钣金零件及表面展开图

1、第十章 钣金零件及表面展开图将机件表面按其实际形状和大小，摊平在一个平面上，称为机件表面展开。展开后所得到的平面图形，称为该机件表面的展开图。画展开图的实质就是根据立体的投影图，求出立体表面展开后的实形。求立体表面展开后实形的方法有图解法和计算法两种。图解法是根据展开原理得到的，关键是求线段的实长和曲线的展开长度，而计算法是用解析计算代替图解法中的展开作图过程。在计算机辅助设计中，也可以通过展开程序展开设计的零件。第一节 平面立体表面展开图 展开平面立体时，应根据平面立体的视图所表达的投影关系，求出平面立体各表面的真实形状和大小，并依次地画出在同一平面上。一、棱柱的表面展开 棱柱管的各条棱线相

2、互平行，如果从某棱线处断开，然后将棱面沿着与棱线垂直的方向打开并依次摊平在一个平面内，就得到了棱柱管的展开图。这种绘制展开图的方法称为平行线法。 作图时应当求出各条棱线之间的距离和棱线的各自实长，并且展开后各棱线仍然保持互相平行的关系。 例101 求作斜口直立四棱柱管的展开图（图101）。分析：从图101可以看出，四棱柱的四条棱线均为铅垂线，其正面投影反映了棱线的实长；下底面ABCD为水平面，其水平投影反映了实形。因为棱线垂直于下底面，所以棱线必然垂直于下底面的四条边，则棱线之间的距离就是下底面四边形的边长，并且展开后下底面的四条边成一直线。作图方法与步骤如图101所示：1选棱线AE为基准棱线

3、，确定AE在展开图中的位置，且取AE = ae。 ab = ab=10。2过A点作棱线AE的垂直线，且在该垂直线上截取线段AB = ab、BC = bc、CD = cd、DA = da，得B、C、D、A点。3 过B、C、D、A点分别作直线平行于棱线AE，并分别截取线段BF = b f 、CG = c g、DH=d h、AE=a e，得F、G、H、E点。4 依次连接E、F、G、H、E各点，即得到斜口直立四棱柱管的展开图，如图101（b）所示。 （a） （b）图101 斜口直立四棱柱管的展开图图102 四棱棱管的展开图二、棱锥的表面展开棱锥管的所有棱线汇交于锥顶，因此在求作棱锥管的展开图时，首先应

4、确定各条棱线的实长及其相互之间的夹角，或者求出底面多边形每边的实长，即得各棱面的实形，依次将其展开在一个平面内。由于各条棱线汇交于一点，这种求作展开图的方法称为放射线法。 例102 求作四棱锥管的展开图（图102）。分析：该机件可以看成是由四棱锥截割而成的四棱锥台。其上下底面为水平面，其水平投影反映底面多边形各边的实长，而四条棱线的实长可以利用直角三角形法或旋转法求得，因而可以求出各棱面的实形，然后依次将棱面展开在一个平面内，即得到其展开图。作图方法与步骤如图102所示：1在主视图上求出棱线交点的投影s 及其水平投影s，在b c 的延长线上量取OA1 = sa，由O点作垂直线与过s 的水平线交

5、于S1 ，S1 A1 即为四棱锥棱线的实长。2由e 作水平线交S1 A1 于E1 ，则A1 E1即为四棱锥管的棱线的实长。3以S点为圆心，以S1 A1为半径作圆弧，在该圆弧上截取弦长AB = ab、BC = bc、CD = cd、DA = da ，并将A、B、C、D、A各点与S点连线，得到四棱锥的展开图。4以S为圆心，S1 E1为半径作圆弧交棱锥各棱线于E、F、G、H、E各点，依次连各点，即得四棱锥管的展开图，如图102（b）所示。第二节 圆柱面的表面展开图圆柱管是使用最多的管件，它的相邻两条素线相互平行，可以用平行线法作出其展开图。它的展开图是一个矩形，矩形的一直角边是圆面的展开线，即长度等

6、于圆面周长的直线；另一直角边是圆柱管面上的某一素线，其长度等于圆柱管的高。正圆柱管的展开图如图103所示。图103 圆柱管的展开图例103 求作斜截正圆柱管的展开图（图104）。分析：正圆柱管斜截后，使得圆柱面上的各条素线的长度不相等。作展开图时应根据视图的投影关系求出若干素线的实长，然后光滑连接这些素线的端点，即可得到展开图。作图方法与步骤如图104所示： 1将圆柱管的底圆周长分成若干等分（例如在本图中分为12等分），得到若干等分点，例如2点；求出等分点的正面投影，例如点2 ；过等分点的正面投影作相应的素线，即得到素线的实长，例如2 c 。2将圆周长展开成直线，其长度为D，并取同样的等分（例

