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在压力容器制造中SolidWorks的展开放样技术

日期:2020-09-30    浏览量:载入中...

在压力容器产品中,连接管和筒体是典型的不同直径的筒体结构,连接管和筒体的交点有正交、倾斜、偏心等形式。一般来说,压力容器制造企业有两种方法来生产这种盘卷式喷嘴。一种是在喷嘴线圈形成后,用气缸进行组装和标记相贯线,然后进行气割和研磨。这种工作方法的最大特点是工作量大。另一种方法是用人工几何作图来确定相贯线的走向,然后用手工切割来实现下料,但是手工绘制展开的图案需要很大的力气,而且绘制的精度受到实际相贯线位置精度和手工绘制误差的影响。


阐述了基于SolidWorks展开放样技术的这种卷板管的制造工艺。首先,根据相贯线展开曲线,在板材上装卸材料,然后轧制成型,最后通过纵缝连接形成焊管。在整个制造过程中,重点和难点是根据相贯线的展开曲线进行板材的进料和出料过程。


1 SolidWorks展开放样技术简介

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows的三维CAD系统,具有钣金模型扩展功能。这种交叉结构的开发模型由SolidWorks软件建立,然后转化为独立的可编辑的开发模型。在SolidWorks软件环境中开发的模型作为一个相对独立且易于编辑的DWG文件输出。DWG格式文件是大多数计算机辅助设计软件的默认和常用文件格式。在独立文件下,可以编辑展开图中相贯线的展开曲线,获得曲线的相关属性,从而指导钣金下料的生产实践。


2 建立模型与展开放样
2.1 特征建模
首先,根据零件、喷嘴和气缸的装配尺寸,建立待展开零件的三维模型。利用基于特征的参数化实体建模功能,可以通过拉伸、旋转、壳体提取、拉伸和切割、扫描、扫描和切割、放样等特征工具的操作来完成零件的建模。建模后,零件可以生成零件的工程图,也可以插入到组件中以形成组件关系。图1示出了正交喷嘴结构的三维模型。
     钣金模型扩展功能
    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
一般情况下,用二维展开法获取这类结构的展开图非常复杂,人工计算量大。利用SolidWorks中的钣金展开等功能快速获取模型展开视图,节省了大量的计算时间,避免了人工计算中存在的误差等问题。图4和图5分别示出了气缸模型展开图和喷嘴模型展开图。

     钣金模型扩展功能


2.3 输出二维展开图
断面的二维视图可以从简化视图和喷嘴膨胀视图中导出,如图6和7所示。您还可以导出开发图中每条曲线的相关坐标。输出消隐曲线的坐标可以为手工消隐提供很好的支持,因为三维模型及其展开图的每个点和每条线都有非常明确的坐标数据。根据这些数据,操作者可以直接在板上绘制一个展开图,然后进行切割。

     钣金模型扩展功能


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

数控下料设备可以通过数控代码实现这种喷嘴的精确下料,然后进行静置成型。采用本发明的方法,连接管可以一次成型,连接管和筒体可以直接组装,避免了复杂的放样计算、划线、切割、打磨、粘贴等,大大节省了时间、人力成本,提高了工作效率。


利用SolidWorks展开放样技术,可以实现压力容器中线圈和喷嘴的普通数控冲裁成形,解决了传统工艺方法中切割、抛光、连接工作量大、放样计算复杂的问题。同时,该方法效率高、误差小,对改进压力容器中常见零件如喷嘴、缸筒的加工制造工艺具有重要意义。


以上分析了压力容器中各种异形盘管和喷嘴的常见制造方法和特点,介绍了基于SolidWorks的展开放样技术在压力容器中各种异形盘管和喷嘴制造过程中的应用,并通过实际应用验证了该方法的可行性和优越性。


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