浅谈基于Inventor天圆地方变形管接头钣金设计

胡少夫 李海胜

摘 要：随着国家“中国制造2025”计划的实施，提升工业信息化水平，改进制造工艺，提高绿色制造水平。为了掌握其钣金设计相关知识，本文主要依托Inventor讨论天圆地方变形管接头钣金设计，抛砖引玉，以使学习者获得触类旁通、融会贯通的学习效果。

关键词：钣金放样；钣金展开；中性层；K-因子

基于Inventor平台天圆地方变形管接头钣金设计是指依托软件系统提供的工具完成天圆地方变形管接头钣金实体、参数设定及钣金展开及原始比例图纸输出，为后续钣金板料放样及加工打下基础。其大大减少了复杂的设计工艺计算，提升设计效率、提高生产效率、提升工业信息化和绿色制造水平。

1 Inventor钣金设计平台介绍

Inventor钣金设计平台是美国Autodesk公司专门为钣金设计设计的一款机械设计软件，其功能含有钣金放样、钣金展开、图纸输出等功能。其中钣金放样是指根据设计要求进行钣金实体造型，是钣金设计的基础；钣金展开是指将分割后的钣金放样零件进行表达，其能直观形象地表示出折弯线，为后续钣金件图样的输出和折弯加工打下基础。

2 天圆地方变形管接头钣金设计

钣金放样。钣金模块在Inventor中是独立的模块，在新建零件过程中，选定Sheet Metal.ipt作为模版，根据天圆地方零件图要求完成其钣金实体造型，其主要过程为：①绘制零件草图 需要注意的是此草图含有2个图层草图：□100x100、Φ80；

②进入钣金设计主界面进行钣金放样参数设定，如图2：

【钣金规则】项主要用于设置板料厚度，根据零件技术要求厚度为2mm；

【材料】项主要用于设置板材材料，材料为低碳钢；

【展开规则】项主要用于設置展开因子K值，这是钣金设计最为关键的步骤。在完成设置之前我们必须了解中性层及K-因子的概念。

在折弯变形过程中，钣金零件的折弯圆角内侧材料被压缩、外侧材料被拉伸，而图3中的中心线表示的区域在折弯过程保持不变形，此层称为材料的中性层。钣金中性层不变形，也就是说处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同，所以BA（折弯补偿）等于中性层的圆弧的长度。其展开长度计算公式如下：BA =2* PI*（R + t）*（a/360），令K-因子为钣金中性层厚度t与整体厚度T的比值，可以得出：BA =PI*（R + K*T）*a/180。

可见，随着K-因子的不同设置，折弯的展开长度将有所不同。根据材料和具体钣金设计规则的不同，可改变K系数到合适的值，以便能在展开后得到比较准确的长度。对于钢材，我国的常用的K-因子参数如下表。对于Inventor默认的情况，折弯半径/厚度=1.0，而K=0.44。

根据零件图要求，天圆地方的折弯半径为2mm，折弯半径/厚度=1.0，根据表1可知K-因子为0.44。

③实体造型。点击【钣金放样】进入钣金实体造型设置界面，如图4所示：

【输出】项中选择“折弯成形”方式，【镶嵌面控制】选择“A弦公差”方式，输入值为0.5mm。钣金放样效果如图5所示。

④创建展开工程图钣金放样后的实体造型为折叠零件模式是不能直接进行创建展开工程图的，需要按实际加工工艺进行分割后进行创建展开工程图，按原始1：1的比例，效果如图6所示。

图中粗实线为图形的外轮廓线，细实线为折弯线。将此展开工程图1：1打印放样到板材上进行零件加工。至此，天圆地方变形管接头钣金设计完成。

3 总结

基于Inventor平台天圆地方变形管接头钣金设计采用了逆向思维设计方法，整个过程简单明了，节省时间，大大提高了设计效率，同时，软件自身的参数化实现了设计的实时更新，为后续设计的优化提供了良好的基础。

参考文献：

[1]陈伯雄.InventorR9应用培训教程—机械设计实战.

[2]胡其登.Solidworks的钣金设计技术基础.机械设计.

[3]果连成.机械制图.中国劳动社会保障出版社.