一种异形钣金件三维建模方法技术领域
本发明属于机械领域，特别涉及一种异形钣金件三维建模方法。
背景技术
异形钣金件由多个空间钣金平面组成，各钣金平面有多种转角，因其形状不规则，
展开图不易确定，经常采用分块焊接的方法设计加工，生产效率低。中国发明申请号
200710084693.7《具有三维形状的钣金制品的制造方法以及制品》，提出一种钣金制品的制
造方法，其将多个部件组合起来制造具有三维形状的钣金制品，但未给出三维形状钣金制
品展开图的绘制方法。中国发明申请号201210588106.9《钣金件三维压型模设计工艺》，使
用CATIA三维钣金设计软件模块，通过提取目标钣金零件表面、提取零件表面并绘制二维
图、对二维图进行拉伸的方法得到盖板零件三维模型，该方法以已有钣金件为模型，拟合得
到钣金件三维压型模，但未给出三维钣金件设计方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便加工，提高生产效率的异形钣金件三维建模方法。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种异形钣金件三维建模方法，该方法包括如下步骤：
(1)绘制异形钣金件三维轮廓：
确定异形钣金件的平面数量，绘制异形钣金件三维轮廓；
(2)使各平面轮廓位于同一平面：
使异形钣金件各平面轮廓位于同一平面；
(3)约束各平面转角：
在三维空间标注异形钣金件各平面转角；
(4)建立各平面实体：
以异形钣金件平面轮廓为拉伸草图，建立各平面实体，实体数量等于钣金件的平
面数量；
(5)合并为单一实体：
将各平面实体合并为单一实体；
(6)转换为三维钣金件：
设置钣金厚度，选取各平面实体的平面交线为折弯边线，生成钣金件及其展开图。
所述步骤(2)中，绘制异形钣金件三维轮廓的具体方法如下：
三角形轮廓位于同一平面，不需约束；
对于大于三边的多边形轮廓，任选一个顶点A，除两侧邻近顶点B、C之外，与其它
所有顶点D1、D2、……、Dn建立构造线AD1、AD2、……、ADn，n≥1；在构造线AD1、AD2、……、ADn
上建立点E1、E2、……、En；过顶点A两侧邻近顶点建立构造线BC；使E1、E2、……、En与BC重合，即
使轮廓ABD1D2……DnC位于同一平面。
所述步骤(3)中，约束各平面转角的具体方法如下：
水平面XOZ绕X轴转角α1，在面外找一点G1，G1点沿Y轴、Z轴在面上的投影为GY、GZ，标
注∠G1GZGY＝α1；
横垂面XOY绕Y轴转角α2，在面外找一点G2，G2点沿X轴、Z轴在面上的投影为GX、GZ，标
注∠G2GXGZ＝α2；
纵垂面YOZ绕Z轴转角α3，在面外找一点G3，G3点沿Y轴、X轴在面上的投影为GY、GX，标
注∠G3GYGX＝α3。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明使用几何约束和尺寸约束的方法得到空间任一钣金平面，使用实体建模及
钣金转换的方法得到异形钣金件整体图及展开图，方便加工，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明异形钣金件三维建模方法的流程图；
图2为本发明使异形钣金件平面轮廓位于同一平面的示意图；
图3a为本发明标注水平面转角α1的示意图；
图3b为本发明标注横垂面转角α2的示意图；
图3c为本发明标注纵垂面转角α3的示意图；
图4a为本发明实施例全方位松土铲的主视图；
图4b为本发明实施例全方位松土铲的侧视图；
图4c为图4a的A-A向剖视图；
图5a为图4a的单侧松土铲主视图；
图5b为图4a的单侧松土铲侧视图；
图6a为本发明实施例使挂接板轮廓4位于同一平面的示意图；
图6b为本发明实施例使侧刀轮廓5位于同一平面的示意图；
图6c为本发明实施例使底刀轮廓6位于同一平面的示意图；
图7为本发明实施例标注底刀面转角α的示意图(底刀面侧视图)；
图8a为本发明实施例标注侧刀面转角θ的示意图(侧刀主视图)；
图8b为本发明实施例标注侧刀面转角γ的示意图(侧刀侧视图)；
图8c为本发明实施例标注侧刀面转角β的示意图(侧刀俯视图)；
图9a为本发明实施例单侧松土铲平面实体主视图；
图9b为本发明实施例单侧松土铲平面实体侧视图；
图10为本发明实施例全方位松土铲钣金件展开图。
其中的附图标记为：
1挂接板 2侧刀
3底刀 4挂接板轮廓
5侧刀轮廓 6底刀轮廓
7挂接板实体 8侧刀实体
9底刀实体 M折弯线
α底刀3起土角 β侧刀2切土角
