盒型件角部球面展开成型方法
【专利摘要】本发明涉及一种盒型件角部球面展开成型方法，解决了过去采用柱面展开法弯曲后造成的问题。1)角部三个面相互垂直：球面展开为三个全等三角形，三角形高：θ×πR/180°，三角形底πR/2；2)两底角成钝角α，转角垂直底面：角部展开为两个全等三角形和一个等腰三角形，等腰三角形底边πR/180°×(180°-α)，高θ×πR/180°；两全等三角形相邻的边：(90°-θ)×πR/180°，另一个边等于等腰三角形的腰，底边长πR/2；3)两底角成锐角α，转角垂直底面：角部展开同2)，只是两个全等三角形相邻的边为：θ×πR/180°，另一边长等于等腰三角形的腰，底边πR/2。本发明零件成型后外观整齐。
【专利说明】盒型件角部球面展开成型方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种成型方法，具体涉及一种盒型件角部球面展开成型方法。
【背景技术】:
[0002]工业生产中由于盒型件角部球面成型的复杂性和多样性，对于新产品来说，在开发试制阶段，零件改动的可能性很大。为减少试制工装费用，目前此类零件，往往采取临时方案加工制造。对于不借助工装，只用手工制作方法来完成盒型件角部球面形状提出了较高的要求。现有的柱面展开法成型技术，特别是当角部球面半径SR较大时，手工制作会出现很多缺陷，如转角底部与转角柱面衔接不上、焊接时焊缝大、零件角部制不出球面形状等，零件尺寸得不到保证等。为保证球面形状，必须借助模具才能完成盒型件要求的形状，这种传统手工制作工艺的缺点是:
[0003]1、采用原有的柱面展开法制作零件时产品质量难以保证，废品率高。
[0004]2、在底角和转角半径相差不太大的盒型件中，当角部球面半径SR较大时，焊接难度大，打磨时间长。
[0005]3、难 以满足多品种、小批量的生产形势。
【发明内容】
:
[0006]本发明通过采用立体球面二面角等角展开技术，在原有的柱面展开方法基础上，对盒型件工艺角部展开技术进行改进，解决了过去手工无成型模具时采用柱面展开法弯曲后造成的转角底部与转角柱面衔接不上、焊接时焊缝大、零件角部制不出球面形状等问题，实现了角部球面半径较大的盒型件成型展开。从根本上解决了传统方案存在的以下问题:
[0007]1、成型过程中，零件角部多料或少料问题。
[0008]2、加工完成后，零件角部球面形状尺寸难以保证的问题。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010]一种盒型件角部球面展开成型方法，转角和底角半径R相等或相差不大，按以下方法展开:
[0011]I)角部三个面相互垂直
[0012]在xyz直角坐标系中作出一个以三个坐标面为边界，半径为R的1/8球面，同时作出以三个坐标面为边界，边长等于R的正六面体，以坐标原点O作六面体对顶角的射线0￡，OP在xOy面内的投影与球面的交点为Q，OP与球面的交点为S ；
[0013]OP 与 xOy 面的夹角 Θ = arctgR/ V 2R = 35.26。；
[0014]将S作为球面展开图分界点，将球面展开为三个全等三角形，三角形的高就等于圆弧段SQ的展开:SQ弧=θ X jiR/1800，三角形的底等于球面在三个坐标面内弧面的展
开:冗R/2 ;
[0015]底和高为上述值的三个全等等腰三角形就为近似代替球面的展开，在零件形成球面后三角形的三个顶点聚为一点；[0016]2)两底角成钝角α，转角垂直底面
[0017]此时角部展开由两个全等三角形和一个等腰三角形组成，等腰三角形底边长为JiR/180。X (180。-α)，高为 SQ 弧=θ X jiR/180。；
[0018]弧面展开后两个全等三角形相邻的边为:(90° -0)XjiR/18O°，另一个边长等于等腰三角形的腰，底边长为nR/2;
[0019]3)两底角成锐角α，转角垂直底面
[0020]此时角部展开也由两个全等三角形和一个等腰三角形组成，等腰三角形底边长为JiR/180。X (180。-α)，高为 SQ 弧=θ X jiR/180。；
