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基于SolidWorks的展开放样技术在压力容器制造中的应用

发表时间: 2017/11/15 作者: 张涛*姚金杉 来源: 互联网
分析了压力容器中各类异型板卷式筒体、接管常用加工制作方法及特点,介绍了基于SolidWorks展开放样技术在压力容器中各类异型板卷式筒体、接管加工制作过程中的应用,并通过实际应用验证了该方法的可行性及优点。
 

0 引言

    压力容器产品中接管与简体为典型异径相交筒体结构,接管与简体相交有正交、斜交、偏心等多种形式。一般压力容器制造企业对此类板材卷制接管制作有两种解决方法,一种是接管卷制成型后与简体进行演装划相贯线,然后进行气割、打磨贴合,这种工作法最大的特点就是工作量大。另一种方法是采用人工几何作图,确定相贯线的趋势,然后采用手工切割的方式实现下料,但需花费大量精力人工绘制展开图样,且绘图精度受实际相贯线位置精度和人工制图误差的影响。

    笔者阐述了对于板材卷制的此类接管基于SolidWorks展开放样技术的制造过程,先根据相贯线展开曲线在板料上下好料,再卷制成形,最后组焊接管纵缝连接成型。采用该方法在整个制作过程中,重点和难点就是根据相贯线的展开曲线在板料上下料的过程。

1 SolidWorks展开放样技术简介

    SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,具有钣金模型展开的功能。通过利用SolidWorks软件建立此类相交结构的展开模型,再将其转化为独立、可编辑的展开模型。将SolidWorks软件环境下的展开模型输出为相对独立、易于编辑的DWG格式的文件。DWG格式文件是大部分计算机辅助设计(CAD)软件默认和常用的文件格式,在独立的文件下,就可以对展开图中的相贯线的展开曲线进行编辑并获得该曲线的相关属性,从而指导板料下料的生产实践。

2 建立模型与展开放样

2.1 特征建模

    首先根据零部件及接管与筒体装配尺寸建立待展开零部件三维模型。利用基于特征的、参数化的实体建模功能,可以通过特征工具进行拉伸、旋转、抽壳、拉伸切除、扫描、扫描切除、放样等操作完成零件的建模。建模后的零件,可以生成零件的工程图,还可以插入装配体中形成装配关系。图1所示为正交接管结构的三维模型。

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    图1 正交接管模型

    通过拆分可分别得到接管和筒体两个零部件模型,如图2、3所示。

2.2 模型展开

    通常采用二维展开方式得到此类结构的展开图非常复杂,而且人工计算量较大。通过使用SolidWorks中钣金展开等功能快速得到模型展开视图,省去了大量的计算时问,而且可以避免人工计算存在的误差、错误等问题。图4、图5所示分别为筒体模型展开图与接管模型展开图。

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2.3 输出二维展开图

    通过简体、接管展开视图可导出其展开放样的二维视图,如图6、7所示。也可以导出展开图中每条曲线的相关坐标。输出下料曲线的坐标对手工下料可以提供很好的支持,因为三维模型及其展开图的每个点、每条线都具有非常确定的坐标数据。操作者可以根据这些数据直接在板材上绘制展开图,并进行剪切或切割。

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3 应用方法

    通过SolidWorks展开放样技术得到接管与简体二维展开模型,该模型为接管与筒体相交相贯线的理论精确值。根据二维展开模型后可采取不同的方法进行下料、开孔等工作。

3.1 制作样板进行下料和开孔

    利用二维展开模型进行样板制作,然后按照样板曲线进行接管手工下料或者筒体开孔。由于采用方法只能进行手工下料,效率较低。一般适合小批量的加工制作,且人工下料存在一定操作误差。

3.2 通过拟合曲线人工下料

    通过拾取二维展开模型中一定数量特征点的坐标值,人工在板料上进行描点,从而得到模型近似展开曲线进行下料。

3.3 数控下料

    一般压力容器制造企业都使用数控火焰、激光、等离子、水射流等专业的数控下料切割设备,基本是依赖计算机辅助设计(CAD)系统进行精确的板料下料,具有非常高的加工精度、加工效率和加工柔性,适合大批量下料生产。

    将展开图数据直接传递给自动编程系统并生成数控加工代码,再将加工代码导入到专业的板料下料设备系统中精确下料。常用数控切割机,包括火焰、等离子、激光和水刀等数控切割机一般采用FastCAM系统。可用于任意形状零件的绘图、编程、套料、校验和数控切割。在FastCAM系统中通过设置自动编程即可实现将接管二维展开放样模型转化为G文件。如图8所示为自动生成的接管数控下料程序代码。

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    图8 FastCAM自动生成程序

    数控下料设备通过该数控代码即可实现此类接管精确下料,然后进行煨制成型。采用该方法接管可一次成型,可直接进行接管与筒体组装,避免了复杂的放样计算、划线、切割、打磨贴合等工作,很大程度节约了时间、劳力成本,提高了工作效率。

4 结语

    采用SolidWorks的展开放样技术可实现压力容器中常见板材卷制接管数控下料成型,解决了传统工艺方法切割打磨贴合的工作量大、放样计算复杂的问题。同时该方法效率高、误差小,对提高压力容器中常见的接管、简体等零部件加工制作技术意义重大。



责任编辑:郝秋红