基于SolidWorks扁平類陶瓷制品真空擠壓成型焊接式擠壓筒折彎成型板材的展開設計

蔡祖光

摘 要：詳細介紹了利用SolidWorks三維軟件的鈑金特征繪制扁平類陶瓷制品真空擠壓成型焊接式擠壓筒板材折彎成型中性面曲面實體的方法，并指出利用鈑金特征建模轉換成展開圖的設計方法，是扁平類陶瓷制品真空擠壓成型焊接式擠壓筒折彎成型板材展開設計——放樣下料的最佳選擇。它與傳統的展開設計方法相比，具有簡單實用、圖形精確、誤差小、不必進行復雜的計算和煩雜的繪圖等工作，而且還能實現參數化設計等優點。

關健詞：擠壓筒；壓縮筒；中性面曲面實體；折彎板材；設計方法

1 前言

目前，真空擠壓成型機是國內外蜂窩陶瓷載體、劈開磚（也稱劈裂磚或劈離磚）、耐火磚、耐酸磚、屋面瓦、陶土板（也稱干掛陶板或陶板）及窯爐墊板（俗稱中空棚板）等陶瓷制品塑性擠壓成型的關鍵設備。真空擠壓成型機按坯體的擠出方位可大致區分為臥式真空擠壓成型機和立式真空擠壓成型機，但因立式真空擠壓成型機擠出的坯體傳送困難等原因，所以在陶瓷制品等塑性擠壓成型的實踐生產中，通常僅采用臥式真空擠壓成型機。臥式真空擠壓成型機（通常簡稱真空擠壓成型機，除非另有說明）按螺旋（也稱絞刀或螺旋絞刀）軸的多少又可分為單軸（攪泥螺旋和擠泥螺旋依次安裝于同一軸上）真空擠壓成型機、雙軸（上軸為攪泥螺旋軸、下軸為擠泥螺旋軸）真空擠壓成型機、三軸（上部攪泥部分為兩根攪泥螺旋軸、下軸為擠泥螺旋軸）真空擠壓成型機。同時考慮到真空擠壓成型機工作時，處于同一平面內平行布置的兩螺旋軸的相互逆向運轉，不僅對泥料產生劇烈的破碎、攪拌、混勻和搓揉等作用，而且還有利于泥料擠壓得更加致密及擠出效率更高等，便于獲得含水較低、結構致密、機械強度較高、表面平整光潔及具有預定截面形狀規格尺寸的陶瓷坯體。所以說，陶瓷制品等塑性擠壓成型實踐生產中，廣泛應用的真空擠壓成型機幾乎都是三軸真空擠壓成型機。

2 擠壓筒的結構形式

真空擠壓成型機的擠泥裝置中，從最末端擠泥螺旋（也稱螺旋推進器）的終止處到機嘴（俗稱成形模具）之間的部分通常稱為擠壓筒（俗稱機頭）。目前，國內外扁平類陶瓷制品塑性擠壓成型采用的擠壓筒幾乎都是由圓截面逐漸過渡到矩形截面的圓形漸變式矩形的特殊筒體（俗稱“天圓地方”擠壓筒），如圖1所示，它主要用于方形蜂窩陶瓷載體、耐火磚、耐酸磚、屋面瓦、中小規格尺寸劈開磚、陶板及中空棚板等扁平類陶瓷制品的塑性擠壓成型。同時，擠壓筒按其制造生產方式的差異也可大致區分為鑄造式擠壓筒和金屬板材折彎成型壓縮筒之結構形式的焊接式擠壓筒（簡稱焊接式擠壓筒）。

2.1 鑄造式擠壓筒

在鑄造擠壓筒毛坯的生產過程中，由于鑄造屬于熱加工的范疇，其生產工藝非常復雜，生產周期較長。造型時型腔、模芯等造型偏差大；因此，澆注時易造成鑄件的“錯箱”及“飛邊”等缺陷，從而導致鑄造式擠壓筒兩端面的形狀位置精度差及內部型腔工作表面粗糙及凹凸不平等，嚴重影響鑄造式擠壓筒的設計制造質量。其后果是當陶瓷坯體條（俗稱泥條）塑性擠壓成型時，由于泥條左右兩側的擠壓成型速度相差較大，導致泥條呈“S型”彎曲前行。即使肉眼觀察到泥條似乎也是呈現“直線”前行的，但由于泥條內部存在內應力的作用，那么泥條切斷成為陶瓷坯體后，再經后續工序（如干燥、燒結等）時易產生微裂紋及裂紋等缺陷。嚴重時，甚至泥條剛擠出成型時就分裂成許多碎塊，根本成型不了陶瓷坯體。