[0021]弧面展开后两个全等三角形相邻的边为:θ X jiR/1800，另一个边长等于等腰三角形的腰，底边长为nR/2。
[0022]本发明的球面展开法特别适用于料厚I~6毫米且SR较大的零件，实用性强，适用范围广，成本低；零件成型后外观整齐，工艺推广性强；焊接难度小，打磨工时缩短。
【专利附图】
【附图说明】:
[0023]图1是改进前的角部球面展开示意图；
[0024]图2是两底角及转角相互垂直的情形；
[0025]图3是两底角及转角相互垂直情形下的球面展开原理图；
[0026]图4是两底角成钝角α，转角垂直底面的盒型件展开；
[0027]图5是图4情形下的展开原理图；
[0028]图6是两底角成锐角α，转角垂直底面的盒型件展开。
【具体实施方式】:
[0029]本发明应用立体球面二面角等角展开技术，对盒形成型件角部球面展开。
[0030]实施例:
[0031]1、如图2所示，转角及两底角均为R20，并且三者相互垂直，高为30的盒型件，其角部展开为三个全等三角形。
[0032]如图3所示，在xyζ直角坐标系中，做出三个角为90°，SR为20的球面三角形，同时，做边长等于20的正六面体，以坐标原点作六面体对顶角的射线0￡。从图中可见射线OE与三个坐标平面的夹角相等，与三个坐标的夹角也相等。
[0033]OE 与坐标平面的夹角 θ = arctg20/ V 2 X 20~2 = 35.26。
[0034]OE 与坐标轴的夹角 β =90。-35.26。= 54.74。
[0035]结合图2、图3，首先，我们按弯曲计算，展开两直边，并确定弯曲R区展开位置，(LI=L2 = L3 = 31.4，即90°所对的弧长π R/2)画出R区的中心线，分别得到点a ；b ；c ；d ；e ；f ;g。
[0036]下面来确定R区中心线上线段hb、kd、fc的长度，即三角形的高。
[0037]将射线QE与球面相交点S作为球面展开图分界点，也就是展开图中三个三角形的顶点1、k、h，将在零件形成球面后聚为一点，所以，图中三角形的高hb就等于圆弧段SQ的展开:SQ 弧=/180° X Θ XR = 0.017453X35.26。Χ20 = 12.3。
[0038]这样，我们就可以在R区的中心线上分别作出hb = kd = fl = 12.3，然后分别连接ha ；hc ；kc ；ke ；le ;lg。组成了三个三角形Λ gel ；Δ kec ；Δ hca来近似代替球面展。
[0039]下面我们用等面积法进行一下展开面积核算，如图3所示为球的八分之一，
[0040]所以，S球=1/2X 31 XR~2 = 3.14/2X20~2 = 628 ；
[0041]展开面积S Δ= 3/2XlXhb = 3/2X31.4X 12.3 = 579 ；
[0042]即:5球>5厶。
[0043]这个误差是出在以三角形的直边代替球面展开曲线上面，这小量误差可以用钳工修整球面及焊接时来弥补。
[0044]2、如图4所示，SR为20，高度为30，两底角成135°，转角垂直底面的盒型件。
[0045]角部展开由两个全等三角形Aedh ;Agdc和一个等腰三角形Aafc组成。同上所述，先按弯曲计算展开直边，并确定弯曲R区(即LI = L2 = 31.4，即90°所对应的弧长，L3 = 15.7，即180° -135°所对的弧长)与其中心线，分别得到点a ；b ；c ；d ;e。 [0046]由图5可以看出，盒型件两底角的变大，就等于在xoy平面内X轴与Y轴的夹角变小，Z轴与XOY平面垂直，射线OE与平面XOY和Z轴的夹角不变，所以我们取转角弧长L3的中心线上fb等于弧长迦的展开。
[0047]fb =弧 = 0.017453X Θ XR = 0.017453X35.26。X20 = 12.3
[0048]分别连接fa ;fc,等腰三角形Λ afc就确定了。
[0049]存两个全等三角形Λ edh和Λ gdc中，dh = dg =弧胆的展开，
[0050]dh = dg =弧 μ = 0.017453X β XR = 0.017453X54.74。X 20 = 19.1 ；
[0051]de = dc = LI = L2 = 31.4