7、如在本图中的12等分），得到等分点，例如2点；过这些等分点作该直线的垂直线，得到圆柱面展开后的各素线的位置线，例如2C。3把斜截正圆柱管的正面投影上各素线的实长移至展开图上，得到相应素线的端点，例如素线2C的端点C。4依次光滑连接各素线的端点，即得到斜截正圆柱管的展开图。图104 斜截正圆柱管的展开图 例104 求作等径三通管的展开图（图105）。分析：等径三通管实际上为相贯体，画等径三通管的展开图，应该首先确定相贯线，然后以相贯线为界限，将它划分为两个圆柱管的切割体，再按基本体的展开方法作出各自的展开图。由于两个圆柱管的轴线都平行于正面，它们的表面素线的正面投影都反映实长，所以可以按照图10

8、4的方法画出它们的展开图。作图方法与步骤如图105所示：1求出相贯线的投影。两圆柱管垂直正交且直径相等，因此，相贯线的正面投影为互相垂直的两线段。2作正立圆柱管的展开图，方法同例103的作图原理。3作水平圆柱管的展开图，方法同图103所示。然后求出相贯线点的位置，依次光滑地将各相贯线点连线，就可以得到相贯线所围成的孔的展开图。 图105 等径三通管的展开图第三节 圆锥面的展开由于圆锥面上所有素线汇交于锥顶，所以可用放射线法求作圆锥管件的展开图。正圆锥面展开后为扇形，用计算方法可求出该扇形的直线边等于圆锥素线的实长，扇形的弧长等于底圆的周长D，中心角为180° ，如图106所示。 图1

9、06 正圆锥管的展开图例105 求作斜截圆锥管的展开图（图107）。 分析： 斜截圆锥管的展开图为正圆锥展开图的一部分。因此，应该首先作出正圆锥的展开图，然后求出切口平面与正圆锥面各素线的交点，再确定这些点在相应素线实长上的真实位置，得到被截素线的实长，依次连接这些素线的端点，即可得到所要求作的展开图。作图方法与步骤如图107所示：1求出锥顶的正面投影S ，作出正圆锥面的展开图。2用旋转法求出被截去素线的实长，例如素线S被截去的素线长度为SB。3以S 为圆心，以被截去素线的实长为半径画圆弧，与相应的正圆锥素线相交可得到若干交点，例如A、B、C····&#

10、183;· ，依次光滑连接这些交点，即可得到斜截正圆锥管的展开图。图107 斜截圆锥管的展开图例106 求作变形接头的展开图（图108）。 分析：该变形接头为一个上圆下方的变形接头，它的表面由四个等腰三角形和四个相等的倾斜椭圆锥面组成，其轴侧图如图108（b）所示。它的下底面ABCD为水平面，水平投影反映了下底面多边形的实形，每条为实长的边即为等腰三角形的底边，只要求出腰的实长就可以得到等腰三角形的实形；对于变形接头的椭圆锥面可将其分成若干个三角形，用棱锥面近似代替椭圆锥面，然后求出三角形的实形。最后将变形接头的全部组成部分的实形依次画在同一个平面内，就得到变形接头的展开图。作图方法

11、与步骤如图108所示： 1在变形接头的水平投影上，将顶圆的每14周长分为三等分，得点1、2、3、4，并求出其正面投影1 、2 、3 、4 ，再将它们与A点的同面投影连线，得到椭圆锥面的四条素线A、A、A、A的两面投影，如图108（a）所示。2取素线的水平投影和其正面投影两端点的z坐标差（即变形接头的高）为两直角边作直角三角形，求出素线的实长为A、A、A、A，且AA，AA，同为等腰三角形腰的实长；用同样方法求得等腰三角形高的实长E，如图107（a）所示。3作等腰三角形AB的实形：取ABab，分别以A、B点为圆心，以腰长A为半径作圆弧得到交点，AB为实形，如图108（b）所示。4作椭圆圆锥的实形：

12、分别以、A点为圆心，以线段43、A为半径作圆弧得交点，则A为椭圆锥面的13实形。用相同方法依次做出椭圆锥面的其余部分的实形A和A。光滑连接、点，得到一个椭圆锥面的实形，如图108（b）所示。5以A、为圆心，分别AD、E为半径作圆弧得到交点E ，则A E为等腰三角形AD一半的实形，E为变形接头展开图切口的结合边。6重复上述的作图步骤，依次作出变形接头其余组成部分的实形，并且画在同一个平面内，从而得到整个变形接头的展开图，如图108（b）所示。（a） （b）图108 变形接头的展开图第四节、钣金零件的造型、投影与展开许多三维设计软件都具有搬进造型的功能，钣金零件是有金属板通过弯折、拉压延伸形成的零

