圆柱体截面图画法（薄壁楔形圆柱体的展开图绘制方法探讨）

【摘要】本文探讨了绘制薄壁楔形圆柱体展开图的三种方法，包括描点法、实体转钣金法和钣金工具法。

描点法介绍了薄壁楔形圆柱体的绘制方法，不同角度圆柱面母线草图的绘制方法，将不同角度对应的弧长以及圆柱面上母线长度等数据整理到excel表中，通过SolidWorks插入曲线，导入表格数据的方法绘制楔形端面的展开曲线，最后绘制出薄壁楔形圆柱体的展开图。

实体转钣金法利用楔形圆柱体的对称性，绘制出一半形状的薄壁实体零件再转化为钣金零件件，最后通过特征镜像绘制出完整的展开图。

钣金工具法法则是在草图中绘制园，再将园裁剪出一个缺口（缺口可以小到满足展开需要的精度范围内），通过<基体法兰>命令直接得到钣金零件,同样可以绘制出薄壁楔形圆柱体的展开图。

【正文】

薄壁楔形圆柱体参数：圆柱体外径为50毫米，壁厚为2毫米，用一个与端面夹角成60度的面切出如图形状，切面与圆柱端面近端距离为20毫米。

对于薄壁圆柱体，Solidworks 没有找到很直接的方法，本文分享三种绘制方法。

1、描点法

描点法的思路就是测量出楔形面与圆柱端面上对应各点的距离（即圆柱面母线的长度），然后以圆柱面展开弧长为横坐标（全长为圆柱截面园的周长），以所测得的相对应点的距离为纵坐标绘制出锲形面展开后的形状，最后绘制出圆柱锲形面的展开图。

为了简化操作，我们把锲形圆柱体分成12等分，当然也可以更多，理论上分切数量越多绘制的展开图形越精准。

具体操作步骤如下：

1.1 绘制楔形圆柱体

1.1.1 选择上视基准面绘制草图

1.1.2 选择<拉伸-薄壁>，按下图设置参数

1.1.3 点击确认，得到薄壁圆柱体如下图

1.1.4 在前视基准面上绘制草图如下图

1.1.5 点击<切出拉伸>，如下图

1.1.6 点击确认，得到楔形圆柱体

1.2 绘制并测量各角度圆柱体母线并测量其长度，结果记录在表格中

主要思路是将圆柱体切分成12等份，分别测量出对应角度处母线的长度

1.2.1 插入基准面

分别点选下拉菜单<插入>、<参考几何体>、<基准面>，如下图

1.2.2 选择右基准面（楔形圆柱体的对称面）作为第一参考，角度为30度，插入面数量为5，如下图

1.2.3 点击确认，得到如图中5个基准面

1.2.4 选择右基准面绘制草图，利用<转换实体引用>命令绘制草图，即楔形圆柱体最长和最短的两条母线，测得长度分别为51.33和22.47 。

1.2.5 采用同样的方法，分别以文章前面所插入的基准面1、2、3、4、5分别得到楔形圆柱体的两条母线，并测出它们的长度。如下图

1.2.6 本文以母线最短处作为楔形圆柱体的展开面。圆柱体的周长为50*3.14=157.08毫米，以角度所对应的弧长、相对应的母线长度填入到Excel得到如下表格：

