以NURBS 樣條曲面展開為理論基礎，路徑控制、布爾運算為基本方法，商用高級三維實體軟件為工具，研究了變徑彎頭鈑金放樣及虛擬加工的問題。通過實體進行曲面重構，得到精確的彎頭實體模型，通過模型的曲面徑向和切向誤差分析，驗證了展開方法的正確性;利用CATIA V5 二次開發功能結合Excel軟件，構建出彎頭鈑金放樣的虛擬仿真加工系統。

　　引言

　　在礦山、冶金、石油、化工等行業中，需要大量形狀各異的彎頭構件，尤其是變徑彎頭在這些領域使用非常廣泛。目前，形狀不規則的彎頭構件一般采用鑄造的方法來制造，而鑄造工藝的優劣對構件的性能和質量影響較大。鑄造工藝不好的構件很容易產生氣孔和裂縫，這對密封性要求較高的彎頭構件的質量影響較大。從制造成本方面考慮，鑄造所需要的整套模具價格昂貴。因此，改進制造方法是解決上述問題的重要途徑，開發一整套變徑彎頭鈑金件從放樣到虛擬數控加工的系統具有非常重要的現實意義。

　　鈑金件展開放樣，傳統方法有圖解法和計算法2 種。傳統方法對于簡單的、精度要求不高的構件較容易畫出其平面展開圖。對于較復雜、精度要求較高的構件，采用傳統方法雖然能作出其平面展開圖，但利用這種平面展開圖制成的構件精度不高，生產的構件可能要經多次修補才能達到工況要求。傳統的圖解法和計算法已不再適應當今科技進步的時代，取而代之的是計算機輔助設計法。計算機輔助設計法能夠精確繪制放樣模型，它能改變了我國鈑金放樣精度不高、放樣技術落后的現狀。

　　H. T. Dean 等人對不規則幾何形狀鈑金曲面展開尺寸的算法進行了詳細研究;R. Baldacci 等人對鈑金數控切割的走刀路徑算法進行了研究，并進行了合理優化;然而他們均只針對單一方向進行了研究，并沒有將設計方法與加工制造緊密聯系起來。

　　綜上所述，將變徑彎頭鈑金放樣與虛擬加工最大限度地結合起來，形成一套從設計過程到制造過程高度統一的完整體系是必然的趨勢。該體系主要包括鈑金模型建立與放樣、鈑金件虛擬數控加工、鈑金件誤差分析和軟件二次開發。本文以90°變徑彎頭鈑金件為例，具體論述該體系的操作流程。

1、鈑金件模型建立與放樣

　　1.1鈑金件模型建立

　　根據變徑彎頭工程圖(見圖1)，并利用CATIAV5 軟件建立三維實體模型，如圖2 所示。

圖1 變徑彎頭工程圖

圖2 三維實體模型

5、結論

　　本文闡述了90°變徑彎頭鈑金從放樣到虛擬加工制造的全過程，并進行了誤差分析，這在一定程度上創新了與以往鈑金設計不同的全參數化理念。由此可得以下結論：

　　1)鈑金中性層位置的確定對鈑金展開尺寸的誤差影響較大，而且尺寸基數越大，誤差值也會增大。

　　2)鈑金毛坯下料時，應按最小毛坯尺寸確定。

　　3)CATIA V5 中NURBS 函數對曲面展平尺寸計算精確程度很高，而且展開面的控制點數越多，虛擬放樣與實際放樣間的誤差值越小。

　　4)參數化設計適應于大批量生產相同形狀不同尺寸的零部件。