[0052]由于线段gc和fc ；eh和fa，在形成球面后分别合为一条曲线，所以我们取:
[0053]gc = fc ；eh = fa。
[0054]当三角形的三条边已知后，Λ 6&和\ Λ gdc也随之确定了。如图4中的展开图。
[0055]3、如图6所示，用上述同样的步骤也可以做出两底角小于90°，转角垂直底面盒型件的展开，图中两底角为75°。盒型件两底角的变小，就等于在xoy平面内X轴与Y轴的夹角变大(所以L3的值为180° -75。所对的弧长)，Z轴与XOY平面垂直，射线QE与平面XOY和Z轴的夹角不变，所以我们取转角弧长L3的中心线上cb等于弧长紐的展开。
[0056]这就是说上述球面展开法适用于两底面互不垂直而成任意角度的盒型件球面展开。
[0057]对于弯曲直边与底面不垂直的盒型件，我们可以把它的垂直弯曲边看作是底，这样一来就和底角大于90°的盒型件的性质相似了。
[0058]球面展开法还可以引申到底角和转角半径不同的盒型件上，但是必需注意底角和转角的半径不能相差太大，否则就会出现很大的误差。
[0059]以上所述几种球面展开法是最常见的几种盒型件球面展开，其目的就是将成型部位开口转变为纯弯曲件的工艺性，利用通用设备弯曲直边，然后钳工将转角处球面修整成型，最后进行焊接打磨。用手工制造法形成球面形状，从而达到既能符合图纸设计要求，又美观好看，同时节省工装费用的目的。球面展开法适用于料厚I~6毫米，SR较大的零件，如油箱的端头，工具箱盖及带球面形状的外罩等零件，该方法能够适应小批量生产。
[0060]盒型件球面展开法在产品开发周期短，上马快，批量小，品种多的生产特性情况下很有推广价值。[0061]本本发明的优点:
[0062]1、实用性强，适用范围广，成本低。
[0063]2、采用本发明设计思路，可以做到在底角和转角半径相差不太大的盒型件中，当角部球面半径SR较大时，角部球面的形状在没有专用成型工装时，用平面展开的手工展开件，弯曲后形成球面要求形状的技术成为可能。
[0064]3、零件成型后外观整齐，工艺推广性强；
[0065]4、焊接难度小，打磨工时缩短。
【权利要求】
1.一种盒型件角部球面展开成型方法，转角和底角半径R相等或相差不大，其特征是:按以下方法展开: 1)角部三个面相互垂直 在xyz直角坐标系中作出一个以三个坐标面为边界，半径为R的1/8球面，同时作出以三个坐标面为边界，边长等于R的正六面体，以坐标原点O作六面体对顶角的射线OE，OE在xOy面内的投影与球面的交点为Q，OP与球面的交点为S ； OP 与 xOy 面的夹角 Θ = arctgR/ V 2R = 35.26。； 将S作为球面展开图分界点，将球面展开为三个全等三角形，三角形的高就等于圆弧段SQ的展开:SQ弧=θ X JIR/1800，三角形的底等于球面在三个坐标面内弧面的展开:.31 R/2 ； 底和高为上述值的三个全等等腰三角形就为近似代替球面的展开，在零件形成球面后三角形的三个顶点聚为一点； 2)两底角成钝角α，转角垂直底面 此时角部展开由两个全等三角形和一个等腰三角形组成，等腰三角形底边长为JiR/180。Χ(180。-α )，高为 SQ 弧=θ X Ji R/180。； 弧面展开后两个全等三角形相邻的边为:(90° -0)XjiR/18O°，另一个边长等于等腰三角形的腰，底边长为nR/2; 3)两底角成锐角α，转角垂直底面 此时角部展开也由两个全等三角形和一个等腰三角形组成，等腰三角形底边长为JiR/180。X (180。-α)，高为 SQ 弧=θ X jiR/180。； 弧面展开后两个全等三角形相邻的边为:θ X jiR/180。，另一个边长等于等腰三角形的腰，底边长为nR/2。
【文档编号】G06F19/00GK104021270SQ201410158948
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】孟瑞兰, 高克霞, 吕方, 侯忠渊, 安欣, 刘福旺, 易新, 张燕英, 杨平清, 王剑伟, 安燕峰, 陈艳江, 王润珍 申请人:内蒙古第一机械集团有限公司