钢板，进行下一步工序了，如折弯、焊接等。

 

4 结论

CAD/CAM 在钣金行业上的应用，省去了传统铆工进行计算、做样板、水焊切割等的一系列步骤，只需利用软件 Solidworks 、 AutoCAD 、 FastCAM 软件及数控火焰切割机就可以实现对由圆管、圆锥管连接组成的各类弯头、三通钣金件如等径弯头、多节弯头、多节渐缩圆锥管弯头、等径裤型圆锥管、裤型椭圆锥三通管、等径直角三通、异径斜交三通等的无纸化展开设计、实物下料。具有高效、准确、简便、实用的特点。 本文章来自御云钣金软件 ，更多详细信息请点击： www.bjmes.cn