SolidWorks三维钣金展开放样

钣金件在化工、冶金、船舶、包装、机械等行业中被广泛应用，它是按照成品需求将不同形状、材质和厚度的材料裁剪下来，再进行卷曲、折弯或焊接制造加工成形。钣金件在加工制作时，需要根据零件图纸要求，应用多面正投影原理，将零件的实际轮廓尺寸按照1∶1 的比例预先画在金属或非金属板材上，该过程又被称作展开放样。展开放样是钣金件下料与生产必不可缺的过程，正确的展开放样可以保证钣金件制作的准确性，节省工料的使用，降低生产成本，提高生产效率。

钣金件按照构成形状表面又可分为可展曲面和不可展曲面。可展曲面理论上可以精确的展开为平面，还原后基本可以与原曲面完全吻合，例如柱面、锥面等。不可展曲面在理论上不能在平面上展开，故只能近似展开，例如球面、圆环面等。

钣金件的传统生产方法主要有图解法和计算法，这些基于投影关系的展开放样方法在板厚为零的理想状态下应用良好。但当应用于厚度较大或精度较高的板材时，即需要充分考虑板厚、展开长度及结合处形状等因素的影响，不断修正放样图，以满足零件设计要求。面对这种情况即便拥有丰富的放样经验的工人也必须经过多次反复试验才能成功，由此将造成严重的浪费，提高产品成本。

而使用SolidWorks 三维展开放样方法可以根据图纸直接生成钣金件的三维图形，并能快速得到三维钣金件的二维展开图。SolidWorks 的钣金设计功能很强大，任何复杂的钣金特征都能通过简单操作完成，可自动生成展开件。这种虚拟放样过程可节省下料用模板，提高工作效率及准确性。

以水电站座环为例（见图1），我公司首次生产此项产品，对其工艺过程缺乏经验，且由于产品存在复杂曲面及不规则接口，下料、加工、焊接难度都很大。但应用SolidWorks 完成三维钣金建模后，三维图形中的每一个点和每一条线都有非常明确的坐标数据，工作人员可以根据这些坐标数据在下料模板上准确的绘制出展开图形，然后按照图形尺寸进行切割以作为放样的模板在下料时使用。三维建模不仅可以有效地指导下料，对于零件定位焊接也提供了很大的帮助。

图1 水电座环三维建模

就该座环产品而言，因所有零件均焊接于上下环板之上，难以在空间曲面上找到基准点进行安装，故此次将整体座环建模，通过虚拟基准点在座环表面找到某点的坐标值进行安装。对于零件间的不规则接口，可根据建模图形直接完成不规则形状零件的下料，或者根据建模形状先切割，然后再进行焊接。此项产品中的零件包括1 块舌板、23 片导叶、上下共53 块过渡板、上下共96 块导流板以及包括尾部蜗壳在内共36 块蜗壳等，其中舌板与尾部蜗壳、舌板与入口处的蜗壳、蜗壳与导流板、蜗壳与过渡板、过渡板与导流板的接口形状都不尽相同，且连接处均为曲面，下料及安装难度都很大，但应用SolidWorks 的三维建模及钣金放样功能，高效率实现该座环三维钣金件的二维展开，且上下过渡板分别与上下环板间成角度焊接，应用三维建模实现辅助定位后，简化了生产过程，提高了生产效率，降低了生产成本。