γ侧刀2后倾角 θ侧刀2在横垂面内的倾角
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1所示，本发明异形钣金件三维建模方法包括如下步骤：
(1)绘制异形钣金件三维轮廓
确定异形钣金件的平面数量，绘制异形钣金件三维轮廓。
(2)使各平面轮廓位于同一平面
使异形钣金件各平面轮廓位于同一平面，具体方法如下：
三角形轮廓位于同一平面，不需约束。
对于大于三边的多边形轮廓，如图2所示，任选一个顶点A，除两侧邻近顶点B、C之
外，与其它所有顶点D1、D2、……、Dn建立构造线AD1、AD2、……、ADn，n≥1；在构造线AD1、
AD2、……、ADn上建立点E1、E2、……、En；过顶点A两侧邻近顶点建立构造线BC；使E1、E2、……、
En与BC重合，即使轮廓ABD1D2……DnC位于同一平面。
(3)约束各平面转角
在三维空间标注异形钣金件各平面转角，具体方法如下：
如图3a所示，水平面XOZ绕X轴转角α1，在面外找一点G1，G1点沿Y轴、Z轴在面上的投
影为GY、GZ，标注∠G1GZGY＝α1。
如图3b所示，横垂面XOY绕Y轴转角α2，在面外找一点G2，G2点沿X轴、Z轴在面上的投
影为GX、GZ，标注∠G2GXGZ＝α2。
如图3c所示，纵垂面YOZ绕Z轴转角α3，在面外找一点G3，G3点沿Y轴、X轴在面上的投
影为GY、GX，标注∠G3GYGX＝α3。
通过约束三维空间异形钣金件轮廓的平面性、空间平面转角大小，即可确定三维
空间任一异形钣金件平面轮廓。
(4)建立各平面实体
以异形钣金件平面轮廓为拉伸草图，建立各平面实体，实体数量等于钣金件的平
面数量。
(5)合并为单一实体
将各平面实体合并为单一实体。
(6)转换为三维钣金件
设置钣金厚度，选取各平面实体的平面交线为折弯边线，生成钣金件及其展开图。
实施例
以用于农业耕作的全方位松土铲(图4a至图4c)为例，需约束角度参数：底刀3起土
角α、侧刀2切土角β、侧刀2后倾角γ、侧刀2在横垂面内的倾角θ。
按以下步骤建立全方位松土铲钣金模型：
(1)因松土铲为对称结构，只需建立单侧模型，然后做单侧模型的镜像，得到另一
侧模型，最后将二者合并为单一实体。
单侧松土铲有三个平面轮廓：底刀轮廓6、侧刀轮廓5、挂接板轮廓4。绘制单侧松土
铲轮廓，包括三个平面轮廓，如图5a和图5b所示。
(2)使各平面轮廓位于同一平面。
如图6a所示，连接B1C1、B2C2；在构造线B1C1上建立点E4；使E4与B2C2重合，使挂接板
轮廓4(轮廓B1B2C1C2)位于同一平面。
如图6b所示，连接A1B1、A2B2；在构造线A1B1上建立点E3；使E3与A2B2重合，使侧刀轮
廓5(轮廓A1A2B1B2)位于同一平面。
如图6c所示，连接A1A3、A1A4、A2A5；在构造线A1A3、A1A4上建立点E1、E2；使E1、E2与A2A5
重合，使底刀轮廓6(轮廓A1A2A3A4A5)位于同一平面。
(3)约束各平面转角
对于底刀面，如图7所示，在侧视图YOZ中，建立直角三角形G1A5A4，G1A5沿Y轴、G1A4
沿Z轴，标注∠G1A4A5＝α。
对于侧刀面：
如图8a所示，在主视图XOY中，建立直角三角形G2A2B1，G2A2沿X轴、G2B1沿Y轴，标注
∠G2B3B4＝θ。
如图8b所示，在侧视图YOZ中，建立直角三角形G3B1B3，G3B1沿Y轴、G3B3沿Z轴，B3在直
线B1A2上，标注∠G3B1B3＝γ。
如图8c所示，在俯视图XOZ中，建立直角三角形G4B5B4，G4B4沿X轴、G4B5沿Z轴，B4、B5
在轮廓面A1A2B1B2上，标注∠G4B5B4＝β。
挂接板面与纵垂面YOZ重合，无转角。
(4)建立各平面实体
分别以轮廓A1A2A3A4A5、A1A2B1B2、B1B2C1C2为拉伸草图，建立底刀实体9、侧刀实体8、
挂接板实体7，如图9a和图9b所示。
(5)合并为单一实体
建立另一侧模型，将各平面实体合并为单一实体。
(6)转换为钣金件
设置钣金厚度为8mm，选取边线A1A2、B1B2以及二者的镜像边线A1’A2’、B1’B2’为折弯
边线，生成钣金件全方位松土铲(图4a至图4c)及其展开图(图10)。
本发明实施例使用SolidWorks，其中，步骤(1)使用“镜像”和“3D草图”工具；步骤
(2)使用“构造线”和“几何约束”工具；步骤(3)使用“尺寸约束”工具；步骤(4)使用“拉伸”工
具；步骤(5)使用“镜像”和“组合”工具；步骤(6)使用“转换到钣金”工具。