[原创] 曲面和钣金的展开问题

dongtaohou

经常有朋友提到某钣金件或某曲面如何展开的问题，可惜其中大部分实例却往往又是不可展开的。因此，我想在此谈谈自己对展开问题的看法。
钣金的展开与曲面的展开，就其本质来说是同一个问题。钣金件的中心层是一个曲面，如果此曲面可展开，那么该钣金件就是可展开的。因此在下面主要讲一下曲面的展开问题。
根据自己工作的经验，在这里给出一个“曲面展开”的粗略含义：当一个曲面与一个平面图形有点点对应的关系，并且曲面上任一微段的两个端点与平面上对应的两点距离相等，则称此平面为该曲面的一个展开（为了便于说明问题，避免问题的复杂化，上面的含义不是一个严格意义上的定义，其中中心层的概念没有明朗化，而且“任一微段……距离相等”严格来说应是一个极限的关系）。通俗一点讲就是在曲面展开为平面的过程中其面上的任一个“纤维”长度保持不变。
很容易证明一下几个定理：
定理一：如果某曲面可展开，则此展开是唯一的。（唯一的意思是：如有两个平面图形都是某曲面的一个展开，则该两个平面图形必全等）
定理二：如果某曲面是可展开的，那么它的任一部分也是可展开的。
现在我要告诉大家一个不好的消息，其实在诸多曲面中只有及其少量的曲面是可展开的，大量的曲面是不可展开的。
展开的分类：
1、直接可展开的曲面（如由单一开口不自交轮廓拉伸形成的曲面等）。
2、剪开后可展开的曲面（如圆柱面、圆锥面等）。我们经常遇到譬如有三个平钣（不在一个平面上）组成的零件，每两个平面有一条公共边（就像方盒子的一个角一样），此零件就不能直接展开但如果剪开其中的一条公共边，就可以展开了。因此在SW的钣金中就有切口的概念。
3、可分为有限个部分展开的曲面（如圆柱面与圆锥面相结合的曲面等）。
4、不能展开的曲面（很容易证明如球面、椭球面等不可展开）
钣金件的概念：
以前SW的钣金在一个概念上是分得十分清楚的，如用一般的版金功能生成的钣金件都是可展开的，这相当于实际生产中的折角，滚圆等工艺。另一种钣金中常用的特征压凹生成的零件一般在钣金意义上是不可展开的，这相当于实际上产中的压型，在此类压型过程中其中心层的部分纤维有延伸（或缩短），由此钣的厚度也会变薄（或增厚）。从SW将压凹没有直接归在钣金特征中的做法可以看出，当时SW将此功能看作钣金的扩展功能，或称为广义的钣金。广义与否的分界线就是能否展开。
最新的SW07版提供了在弧形边界上制作边线法兰的功能，这实际上是压凹的简化做法，可以省却制作工具的步骤，给使用者提供了方便。不过很容易证明，这不是一种直接可展开的钣金件，用此法做出的应属于广义的钣金件。
现在有一些软件（如BLANKWORKS等）自称可展开我们通常意义上不可展开的钣金件，甚至于在SW07中对圆弧边界上制作的边线法兰也提供了展开功能，其实这些充其量只能算作下料形状，而且只是参考的下料形状。对于不可展开的钣金件，虽然可以用工艺手段（如压型等）做出零件，但由于纤维长度及钣厚的变化，其下料的实际尺寸受很多因素的影响，如每批材料性能的差异，加工方法及采取的工艺措施等等。在通常情况下压型后钣的自由边不再平直，也破坏了钣面与自由端面的正交性。除非是要求很低的零件，一般都会要求在压型后进行修正来保证零件的形状和尺寸。这也说明了这些参考的下料形状和真正意义上的展开其概念是完全不同的。
不老

trulytry

我遇到许多用sw做的钣金件，是用一般的版金功能生成的，可是展开时还是会遇到不可展开或者虽然展开但是出错的情况。比如：做一个底面是斜的盒子，并且四面的折边不是90度，四角的搭接不是开口的。展开时会遇到问题，不知是什么原因？