雖然通過優化鑄造式擠壓筒的結構設計、改善其鑄造成型工藝，可有效地減少鑄造式擠壓筒兩端面的中心對稱平面的重合度誤差及其內部型腔工作表面的打磨拋光工作量，但仍不能從根本上消除鑄造式擠壓筒兩端面的中心對稱平面的重合度誤差大及其內腔工作表面粗糙凹凸不平等缺陷。因此，利用塑性好、折彎性能好及焊接性能良好且表面平整光潔的Q235A碳素結構鋼板或0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼板等折彎成型圓形漸變式矩形之壓縮筒后，再焊接成擠壓筒（俗稱焊接式擠壓筒）的設計制造生產方式是消除鑄造式擠壓筒兩端面中心對稱平面的重合度誤差大及其內部型腔工作表面粗糙凹凸不平等缺陷的有效途徑。

2.2 焊接式擠壓筒

扁平類陶瓷制品真空擠壓成型用焊接式擠壓筒的結構示意圖如圖1所示，它是由圓法蘭1-A、矩形法蘭1-C及壓縮筒1-B 壓縮筒三部分組成的。其中圓法蘭及矩形法蘭可由24 ～ 30 mm厚的Q235A碳素結構鋼板或0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼鋼板經粗加工（金屬切削加工）后制成；壓縮筒通常由8 mm厚的Q235A碳素結構鋼板或0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼鋼板經等離子弧切割或氧氣乙炔火焰（但不宜用于切割0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼材料）切割等下料后，打磨切割邊殘渣及去除毛刺后，經液壓折彎機折彎成型及對焊焊接后成為圓形漸變式矩形光滑過渡型壓縮筒（如1-B所示），然后將圓法蘭、矩形法蘭和壓縮筒焊接成為焊接式擠壓筒毛坯。焊接式擠壓筒毛坯經去除殘余焊接應力退火處理后，最后經精加工（金屬切削加工）及人工打磨拋光型腔內部焊縫表面后，便可獲得焊接式擠壓筒工件（如圖1所示）。

顯然，焊接式擠壓筒的生產制造方式不僅具有生產工藝簡單、生產周期短、無需胎模具、生產成本低廉及產品質量好等優點，而且泥料流經內表光潔、漸變式光滑過渡流線型型腔截面時，能最大限度地減少泥料與焊接式擠壓筒型腔內壁的摩擦阻力，從而減少泥料的分層及摩擦發熱等缺陷，優化了泥料的塑性擠壓成型工藝性能，確保陶瓷坯體處于無應力狀態擠壓成型，有利于獲得結構致密（貫入度儀測定值不小于2.5 kg/cm2）、機械強度較大、含水率較低（約15%左右）、表面光潔及產品質量好的陶瓷坯體。所以說，焊接式擠壓筒是扁平類陶瓷制品真空擠壓成型用擠壓筒的最佳選擇。而焊接式擠壓筒設計制造生產方式的關鍵就是圓形漸變式矩形壓縮筒（如圖2）用折彎成型金屬板材展開圖的設計計算，為此介紹利用SolidWorks三維軟件的鈑金特征功能設計圓形漸變式矩形壓縮筒板材折彎成型中性面薄壁筒體（俗稱殼體）的三維曲面實體及其展開圖的設計方法，供同行們批評指正。

3 壓縮筒板材折彎成型中性面殼體的三維曲面實體設計

金屬板材折彎成型生產經驗表明，金屬板材折彎成型后，靠近上模（也稱壓模）的金屬材料層逐漸縮短，而靠近下模（也稱托模）的金屬材料層則逐漸伸長。顯然，在金屬材料層由縮短逐漸連續地轉變成伸長的過程中，必定有一個金屬材料層保持既不縮短也不伸長——尺寸不變的狀態，這一金屬材料層就稱為金屬板材折彎成型的中性層。金屬板材折彎成型中性層的位置通常與金屬材料的化學成分、冶煉方式、材料的塑性變形能力的大小、板材的厚度、折彎模具的結構及其折彎成型生產工藝等許多因素相關。但實踐生產過程中，對于制造精度要求較低的金屬板材折彎成型，通常認為金屬板材厚度的二分之一處就是其折彎成型的中性層位置。顯然，由各中性層所構成的面，則稱為金屬板材折彎成型中性面。