13、件。Solid edge软件的钣金功能也很强。启动Solid edge的搬进模块与其他的模块相同。它的模板为normal.psm，以它为模板新建文件即可进入搬进造型环境。一、 钣金造型1、钣金造型工具栏图10-9 钣金造型工具栏2、参数选择：选择“工具-选项-部件属性”，改变板厚选项中数据。 图 10-10 板厚等参数选择3、平板造型选择平板图标在任意参考平面上，画出一个封闭的平面图形，标注相应的尺寸，完成草图，选择增加板厚的方向，完成这一造型。如图10-11所示。 (a) 板的形状草图 （b） 平板造型图10-11 平板造型注意：平板造型的草图可以包含任何图线，如圆弧、样条曲线，但是只能有一

14、个封闭轮廓（这一点和零件环境中的拉伸造型有所不同，拉伸造型可有多个封闭轮廓线组成），如板的中间有孔则需要用除料造型特征。4、轮廓凸缘顾名思义，轮廓折弯就是使用平面草图轮廓（带折线的图形）完成金属板的弯折造型。与平板的造型相似，轮廓折弯也要先画出轮廓，选择轮廓折弯图标，选择任意参考平面，画出板的形状，完成草图，然后指定办的长度即可。如图10-12所示（a） (b)图10-12 轮廓折弯注意：轮廓折弯造型不能使用样条曲线作为草图的一部分，可是使用圆弧，直线，作图时直线和圆弧应当相切，直线的图形不要求相切，也不用家圆弧，造型后自动生成弯折圆弧。如图10-12。轮廓图缘也可以在已经生成的模型的边线上使

15、用，首先选定增加图缘的边线，选择该边线的一端（选择那端参考平面就在那一端），垂直于选定边线该端的平面为绘图平面绘制草图轮廓。如图10-13a所示。 参考平面的方向可用选择垂直于参考平面的已知平面选择。采用轮廓图缘还可以生成卷边，草图与原有边线重合即可。如图10-13（b）所示。（a）(b) 图10-13 在平板的一边上增加图缘4、放样凸缘与零件造型一样，钣金造型也可以使用放样造型。需要绘制两个平面草图，图中不用添加圆弧，可以自动添加造型后的圆弧。如图10-14所示。图10-14 放样造型5、图缘延边线弯折这一造型特征，不需要绘制草图。选择凸缘图标，选择已有造型中的边线，给出凸缘的长度即可生成9

16、0°的弯折边。通过修改图中的角度也可以生成任意角度的弯折边（图缘）。如图10-15所示。如果希望生成的折弯边为非矩形的形状，在生成特征以后也可以修改草图轮廓（和编辑零件中的特征草图一样），如图10-16所示。图10-15 图缘（边线弯折）图10-16 图缘（修改自动生成的矩形草图）图10-17 选择弯折边线后的动态工具栏图10-17 所示为选择弯折边线后的动态工具栏，其中左侧的三个图标为选定生成的弯折边与原有边线相对位置的工具，图表上的竖线为选定边线的位置。右侧的4个图标为生成与选定边线不等长完这边的选项。图标中给出了定位的方式，其中的红点表示定位基准点，尺寸线表示需要输入的定位尺寸

17、。红图标中红点操作时需要用鼠标来选择。尺寸在图中直接输入。图10-18为选择内侧弯折（图10-17 最左一个图标,新生成特征完全位于边线以内），选择一段定位生成的图缘特征。 (a) 左侧定位，内侧 （b）左侧定位，外侧 (c) 完全位于外侧图10-18 与选定边不等长的图缘从图10-17可以看出,采用内侧和外侧时,弯折后自动生成一个工艺缺口。6、插入折弯插入折弯是在已经生成的板上画出一条弯折线，原有板上一侧的材料延改线弯折的方法。弯折特征的轮廓必须是单一线性元素。图10-19 插入折弯7、二次折弯二次折弯与插入折弯的方法基本相似，如图10-20 所示，不同的是向下弯折的长度可以自定，原有的尺寸不变，如图10-20种的长度。图10-20 二次折弯8、除料、孔这些特征与零件中的造型特征完全相同，这里不再介绍。9、其他特征钣金造型还包括了：闭合边角、冲压除料、压延、气窗、展平等造型方法，在制图教学中不再进行介绍，有兴趣的同学可以查阅有关的资料，上机进行练习。10、钣金投影与展开钣金零件的投影与一般零件的