zdmqg

我的天那

rainer-2006

软件有问题

herod

   经典案例图书

每看到这样的帖子，就感到自己所学的浅。但在这论坛上，这样的帖子还真是不多见，希望今后能多看到这样的帖子，希望不老兄永远不老，继续发贴。

猎户座

sw是软件吗？

linmanshui

   经典案例图书

很好，长见识了

wyzwpw

我看的不太懂，怎么知道什么是可展什么是不可展？如果不可展，那又怎么解决呢，实际工作的问题可不能绕着走，还说这个不可展开，楼主多介绍点方法吧

/mg持之以恒

钣金功能平时用的很少，不老  先生的教程让我的云山雾里罩，，
看来，还是要 多学习啊！！

wokao

正好敢上.在其他论坛上看见一个作品(旋转楼梯).正想能不能用展开板金画出.(他是用线型阵列画的)
楼主辛苦!支持好贴!

63c645k5k8

用autoform或dynaform软件会更省事点

bedragoning

[原创] 曲面和钣金的展开问题
经常有朋友提到某钣金件或某曲面如何展开的问题，可惜其中大部分实例却往往又是不可展开的。因此，我想在此谈谈自己对展开问题的看法。
    钣金的展开与曲面的展开，就其本质来说是同一个问题。钣金件的中心层是一个曲面，如果此曲面可展开，那么该钣金件就是可展开的。因此在下面主要讲一下曲面的展开问题。
    根据自己工作的经验，在这里给出一个“曲面展开”的粗略含义：当一个曲面与一个平面图形有点点对应的关系，并且曲面上任一微段的两个端点与平面上对应的两点距离相等，则称此平面为该曲面的一个展开（为了便于说明问题，避免问题的复杂化，上面的含义不是一个严格意义上的定义，其中中心层的概念没有明朗化，而且“任一微段……距离相等”严格来说应是一个极限的关系）。通俗一点讲就是在曲面展开为平面的过程中其面上的任一个“纤维”长度保持不变。
很容易证明一下几个定理：
定理一：如果某曲面可展开，则此展开是唯一的。（唯一的意思是：如有两个平面图形都是某曲面的一个展开，则该两个平面图形必全等）
定理二：如果某曲面是可展开的，那么它的任一部分也是可展开的。
    现在我要告诉大家一个不好的消息，其实在诸多曲面中只有及其少量的曲面是可展开的，大量的曲面是不可展开的。
展开的分类：
1、直接可展开的曲面（如由单一开口不自交轮廓拉伸形成的曲面等）。
2、剪开后可展开的曲面（如圆柱面、圆锥面等）。我们经常遇到譬如有三个平钣（不在一个平面上）组成的零件，每两个平面有一条公共边（就像方盒子的一个角一样），此零件就不能直接展开但如果剪开其中的一条公共边，就可以展开了。因此在SW的钣金中就有切口的概念。
3、可分为有限个部分展开的曲面（如圆柱面与圆锥面相结合的曲面等）。
4、不能展开的曲面（很容易证明如球面、椭球面等不可展开）
钣金件的概念：
    以前SW的钣金在一个概念上是分得十分清楚的，如用一般的版金功能生成的钣金件都是可展开的，这相当于实际生产中的折角，滚圆等工艺。另一种钣金中常用的特征压凹生成的零件一般在钣金意义上是不可展开的，这相当于实际上产中的压型，在此类压型过程中其中心层的部分纤维有延伸（或缩短），由此钣的厚度也会变薄（或增厚）。从SW将压凹没有直接归在钣金特征中的做法可以看出，当时SW将此功能看作钣金的扩展功能，或称为广义的钣金。广义与否的分界线就是能否展开。
    最新的SW07版提供了在弧形边界上制作边线法兰的功能，这实际上是压凹的简化做法，可以省却制作工具的步骤，给使用者提供了方便。不过很容易证明，这不是一种直接可展开的钣金件，用此法做出的应属于广义的钣金件。
    现在有一些软件（如BLANKWORKS等）自称可展开我们通常意义上不可展开的钣金件，甚至于在SW07中对圆弧边界上制作的边线法兰也提供了展开功能，其实这些充其量只能算作下料形状，而且只是参考的下料形状。对于不可展开的钣金件，虽然可以用工艺手段（如压型等）做出零件，但由于纤维长度及钣厚的变化，其下料的实际尺寸受很多因素的影响，如每批材料性能的差异，加工方法及采取的工艺措施等等。在通常情况下压型后钣的自由边不再平直，也破坏了钣面与自由端面的正交性。除非是要求很低的零件，一般都会要求在压型后进行修正来保证零件的形状和尺寸。这也说明了这些参考的下料形状和真正意义上的展开其概念是完全不同的。
                                                                                                          不老