如圖2所示，圓形漸變式矩形壓縮筒通常是由8 mm厚的Q235A碳素結構鋼板或0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼鋼板經等離子弧切割或氧氣乙炔火焰（但不宜用于切割0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼材料）切割下料后，打磨切割邊殘渣及去除毛刺后，經液壓折彎機折彎成型剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（也稱二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒，如圖3所示），經整形處理及制作焊縫坡口后，兩剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒工件采用對焊焊接的方式制成圓形漸變式矩形光滑過渡型壓縮筒（如圖2所示）。由于圓形端是由折彎成型的，應按圓形端的中徑（2R+δ）做為中性層的尺寸，其中R是圓形端的內腔圓半徑，δ為折彎板材的厚度，而矩形端僅直角（拐角）處是折彎線的起點，所以應按其內腔（矩形）尺寸做為計算尺寸（假想的中性層尺寸），高H為圓形端中徑的中心線與矩形端內腔中心線之間的距離。同時，值得注意的是折彎板材應采用矩形端寬度方向之邊（短邊）的對稱平面剖分成兩片后再進行折彎成型，人們自然會問這是為什么呢？這是由金屬板材的折彎成型工藝要求決定的。否則，金屬板材的折彎工藝性差或折彎困難（如：矩形端寬度方向之邊與長度方向之邊長相差很小時），甚至不能實現折彎成型（如：矩形端寬度方向之邊與長度方向之邊長相差很大時）。

如圖3所示，由于剖分式矩形圓形漸變式壓縮筒矩形端之間的夾角為直角，理論上是不能采用SolidWorks三維軟件的鈑金特徑功能設計的，所以說，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面的三維曲面實體是不可能利用SolidWorks三維軟件的鈑金特征生成的。若采用二分之一帶圓角（可設圓弧半徑r=0.1 mm，其設計制造誤差較小，并可忽略不計。）的矩形替代二分之一矩形，那么經上述處理后，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面的曲面實體就近似于一端為半圓形另一端為二分之一帶圓角（圓弧半徑0.1 mm）的矩形及適宜厚（如：ε=0.1 mm）的線段所組成的曲面實體。因此我們可分別作出半圓形及二分之一帶圓角（圓弧半徑0.1）的矩形“草圖”，再通過SolidWorks三維軟件的鈑金的“放樣折彎”設計功能即可作出剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面曲面實體的三維圖及其展開設計。

如：某扁平類陶瓷制品真空擠壓成型用“天圓地方”擠壓筒的結構示意圖如圖1所示，“天圓地方”擠壓筒圓形漸變式矩形壓縮筒及剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒的結構示意圖分別如圖2及圖3所示，如令：R=246 mm，H=400 mm，a=350 mm，b=200 mm及δ=8 mm， 那么，其剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面所組成的二分之一圓形漸變式矩形的曲面實體三維構造圖及其展開圖的繪制步驟如下：

3.1 半圓形“草圖”的繪制

接通電源，啟動電腦，進入SolidWorks三維軟件的繪圖界面。

（1）選擇菜單欄中“文件”|“新建”命令，彈出“新建SolidWorks文件”對話框，雙擊“零件”按鈕后，生成“二分之一圓形漸變式矩形殼體”的三維零件文件。

（2）任選一繪圖基準面（如：前視基準面），再選擇工具欄中“草圖繪制”按鈕，則彈出“草圖1”繪制界面，緊接著以坐標原點為圓心繪制直徑為Φ500[（2×246+a/2）=500] mm的圓。

（3）通過直徑為Φ500 mm圓的圓心做水平輔助線，與該圓交于兩點，然后通過單擊“草圖”工具欄“剪裁實體”按鈕下的“強勁剪裁”選項，剪裁及刪除該圓的下半部分，保留上半部分，最后退出“草圖1”繪制界面（如圖4所示）。

3.2 “基準面1”的建立

（1）單擊“參考幾何體”工具欄中的“基準面”按鈕，或選擇菜單欄中的“插入”|“參考幾何體”|“基準面”命令，則彈出“用于選擇一個平面和一個不在該平面上的點，從而生成一個通過該點并平行于被選擇面的基準面”的“基準面參數”時，選擇“前視基準面”；同時，也彈出“用于選擇一個平面，并在指定距離內生成一個與被選擇面等距離的基準面”的“距離參數”后，選擇400 mm即可。

