三维CAD软件在结构件展开中的应用

0引言
    风机制造业中的铆焊结构件占很大比例，有些结构件需要展开放样后才能进行加工。放样的质量直接影响到产品的质量及加工成本。
    展开放样是一种专业性很强的技能，它要求操作者具有画法几何基础知识、空间想象能力和丰富的实践经验。传统的展开放样是在平面上用作图的方法来完成的。用这种方法要完成较复杂的展开，比较困难。
    随着计算机应用技术的发展，三维CAD软件近几年在我国得到广泛应用。本文介绍了一种应用三维CAD软件进行结构件展开的方法，使复杂结构件的展开变得简单、方便、快捷。
1展开方法概述
    三维CAD软件进行展开放样适用于较为复杂的、不可展曲面的展开。
    用三维CAD软件进行展开放样大致分为4个步骤。
1.1绘制草图
    草图是生成曲面和实体的基础。草图绘制要以设计图样为依据，出于工艺性考虑可以做适当修改;较复杂的图形在二维设计软件上绘制后，可以插人到草图中;草图绘制后要添加约束。
1.2建立模型
    建模就是在草图轮廓的基础上，通过软件的功能生成面或实体。
    由于展开放样在物体的某一特性面上(如中性层面)进行的，因此在建模操作过程中，一般以曲面的特征进行。
    用于展开放样的建模方法有:拉伸曲面、放样曲面、旋转曲面、延伸曲面等。
1.3分解曲面
    草图绘制和建模是放样的过程，获取数据才是最终目的。
    三维CAD软件只提供了一般钣金件的展开功能，并没有提供曲面展开的功能。分解曲面就是将曲面分解为若干个彼此相连的、在不同平面的三角形区域，以这些三角形平面代替曲面，以达到近似展开的目的。
1.4绘制展开图
    绘制展开图就是将分解曲面形成的，彼此相连的三角形绘制在同一平面上。
    展开图要按工艺要求加以整理，并标注尺寸及相关信息，以指导生产。
2展开方法特点
    用三维CAD软件进行展开放样与传统的展开放样方法比较，有如下特点。
2. 1简单
    传统展开放样方法在画法几何知识的基础上，研究点、线、面的投影关系。利用投影法、旋转法、放射线法、截面法、换面法等一系列技巧来求取空间线段的实长，从而达到展开的目的。这种方法专业性强，不易掌握。划线多，工作量大。
    用三维CAD软件进行展开放样，从原理上与传统的展开放样方法截然不同。它不再需要画法几何的知识，不需要研究投影关系，也不需要展开的原理、方法和技巧。因为在三维CAD软件中生成了要展开的曲面，各种几何关系便可一目了然。对曲面进行分解，便可获得展开的数据。这种方法绘图量极少，只需要绘制有关的轮廓线。
2. 2准确
    传统展开放样由于方法复杂，划线多，难免出错。一旦出错，将影响所有后续工作。放样过程的检验也非常困难。
    用三维CAD软件进行展开放样，通过在草图中添加几何关系、标注相关尺寸，使图中的每个几何要素之间相互约束，提高了绘图的精确性和绘图的速度。操作过程的每一步都可以修改。修改后，将自动调整其后续的相关过程或提示有关信息。
2.3实用
    用三维CAD软件进行展开放样过程简单，一般工程技术人员都能快速掌握。适合生产中较复杂结构件的展开。
3展开实例
    风机行业中机翼型叶片和进风口斜锥的展开是比较困难的。虽然有些资料介绍了机翼型叶片的展开方法，但由于步骤复杂，真正掌握和容易。
    下面以4-72 NO10机翼型叶片展开为例，简述展开过程。
3.1绘制草图，生成模型
    首先要在草图中按照图样绘出叶片两个截面的轮廓图。
    按工艺要求，修整截面轮廓。去除干涉部分，并对两个截面轮廓的起点和终点做适当调整(图1)。

    保留中性层线，删除其他线段，在另外草图中画出轮盖曲线。
    利用软件的功能，生成轮盖曲面和叶片曲面。
    叶片要按大弧面、小弧面、头部分别生成各自曲面(图2).

3. 2分解曲面，标注尺寸
    将要展开的曲面分割成若干个彼此相连的三角形区域。
    标注出每个三角形各顶点间的空间距离(图3)。

3.3整理数据，绘制图样
    根据展开的数据，画出展开平面图。
    叶片底边圆整为直线。底边与出口边圆整为9000适当圆整尺寸，将展开曲线分段，标注尺寸(图4).

4结论
    传统的展开放样是从展开物体的平面投影，经过多次投影变换的几何方法来求算出实际数据。而CAD软件是在生成的三维物体上直接测量出实际数据。两种力法的原理截然不同。
    三维CAD软件展开放样已经用于生产。实践证明:速度快、精度高、效果好。下料后不必再留有二次切割或磨削、铣削等加工余量，提高了材料利用率、工时利用率和产品质量。