圓柱體截面圖畫法（薄壁楔形圓柱體的展開圖繪製方法探討）

2023-07-29 20:29:21 2

【摘要】本文探討了繪製薄壁楔形圓柱體展開圖的三種方法，包括描點法、實體轉鈑金法和鈑金工具法。

描點法介紹了薄壁楔形圓柱體的繪製方法，不同角度圓柱面母線草圖的繪製方法，將不同角度對應的弧長以及圓柱面上母線長度等數據整理到excel表中，通過SolidWorks插入曲線，導入表格數據的方法繪製楔形端面的展開曲線，最後繪製出薄壁楔形圓柱體的展開圖。

實體轉鈑金法利用楔形圓柱體的對稱性，繪製出一半形狀的薄壁實體零件再轉化為鈑金零件件，最後通過特徵鏡像繪製出完整的展開圖。

鈑金工具法法則是在草圖中繪製園，再將園裁剪出一個缺口（缺口可以小到滿足展開需要的精度範圍內），通過命令直接得到鈑金零件,同樣可以繪製出薄壁楔形圓柱體的展開圖。

【正文】

薄壁楔形圓柱體參數：圓柱體外徑為50毫米，壁厚為2毫米，用一個與端面夾角成60度的面切出如圖形狀，切面與圓柱端面近端距離為20毫米。

對於薄壁圓柱體，Solidworks 沒有找到很直接的方法，本文分享三種繪製方法。

1、描點法

描點法的思路就是測量出楔形面與圓柱端面上對應各點的距離（即圓柱面母線的長度），然後以圓柱面展開弧長為橫坐標（全長為圓柱截面園的周長），以所測得的相對應點的距離為縱坐標繪製出鍥形面展開後的形狀，最後繪製出圓柱鍥形面的展開圖。

為了簡化操作，我們把鍥形圓柱體分成12等分，當然也可以更多，理論上分切數量越多繪製的展開圖形越精準。

具體操作步驟如下：

1.1 繪製楔形圓柱體

1.1.1 選擇上視基準面繪製草圖

1.1.2 選擇，按下圖設置參數

1.1.3 點擊確認，得到薄壁圓柱體如下圖

1.1.4 在前視基準面上繪製草圖如下圖

1.1.5 點擊，如下圖

1.1.6 點擊確認，得到楔形圓柱體

1.2 繪製並測量各角度圓柱體母線並測量其長度，結果記錄在表格中

主要思路是將圓柱體切分成12等份，分別測量出對應角度處母線的長度

1.2.1 插入基準面

分別點選下拉菜單、、，如下圖

1.2.2 選擇右基準面（楔形圓柱體的對稱面）作為第一參考，角度為30度，插入面數量為5，如下圖

1.2.3 點擊確認，得到如圖中5個基準面

1.2.4 選擇右基準面繪製草圖，利用命令繪製草圖，即楔形圓柱體最長和最短的兩條母線，測得長度分別為51.33和22.47 。

1.2.5 採用同樣的方法，分別以文章前面所插入的基準面1、2、3、4、5分別得到楔形圓柱體的兩條母線，並測出它們的長度。如下圖

1.2.6 本文以母線最短處作為楔形圓柱體的展開面。圓柱體的周長為50*3.14=157.08毫米，以角度所對應的弧長、相對應的母線長度填入到Excel得到如下表格：