（2）確定上述參數選擇后，就會生成“基準面1”（如圖5所示）。

3.3 二分之一帶圓角（圓弧連接半徑r=0.1 mm）矩形的繪制

（1） 選擇“基準面1”作為草圖繪制平面，再選擇工具欄中“草圖繪制”按鈕，則彈出“草圖2”繪制界面，單擊“草圖工具欄”里的“四邊形”或“平行四邊形”按鈕；或者選擇菜單欄中的“工具”|“草圖繪制實體”|“四邊形”或“平行四邊形”命令，繪制長邊為350 mm、寬邊為200 mm的矩形，該矩形的長邊與水平線平行，并且該矩形的中心通過“基準面1”上的坐標原點。

（2） 通過該矩形的中心做水平輔助線，與該矩形交于兩點，然后通過單擊“草圖”工具欄里的“剪裁實體”按鈕下的“強勁剪裁”選項，剪裁及刪除該矩形的下半部分，保留上半部分。

（3） 在草繪平面上單擊“草圖”工具欄里的“圓角”按鈕，或者選擇菜單欄中的“工具”|“草圖繪制工具”|“圓角”命令，選擇該二分之一矩形的三條直角邊作為草圖實體，在“圓角屬性參數”中，選擇圓角半徑0.1 mm，確定后，并退出“草圖2”繪制界面（如圖6所示）。

3.4 剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面曲面實體的生成

（1） 單擊“鈑金特征”工具欄“放樣折彎”按鈕，則彈出“放樣折彎”參數編輯對話框，在“輪轂（P）”處：選取“草圖1”及“草圖2”，在“厚度”處（向外）選取0.1 mm，確定后，則形成剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面的曲面實體，并存盤，如圖7所示。

（2）單擊“板金特征”工具欄“平板展開”按鈕，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面曲面實體就轉換成展開成平板狀態下的三維圖，如圖8所示。

4 壓縮筒折彎板材展開圖的設計新方法

進入SolidWorks三維軟件的繪圖界面，選擇菜單欄中“文件”/“從零件/裝配體制作工程圖”命令，彈出“圖紙格式|大小”對話框，選擇適宜的“圖紙”并確定后（獲得如圖9所示的界面），將右下方系列投影圖中，下方標有“平板型式”的投影圖拖入“工程圖紙”內（如圖10所示），將它另存為DWG文件。

在圓形漸變式矩形壓縮筒的折彎成型過程中，僅圓形端是折彎成型的，矩形端的直角僅是折彎線的起點并未參與折彎成型，所以說，圓形端的展開線應為曲線，而矩形端的展開線應為折線（線段-線段-線段）。而剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎成型中性面曲面實體轉換成二維圖（“平板型式”）之示意圖如圖10所示，其圓形端的展開線為曲線（如圖10之左部所示），矩形端的展開線近似為線段-曲線-線段-曲線（如圖10之右部所示），這是由于采用二分之一帶圓角（圓弧半徑為r=0.1 mm）矩形替代二分之一矩形的原因。為消除這一誤差 ，需利用AutoCAD軟件對圖10進行編輯及處理（圖形旋轉、部分展開線的添加、刪減及尺寸標注等）后存盤。具體操作步驟如下：

第一是作出其對稱中心線EF，交圓形端展開線與點E，交矩形端展開線與點F，并旋轉圖形，使對稱中心線EF處于垂直位置；

第二是過點F作對稱中心線EF的垂線HFG，截取線段HF=FG=（a——矩形端內腔長度方向之邊長），然后，直線連接點A和點H以及點D和點G。顯然，折線（線段AH-線段HFG-線段GD）就是矩形端的展開圖，刪除矩形端的原近似展開線（如圖10所示的右部，即線段-曲線-線段-曲線）后，即得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開圖（設計新方法）如圖11所示。剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開圖的2倍就是所求圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開圖。

5 壓縮筒折彎成型板材展開圖的傳統設計方法

目前，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材放樣下料圖（俗稱折彎板材展開圖）通常首先采用求取實長的計算方法，然后通過作圖的方式獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材之放樣下料圖，簡稱“計算”及“作圖”法。