sdjz104

感谢不老如此深入研究板金，希望举些例子。

掉队的狗

swl软件画钣金是不行的，很多东东都不能画，还是用pro/e的好！！

lion_leno

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我觉得很多钣金加工过程中，材料的厚度，长度都有改变，就算最简单的折弯都是，这样看的话好像都属于不可展开，并且这个度好像也没有严格地数据化，这个很困扰我，看了楼主的觉得更加迷糊了。我知道有钣金系数之类的，但是，好像不好把握，并且现在的钣金材料都不是100％按它标牌来的，现实过程中，总是要改那么几次才可以。

michaelhw

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引用第18楼jinmini于2007-05-25 08:26发表的  :
我觉得很多钣金加工过程中，材料的厚度，长度都有改变，就算最简单的折弯都是，这样看的话好像都属于不可展开，并且这个度好像也没有严格地数据化，这个很困扰我，看了楼主的觉得更加迷糊了。我知道有钣金系数之类的，但是，好像不好把握，并且现在的钣金材料都不是100％按它标牌来的，现实过程中，总是要改那么几次才可以。

不错，板材折弯总有塑性变形，总有材料的流动，总有材料纤维长度的变化。但是就像我在前面所说的，在钣金加工中看其是否可以展开，事实上是看其中心层是否可展开。注意，此处说的中心层不是指板材的对称中心面，在板材折弯中有一个与板面平行的面，在折弯过程中，该面外侧的材料是伸长的，内侧的材料长度是缩短的，仅仅在此面上其长度是不变的。在工程中，可近似看作沿中心层弯曲长度和厚度不变。由此，在工程中特地引入了折弯系数，实际上就是确定中心层的位置。
所以说，朋友不必担心，一般的直线折弯是可以展开的，只要折弯系数选得合适（最好是通过试验进行修正），展开的精度是很高的。
但是，如果板材成型的过程中，根本就不存在一个可展开的中心层，那么该形状就是不可展开的，无论用什么软件都不行。当然通过大量的试模、修正，你还是能够得到一个下料尺寸，但是最终你会发现此尺寸与那些自称为可展开的软件给出的下料尺寸往往是大相庭径的。
                                                                                  不老

jay1988kang

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请楼主看看，这个零件该如何展开，最好给个sw实物图

linda1982

   经典案例图书

引用第20楼hulqun于2007-06-05 23:16发表的  :
请楼主看看，这个零件该如何展开，最好给个sw实物图

该零件属于需剪开后才能展开的，上面的矩形应有一点圆角（我现在给了1mm）。
此零件很简单，只要用“放样的折弯”即可
                                                                      不老


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2014-7-25 18:08 上传

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alsome

长见识了,大家讨论的很好.本人在三维方面不甚见解.

garryyao

确实对SW了解的挺透彻的,有很多东西就是理解了其命令的含义后,综合运用的.另外有时作图更应该考虑现实中怎么去做出来,要不然画的没有多大实际意义,作出零件重要是零件的功能是否能达到设计的要求,其次还应考虑成本.有些钣金件需要做复杂的模具才能实现,把这些加到产品的成本中就会很高,不合算!