CN113857781A - 一种集气罩及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集气罩及其成型方法，集气罩包括上型面和侧型面，上型面和侧型面连接后形成集气罩腔体，集气罩腔体的底面敞口，且底面为矩形。成型时，先将平面板材卷圆形成两个包含上型面的圆柱面，然后将圆柱面的两端翻边形成侧型面，接着采用切割的方法去掉多余的部分，保留圆柱面上构成上型面的部分，最后采用拼焊的办法将切割并保留的部分拼接成集气罩。本发明适用于无专用成型工装时且产量较小并需要频繁修改调整集气罩设计参数的情况，成型方法成本低，制作简单，节省成型周期。
Description
技术领域
本发明涉及异型钣金零件及其成型方法，特别是一种集气罩和集气罩的成型方法。
背景技术
如图6所示，为一种集气罩的结构示意图，该集气罩是一种异型钣金零件，集气罩的型面复杂，特别是上型面为异型曲面，但需求量少，如果采用传统的成型方法，即采用专用成型工装进行成型，那么成本较高。
由于该集气罩属于研制产品，在研制过程中需求量少，且更改较为频繁，若采用工装成型，工装成本高、加工周期长，且工装利用率低，造成较大的时间和经费浪费。因此急需一种针对该类型集气罩的成型方法，不采用专用工装即可成型。
发明内容
本发明旨在提供一种集气罩及其成型方法，加工方法简单，将复杂零件的成型简单化，即采取简单的加工方法加工集气罩，实现集气罩快速、方便、低成本的少量加工。
本发明的核心构思是根据整个集气罩的截面特点拆分为有规律的、易成型的简单钣金件，采用简单加工方法加工拆分后的简单钣金件，最后将拆分后的简单钣金件拼焊为整体集气罩，最终满足图纸要求，确保产品性能。本发明是一种针对少量试制且修改频繁的集气罩的加工方法，当集气罩的设计结构稳定后，且需求量增加后再使用专用工装整体冲压成型。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种集气罩，包括上型面和侧型面；
所述上型面和侧型面连接后形成集气罩腔体，集气罩腔体的底面敞口，且底面为矩形；
所述上型面在底面上的垂直投影位于底面的外轮廓线内；
所述侧型面在底面上的垂直投影与底面的外轮廓线重合；
过底面的中心分别作垂直于底面的第一平面和第二平面，且第一平面和第二平面相互垂直，其中第一平面平行于底面的长度方向，第二平面平行于底面的宽度方向，第一平面与上型面的相交线包括一条第一圆弧，第二平面与上型面的相交线包括一条第二圆弧。
作为一种选择，所述第一圆弧弧顶到底面的垂直距离等于第二圆弧弧顶到底面的垂直距离。
一种上述集气罩的成型方法，包括以下步骤，
步骤一，将集气罩的上型面拆分为轴线互相垂直并相交的第一圆柱面和第二圆柱面，其中第一圆弧位于第一圆柱面上且半径等于第一圆柱面的半径，第二圆弧位于第二圆柱面上且半径等于第二圆柱面的半径，确定第一圆柱面和第二圆柱面上相贯线的位置，将第一圆柱面和第二圆柱面分别展开为第一平面和第二平面，并沿着垂直于第一圆柱面和第二圆柱面轴线方向在第一平面和第二平面的两端各延伸一段长度作为侧型面的展开平面；
步骤二，根据步骤一中确定的带有延伸长度的第一平面和第二平面的尺寸裁剪板材；
步骤三，将步骤二中裁剪好的板材弯曲形成包含第一圆柱面和第二圆柱面的两个圆柱面状板材；
步骤四，将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面，所述两端部分的连线垂直于圆柱面状板材的轴线方向；
步骤五，根据步骤一中确定的相贯线位置分别对第一圆柱面和第二圆柱面进行切割，保留构成上型面的曲面部分；
步骤六，将步骤五中切割后的构成上型面的曲面部分拼接在一起，沿着步骤一中确定的相贯线位置以及侧型面转角的位置进行焊接形成集气罩。
作为一种选择，所述步骤一中，第一圆柱面的轴线长度等于第二圆柱面的弦长。
作为一种选择，所述步骤三中，通过卷圆机分别将板材卷圆形成包含第一圆柱面和第二圆柱面的两个圆柱面状板材。
作为一种选择，所述步骤四中，通过翻边机分别将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面。
作为一种选择，所述步骤四中，翻边位置与圆柱面交界处通过圆弧过渡。