5.1 尺寸計算

如圖3所示，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒是由一端為半圓形另一端為二分之一矩形，且二分之一矩形的中心與半圓形圓心的連線都通過垂直于半圓形平面和二分之一矩形平面的直線。由于圓形端是由折彎成型的，應按圓形端的中徑（2R+δ）做為中性層的尺寸，其中R是圓形端的內半徑，δ為折彎板材的厚度。而二分之一矩形端僅直角處為所需折彎線的起點，在半圓形端折彎成型過程中，對應端自然成型為二分之一矩形，沒有采用折彎成型，顯然，其展開尺寸應按其內腔尺寸計算。因此，我們應以剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒半圓形端的中性面（如圖12所示，即到剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒半圓形端內外表面各處距離相等的點所構成的曲面）的尺寸作為其計算尺寸，以二分之一矩形端的內腔尺寸作為剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒二分之一矩形端的計算尺寸（假想的中性面），以二分之一矩形內腔中心至半圓形端中性面中心（圓心）之間的距離作為剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒的高度H，獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒的展開尺寸計算原理圖（如圖12所示）。同時考慮到半圓形端展開為曲線，其實長為 ，二分之一矩形端展開為折線，其實長為 。若將半圓形端分為n等分 （為確保展開料的設計計算精度，根據R的大小，n常取8、16、32等 ），然后各等分點向鄰近的矩形拐角處做連線即得任一折彎線（如圖12所示），求出這些折彎線的實長Ln、矩形端長度方向邊上高的實長T1、矩形端寬度方向邊上高的實長T2及每等份弧長的展開長度e后，便可做出剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開圖。

通過求解空間直角三角形（如圖12所示）可得：

其余代號同前述。

如圖12所示，若以二分之一矩形長度方向之邊（長邊）上的中點為起點，將半圓形端上部的四分之一圓周逆時針分成8等份，其等份點依次標記為點1、點2、點3、點4、點5、點6、點7、點8及點9，各點與圓心之連線與二分之一矩形寬度方向之邊所對應的半徑之間的夾角分別為β1=0°、β2=11.25°、β3=22.5°、β4=33.75°、β5=45°、β6=56.25°、β7=67.5°、β8=78.75°及β9=90°，同時連接點1、點2、點3、點4、點5、點6、點7、點8、點9各與其鄰近的矩形拐點之連線，即為所求的折彎線，其實長為Ln。同樣，將半圓形端下部四分之一圓周順時針分成8等份，其等份點依次標記為點2、點3、點4、點5、點6、點7、點8及點9。

將R=246 mm、a=350 mm、b=200 mm、n=16、δ=8 mm、H=400 mm，β1=0°、β2=11.25°、β3=22.5°、β4=33.75°、β5=45°、β6=56.25°、β7=67.5°、β8=78.75°及β9=90°，代入上述各式后，即可求得二分之一矩形端長度方向之邊（長邊）上高的實長T1=427.20 mm、二分之一矩形端寬度方向之邊（短邊）上高的實長T2=406.97 mm、各折彎線的實長L1=461.65 mm、L2=443.86 mm、L3=428.30 mm、L4=415.86 mm、L5=407.31 mm、L6=403.23 mm、L7=403.92 mm、L8=409.33 mm、L9=419.08 mm及半圓形端每等份弧長的展開長度e=49.09 mm。

5.2 展開圖的繪制

如圖13所示，任意做一水平直線段GH=a，分別以點H或點G為圓心，以L1為半徑畫兩圓弧的圓弧交于點1（點E）；再以點1為圓心以e（半圓形的等分數越大時，可以近似采用弦長替代弧長，且誤差小，可忽略不計）為半徑畫圓弧，與以點G為圓心以L2為半徑畫圓弧交于2點；再以點2為圓心以e為半徑畫圓弧，與以點G為圓心以L3為半徑畫圓弧交于點3；按上述規律依次制作其它各點（即點4、點5、點6、點7、點8及點9），然后以點9（點C）為圓心以T2為半徑畫圓弧，與以點G為圓心以 b/2 為半徑畫圓弧交于點D。

根據剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒的對稱性原理，再以點1為圓心以e為半徑畫圓弧，與以H點為圓心以L2為半徑畫圓弧交于點2；再以點2為圓心以e為半徑畫圓弧，與以H點為圓心以L3為半徑畫圓弧交于點3；同樣，按上述規律依次制作其它各點（即點4、點5、點6、點7、點8及點9），然后以點9（點B）為圓心以T2為半徑畫圓弧，與以H點為圓心以 b/2 為半徑畫圓弧交于點A。最后可過點1（點E）作直線段HG的垂線（中垂線）交直線段HG與點F，直線連接點E和點F可得線段EF=T1、線段HF=FG=及∠CDH=∠GAB=90°。