1.3 绘制薄壁锲形圆柱体的展开图

1.3.1 复制上表中弧长与母线长度值，贴入到记事本，增加第三列如下图，并保存为<曲线表1>，备用。

1.3.2 打开Solidworks，打开新零件，插入曲线。

点选下拉菜单<插入>、<曲线>、<通过XYZ点的曲线>，如下图。

注意：插入曲线时不要选择任何基准面。

1.3.3 点击<通过XYZ点的曲线>，在如下图界面中点击<浏览>

1.3.4 选择导入前面存入的文件<曲线表1>

1.3.5 点击<确定>，得到如下图曲线

1.3.6 绘制得到的曲线在前视基准面上

1.3.7 在前视基准面上绘制草图

1.3.8 绘制完整草图

1.3.9 拉伸得到楔形圆柱体的展开图

至此，完成了采用描点法绘制薄壁锲形圆柱体的展开图

2 实体零件转钣金法

虽然Solidworks中没有找到直接展开薄壁圆柱体的方法，但我们可以通过间接的方法得到同样的结果。

2.1 绘制实体零件

2.1.1 选择前视基准面绘制草图，如下图

2.1.2 选择<拉伸-薄壁>，按下图设置参数

2.1.3 点击确认，得到如下所示薄壁零件（薄壁圆柱体的一半 10毫米宽的薄板）

2.1.4 选择右视基准面绘制草图，如下图

2.1.5 点击<切除-拉伸>，按下图设置参数

2.1.6 点击确认得到下图所示薄壁零件

2.2 实体零件转钣金

2.2.1 点击<转换到钣金>，如下图

2.2.2 点击确认得到薄壁件的钣金<平板形式>

2.2.3 在右视基准面上绘制草图

通过草图工具条中的<转换实体引用>绘制草图轮廓线，注意我们在前面绘制薄壁件时，草图是半圆（直径为50毫米），加上了10毫米的线段，这里我们所要绘制草图是圆柱体部分，所以要去掉多余的部分。

2.2.4 拉伸得到展开图一半

2.2.5 镜像得到完整的楔形圆柱体展开图

3 钣金工具法

3.1 选择上视基准面绘制草图，将圆形草图裁剪一个缺口

3.2 点击<基体法兰>，如下图设置相关参数

3.3 点击确认得到薄壁圆柱体（钣金）

3.4 选择右视基准面绘制草图

3.5 选择<切除拉伸>，如图设定参数

3.6 点击确认

3.7 点击展开，得到薄壁圆柱锲形体的展开图

4 检查分析

4.1 采用描点法绘制得到的展开图

4.2 采用实体转钣金法绘制得到的展开图

4.3 采用钣金工具法绘制得到的展开图

比较发现后两种方法得到的结果在长度方向相同，描点法得到结果有偏差。检查发现采用描点法时忽视了材料厚度及变形导致结果有偏差。

5 描点法修正

5.1 薄壁楔形圆柱体的直径为50毫米，壁厚为2毫米，其折弯中性层的直径为150.8毫米。

5.2 数据修正整理得到如下表格：

5.3 复制表格中的数据到记事本中，保存为<曲线表2>

5.4 重复步骤 1.3.2到1.3.4 选择导入的文件<曲线表2>

5.5 点击确定得到如下图曲线

5.6 绘制完整草图

5.7 拉伸得到楔形圆柱体的展开图

从图中可以看出其总长尺寸与采用其它方法绘制得到的结果一致。

6 圆柱体高度方向再次检查

将用三种方法得到的展开图在装配图中进行比较

6.1 采用描点法绘制得到的展开图

6.2 采用实体转钣金法绘制得到的展开图

6.3 采用钣金工具法绘制得到的展开图

6.4 比较发现前两种方式得到的展开图在高度方向一致，第三种方式得到的结果与前两种不同，从3D图中检查得知第三种方案得到的是楔形圆柱体内壁母线的高度尺寸，如下图

7 举一反三，绘制薄壁相贯圆柱体的展开图

如果把楔形面换成相贯面，同样可以采用钣金工具中的<基体法兰>的方法来实现。采用描点法相对来说更繁琐一些。

7.1 薄壁圆柱体的方法与前文中步骤2.2.1-2.2.3相同，这里不再赘述

7.2 选择前视基准面绘制草图，选择<切除-拉伸>

7.3 点击确认，得到相贯薄壁圆柱体

7.4 点击展开即可得到薄壁相贯圆柱体的展开图

8 结语

8.1 本文探讨了三种不同的绘制方法，描点法相对来说思维逻辑上比较简单明显，得到的最终结果也完全在掌控之中，步骤比较繁琐，适合较为简单的形状，如本文中的薄壁楔形圆柱体。实体转钣金法和钣金法从操作步骤上讲比较简单，但设计到一些参数的设定如折弯系数、K因子等，参数设定不同结果就会有区别，绘制相关面之类的比较复杂的薄壁圆柱体后者更方便。当壁厚足够薄时各种方法所得到的结果会很接近。

8.2 本文是实际工作中遇到问题解决后的复盘总结整理留存，分享出来与读者一起探讨，欢迎提出更好的想法和建议。

8.3 初学者可以对照步骤实操，熟练使用SolidWorks者可以参考本文的思考问题的逻辑思路，能力强制可以借鉴本文的严谨性，很多问题其实就是出在细节处理不到位导致。

说明：本文首发于同名公众号《机械工程文萃》

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