与现有技术相比较，本发明具备以下特点：
(1)加工成本低，加工周期短，适合集气罩未定型且需要频繁修改时的加工；
(2)对于加工设备要求低，现有卷圆机、翻边机、切割设备和焊接设备即可实现集气罩的加工，无需定制专用整体冲压成型工装；
(3)集气罩复杂的异型型面拆分为两个简单的、相交的圆柱面，思路简单，成型成本低。
附图说明
图1是本发明中集气罩的外形尺寸及截面示意图；
图2是切割后且带有侧型面的第二圆柱面示意图；
图3是切割后且带有侧型面的第一圆柱面示意图；
图4是切割前带有翻边侧型面和卷圆第二圆柱面的圆柱状板材示意图；
图5是切割前带有翻边侧型面和卷圆第一圆柱面的圆柱状板材示意图；
图6是由两个圆柱面形成集气罩过程的立体示意图；
图7是圆柱面状板材翻边形成侧型面的过程示意图；
图8是集气罩拼焊原理图；
图中：5.上型面，6.侧型面，7.底面，51.第一圆柱面，52.第二圆柱面。
具体实施方式
下面结合说明书附图进一步描述本发明的实施方式，但本发明的权利要求保护范围并不局限于本实施例中列举的内容。
如图6中右图所示，该集气罩如果在没有专用成型工装的情况下成型，由于异型曲面(2个相交圆柱面)之间形成干涉，加工完成其中一部分后，另一部分无法成型，且异型曲面的相交位置不容易确定。
为解决无专用成型工装的问题，本发明的成型方法基本思路如下：
第一，拆分，分析集气罩结构特点，根据截面特点，将集气罩拆分为4个异形面部分，这4个异型面部分包含在两个圆柱面内；
第二，补齐，将4个异型面进行补面后形成2个圆柱面，形成规则且简单的形状，方便加工；
第三，加工拼接，将圆柱面加工出来后切割掉多余部分，再拼焊成完整的集气罩。
如图6所示，为本实施例中的集气罩包括上型面5和侧型面6，上型面5和侧型面6连接后形成集气罩腔体，集气罩腔体的底面7敞口，且底面7为矩形；上型面5在底面7上的垂直投影位于底面7的外轮廓线内；侧型面6在底面7上的垂直投影与底面7的外轮廓线重合；过底面7的中心分别作垂直于底面7的第一平面(图1中右侧截面图)和第二平面(图1中上方截面图)，且第一平面和第二平面相互垂直，其中第一平面平行于底面7的长度方向，第二平面平行于底面7的宽度方向，第一平面与上型面5的相交线包括一条第一圆弧(对应图1中R246.9的圆弧)，第二平面与上型面5的相交线包括一条第二圆弧(对应图1中R94.5的圆弧)。第一圆弧弧顶到底面7的垂直距离等于第二圆弧弧顶到底面7的垂直距离，如图1，该垂直距离都等于47。
成型图6所示集气罩的方法，包括以下步骤，
步骤一，将集气罩的上型面5拆分为轴线互相垂直并相交的第一圆柱面51和第二圆柱面52，其中第一圆弧位于第一圆柱面51上且半径等于第一圆柱面51的半径，第二圆弧位于第二圆柱面52上且半径等于第二圆柱面52的半径(即第一圆弧位于垂直于第一圆柱面轴线的截面内，并与该截面圆周的弧线重合，第二圆弧同理)，确定第一圆柱面51和第二圆柱面52上相贯线的位置，将第一圆柱面51和第二圆柱面52分别展开为第一平面和第二平面，并沿着垂直于第一圆柱面51和第二圆柱面52轴线方向在第一平面和第二平面的两端各延伸一段长度作为侧型面的展开平面，即第一平面(第二平面)的长度包含了第一圆弧(第二圆弧)展开后的弧长以及两个侧型面的长度；
步骤二，根据步骤一中确定的带有延伸长度的第一平面和第二平面的尺寸裁剪板材；
步骤三，将步骤二中裁剪好的板材弯曲形成包含第一圆柱面51和第二圆柱面52的两个圆柱面状板材；
步骤四，将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面6，两端部分的连线垂直于圆柱面状板材的轴线方向，即图7中所示圆柱面的两个自由端；
步骤五，根据步骤一中确定的相贯线位置分别对第一圆柱面51和第二圆柱面52进行切割(切割前先在第一圆柱面51和第二圆柱面52划线)，保留构成上型面5的曲面部分，参看图6，切割时去掉图6中左图位于最上方的4个曲面，保留这4个曲面下方的曲面组成上型面5(切割后保留的部分如图2和图3)，即得到图6中右图的集气罩上型面5；
步骤六，如图8所示，将步骤五中切割后的4块构成上型面5的曲面部分拼接在一起，沿着步骤一中确定的相贯线位置以及侧型面6转角的位置进行焊接形成集气罩。