最后分別直線連接點9（點C）和點D、點D和點G、點H和點A、點A和點9（點B）以及光滑曲線連接點9、點8、點7、點6、點5、點4、點3、點2、點1、點2、點3、點4、點5、點6、點7、點8及點9，它們所圍成的圖形，即為剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開過程示意圖（如圖13所示）。為了使圖形更清晰，省略各交點、輔助線及代入各數值后，獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材的展開圖如圖14所示，根據圓形漸變式矩形壓縮筒的對稱性原理可知，圓形漸變式矩形壓縮筒折彎板材傳統設計方法的展開放樣下料圖就是圖14所示圖形的兩倍。

6 探討

利用SolidWorks三維軟件對扁平類陶瓷制品真空擠壓成型用焊接式擠壓筒板材折彎成型中性面進行建模（曲面實體）和三維放樣折彎的展開設計新方法獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒）折彎板材放樣下料圖（設計新方法）如圖11所示。采用傳統設計展開方法獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒）折彎板材放樣下料圖（傳統設計方法）如圖14所示。顯然，兩圖形的對應尺寸相等或非常接近，具體說來如下：

第一是圓形端的展開線（如曲線CEB長度僅相差0.06 mm，角度僅相差0.17°）基本一致。

所以說，角度及長度尺寸誤差非常?。ǘ夹∮?%），形狀精確度高，完全滿足一般工業要求金屬板材的折彎成型工藝要求。但傳統設計展開方法的計算實長及作圖等操作過程復雜煩瑣，工作量特別大，取點數越多，展開圖形輪廓線的逼真度就越高，亦即剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒的折彎成型就越精確。

考慮到利用三維軟件鈑金“放樣折彎”功能默認折彎板材中性層處于0.5倍板厚處，那么，二分之一帶圓角（圓弧半徑0.1 mm）的矩形端就是按折彎板材中性層尺寸進行展開的。事實上，二分之一矩形端僅直角（拐角）處只是折彎的起點，在半圓形端折彎成型的過程中，其對應端自然成型為二分之一矩形，沒有采用折彎成型，顯然，其展開尺寸應按其內腔尺寸計算。雖然二分之一帶圓角（圓弧半徑0.1 mm）的矩形端可近似認為是二分之一矩形端，其誤差也是可以忽略的。但由于二分之一帶圓角（圓弧半徑0.1 mm）的矩形端的展開是按折彎板料中性層的尺寸展開的，顯然該尺寸略大于二分之一矩形端的內腔尺寸的。為消除這一誤差，需對其展開圖進行處理后，才可獲得剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒）折彎板材放樣下料圖如圖11所示。

與傳統設計展開方法相比，雖然三維軟件展開設計新方法需對其展開圖進行處理后才能獲得折彎板材的放樣下料圖，但三維軟件展開設計新方法簡單實用，不需進行復雜煩瑣及工作量巨大的求實長計算及作圖等，而且精度高，還能實現參數化設計。具體說來就是，當半圓形端的內腔半徑R、二分之一矩形端的邊長a及b、高度H及板材厚度δ變化時，三維軟件展開設計新方法立即更改其三維曲面實體模型就能輸出其更改后的二維展開圖，對展開圖簡單處理后即可獲得變化后的折彎板材之放樣下料圖。而傳統設計展開方法則必須重新進行復雜的計算和作圖后，才能獲得變化后的折彎板材的展開圖（折彎板材之放樣下料圖）。

7 結論

SolidWorks三維軟件是目前廣泛應用的三維實體機械設計的主要軟件之一，它不僅具有通俗易懂和簡單快捷實用等優點，而且還提供了強大的鈑金件設計功能，可以非常逼真地建立鈑金件的三維實體模型，并以此為基礎模擬鈑金件的折彎和展開過程，快速精確地完成鈑金件的展開。利用SolidWorks三維軟件對扁平類陶瓷制品真空擠壓成型焊接式擠壓筒板材折彎成型中性面進行建模（曲面實體）和三維放樣折彎的展開，展開圖經簡單處理后便可獲得折彎板材之放樣下料圖，下料后劃出折彎線后，經液壓折彎機折彎成型為剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒）工件，剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒工件經整形及制作焊縫剖口后，焊接即可。由此可見，其操作簡單快捷實用，形狀精確，誤差小，效率高。相對于剖分式圓形漸變式矩形壓縮筒（二分之一圓形漸變式矩形壓縮筒）展開放樣之傳統設計展開方法，它具有得天獨厚的優勢，不需進行復雜煩瑣及工作量巨大的求實長計算及作圖等，而且精度高，還能實現參數化設計，工作效率高。

參考文獻

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