1.3 繪製薄壁鍥形圓柱體的展開圖

1.3.1 複製上表中弧長與母線長度值，貼入到記事本，增加第三列如下圖，並保存為，備用。

1.3.2 打開Solidworks，打開新零件，插入曲線。

點選下拉菜單、、，如下圖。

注意：插入曲線時不要選擇任何基準面。

1.3.3 點擊，在如下圖界面中點擊

1.3.4 選擇導入前面存入的文件

1.3.5 點擊，得到如下圖曲線

1.3.6 繪製得到的曲線在前視基準面上

1.3.7 在前視基準面上繪製草圖

1.3.8 繪製完整草圖

1.3.9 拉伸得到楔形圓柱體的展開圖

至此，完成了採用描點法繪製薄壁鍥形圓柱體的展開圖

2 實體零件轉鈑金法

雖然Solidworks中沒有找到直接展開薄壁圓柱體的方法，但我們可以通過間接的方法得到同樣的結果。

2.1 繪製實體零件

2.1.1 選擇前視基準面繪製草圖，如下圖

2.1.2 選擇，按下圖設置參數

2.1.3 點擊確認，得到如下所示薄壁零件（薄壁圓柱體的一半 10毫米寬的薄板）

2.1.4 選擇右視基準面繪製草圖，如下圖

2.1.5 點擊，按下圖設置參數

2.1.6 點擊確認得到下圖所示薄壁零件

2.2 實體零件轉鈑金

2.2.1 點擊，如下圖

2.2.2 點擊確認得到薄壁件的鈑金

2.2.3 在右視基準面上繪製草圖

通過草圖工具條中的繪製草圖輪廓線，注意我們在前面繪製薄壁件時，草圖是半圓（直徑為50毫米），加上了10毫米的線段，這裡我們所要繪製草圖是圓柱體部分，所以要去掉多餘的部分。

2.2.4 拉伸得到展開圖一半

2.2.5 鏡像得到完整的楔形圓柱體展開圖

3 鈑金工具法

3.1 選擇上視基準面繪製草圖，將圓形草圖裁剪一個缺口

3.2 點擊，如下圖設置相關參數

3.3 點擊確認得到薄壁圓柱體（鈑金）

3.4 選擇右視基準面繪製草圖

3.5 選擇，如圖設定參數

3.6 點擊確認

3.7 點擊展開，得到薄壁圓柱鍥形體的展開圖

4 檢查分析

4.1 採用描點法繪製得到的展開圖

4.2 採用實體轉鈑金法繪製得到的展開圖

4.3 採用鈑金工具法繪製得到的展開圖

比較發現後兩種方法得到的結果在長度方向相同，描點法得到結果有偏差。檢查發現採用描點法時忽視了材料厚度及變形導致結果有偏差。

5 描點法修正

5.1 薄壁楔形圓柱體的直徑為50毫米，壁厚為2毫米，其折彎中性層的直徑為150.8毫米。

5.2 數據修正整理得到如下表格：

5.3 複製表格中的數據到記事本中，保存為

5.4 重複步驟 1.3.2到1.3.4 選擇導入的文件

5.5 點擊確定得到如下圖曲線

5.6 繪製完整草圖

5.7 拉伸得到楔形圓柱體的展開圖

從圖中可以看出其總長尺寸與採用其它方法繪製得到的結果一致。

6 圓柱體高度方向再次檢查

將用三種方法得到的展開圖在裝配圖中進行比較

6.1 採用描點法繪製得到的展開圖

6.2 採用實體轉鈑金法繪製得到的展開圖

6.3 採用鈑金工具法繪製得到的展開圖

6.4 比較發現前兩種方式得到的展開圖在高度方向一致，第三種方式得到的結果與前兩種不同，從3D圖中檢查得知第三種方案得到的是楔形圓柱體內壁母線的高度尺寸，如下圖

7 舉一反三，繪製薄壁相貫圓柱體的展開圖

如果把楔形面換成相貫面，同樣可以採用鈑金工具中的的方法來實現。採用描點法相對來說更繁瑣一些。

7.1 薄壁圓柱體的方法與前文中步驟2.2.1-2.2.3相同，這裡不再贅述

7.2 選擇前視基準面繪製草圖，選擇

7.3 點擊確認，得到相貫薄壁圓柱體

7.4 點擊展開即可得到薄壁相貫圓柱體的展開圖

8 結語

8.1 本文探討了三種不同的繪製方法，描點法相對來說思維邏輯上比較簡單明顯，得到的最終結果也完全在掌控之中，步驟比較繁瑣，適合較為簡單的形狀，如本文中的薄壁楔形圓柱體。實體轉鈑金法和鈑金法從操作步驟上講比較簡單，但設計到一些參數的設定如折彎係數、K因子等，參數設定不同結果就會有區別，繪製相關面之類的比較複雜的薄壁圓柱體後者更方便。當壁厚足夠薄時各種方法所得到的結果會很接近。

8.2 本文是實際工作中遇到問題解決後的復盤總結整理留存，分享出來與讀者一起探討，歡迎提出更好的想法和建議。

8.3 初學者可以對照步驟實操，熟練使用SolidWorks者可以參考本文的思考問題的邏輯思路，能力強制可以借鑑本文的嚴謹性，很多問題其實就是出在細節處理不到位導致。

說明：本文首發於同名公眾號《機械工程文萃》