如图4和图5所示，步骤一中，第一圆柱面51的轴线长度等于第二圆柱面52的弦长。
步骤三中，通过卷圆机分别将板材卷圆形成包含第一圆柱面51和第二圆柱面52的两个圆柱面状板材。
步骤四中，通过翻边机分别将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面。
步骤四中，翻边位置与圆柱面交界处通过圆弧过渡，对应图2～图5中的R5。
上述实施例并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种集气罩，其特征在于：包括上型面(5)和侧型面(6)；
所述上型面(5)和侧型面(6)连接后形成集气罩腔体，集气罩腔体的底面(7)敞口，且底面(7)为矩形；
所述上型面(5)在底面(7)上的垂直投影位于底面(7)的外轮廓线内；
所述侧型面(6)在底面(7)上的垂直投影与底面(7)的外轮廓线重合；
过底面(7)的中心分别作垂直于底面(7)的第一平面和第二平面，且第一平面和第二平面相互垂直，其中第一平面平行于底面(7)的长度方向，第二平面平行于底面(7)的宽度方向，第一平面与上型面(5)的相交线包括一条第一圆弧，第二平面与上型面(5)的相交线包括一条第二圆弧。
2.根据权利要求1所述的一种集气罩，其特征在于：所述第一圆弧弧顶到底面(7)的垂直距离等于第二圆弧弧顶到底面(7)的垂直距离。
3.一种权利要求1或权利要求2所述集气罩的成型方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，将集气罩的上型面(5)拆分为轴线互相垂直并相交的第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)，其中第一圆弧位于第一圆柱面(51)上且半径等于第一圆柱面(51)的半径，第二圆弧位于第二圆柱面(52)上且半径等于第二圆柱面(52)的半径，确定第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)上相贯线的位置，将第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)分别展开为第一平面和第二平面，并沿着垂直于第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)轴线方向在第一平面和第二平面的两端各延伸一段长度作为侧型面的展开平面；
步骤二，根据步骤一中确定的带有延伸长度的第一平面和第二平面的尺寸裁剪板材；
步骤三，将步骤二中裁剪好的板材弯曲形成包含第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)的两个圆柱面状板材；
步骤四，将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面(6)，所述两端部分的连线垂直于圆柱面状板材的轴线方向；
步骤五，根据步骤一中确定的相贯线位置分别对第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)进行切割，保留构成上型面(5)的曲面部分；
步骤六，将步骤五中切割后的构成上型面(5)的曲面部分拼接在一起，沿着步骤一中确定的相贯线位置以及侧型面(6)转角的位置进行焊接形成集气罩。
4.根据权利要求3所述的集气罩的成型方法，其特征在于：所述步骤一中，第一圆柱面(51)的轴线长度等于第二圆柱面(52)的弦长。
5.根据权利要求3所述的集气罩的成型方法，其特征在于：所述步骤三中，通过卷圆机分别将板材卷圆形成包含第一圆柱面(51)和第二圆柱面(52)的两个圆柱面状板材。
6.根据权利要求3所述的集气罩的成型方法，其特征在于：所述步骤四中，通过翻边机分别将步骤三中两个圆柱面状板材的两端部分翻边形成侧型面。
7.根据权利要求3所述的集气罩的成型方法，其特征在于：所述步骤四中，翻边位置与圆柱面交界处通过圆弧过渡。
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