钣金展开放样技术

2016/12/13
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⑴板厚处理
我们把L〓b〓δ的一块钢条弯曲成曲率为R的圆弧 条时，发现上面(弧内侧)的长度变短了，下面（弧外侧） 的长度变长了。根据连续原理，其中间一定存在一个既 不伸长也不缩短的层面。这个层面我们叫它中性层。那 么，这个中性层的位臵在哪里呢？实践证明，中性层的 位臵跟加工的工艺和弯曲的程度有关。如采用一般的弯 曲工艺，当R＞4δ时，中性层的位臵在板料的中间。 这一客观事实给我们的启示是：如果设计了这样一个圆 弧条要我们加工，加工前的展开料长应该按中径上的对 应弧段计算。显然，该圆弧条的展开长度是L。如此类 推，倘要用厚度为δ钢板卷制一个圆筒，其展开长度应 按中径计算，即L=πφ。这是一个很重要的结论，因 为按中径展开，更准确一点，按中性层展开就是我们钣 厚处理的基本原则。
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2.展开三处理
展开三处理是实际放样前的技术处理，它根据实 际情况，通过作图、分析、计算来确定展开时的关键 参数，用以保证制造精度。 1、板厚处理 上面所说的空间曲面是纯数学概念的，没有厚度，但 实际中的这种面只存在于有三度尺寸的板面上。是板 料就会有厚度，只不过是厚度有厚有薄而已。板料成 形加工时，板材的厚度对放样有没有影响？答案是肯 定的，不可能没有影响；板材的厚度越大，影响越大， 而且随着加工工艺的不同，影响也不同。
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第一节 展开原理
1. 展开放样的基本思路 ⑴ 什么是展开放样 所谓展开，实际是把一个封闭的空间曲面沿一条 特定的线切开后铺平成一个同样封闭的平面图形。它 的逆过程，即把平面图形作成空间曲面，通常叫成形 过程。实际生产工作中，往往是先设计空间曲面后再 制作该曲面，而这个曲面的制造材料大都是平面板料。 因此，用平板做曲面，先要求得与之相应的平面图形， 即根据曲面的设计参数把它的平面坯料的图样画出来。 这一工艺过程就叫展开放样。实际工作中，有人把它 简称为展开，也有人把它简称为放样，本书中采用前 者的说法。
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厚度对装配的影响示意图
再看图2-2-2，我们来讨论厚度对弯头装配间隙、 角度和弯曲半径的影响。 已知： 直径φ 管口角度α 管壁厚度δ 弯曲半径 R
α
R
图2-2-2 厚度对弯头装配的影响
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管口角度的调整与修平
为了避免或减少板厚对弯头装配的影响，在弯头展开时， 应先作接口的位臵和坡口设计，然后再据此展开放样。 图2-2-2a中的做法，就是按内半圈外皮相接、外半圈里 皮相接，分别调整内、外半圈的半节角度来保证尺寸、形状、 状、位臵方面的精度要求。这种处理办法叫角度调整法。 而图2-2-2b中的做法是以中径斜面为准（斜角为α/2）， 内外倒坡口来形成正确的接口形状的（一般应用于厚板）， 这种处理办法叫坡口调整法；至于图2-2-2c中的做法则是以 中径斜面为准（斜角为α/2），将内半圈外皮处、外半圈板 里皮处用锤子锤平或用切割器修平来达到目的的（一般应用 于2～6mm薄板），这种处理办法叫管口修平法。
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角度调整法
为了避免或减少板 厚对弯头装配的影响， 在弯头展开时，应先作 接口的位置和坡口设计， 然后再据此展开放样。 图2-2-2a中的做法，就 是按内半圈外皮相接、 外半圈里皮相接，分别 调整内、外半圈的半节 角度来保证尺寸、形状、 状、位置方面的精度要 求。这种处理办法叫角 度调整法。
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厚度对装配的影响
一般板料切割时切口垂直于板面。由于厚度的存 在，成形后板的内外表面端线不在同一平面，直接影 响按端头装配时的接口间隙、角度和弯曲半径。图中， 内半圈管外皮相接、外半圈管里皮相接。此时中间形 成空隙 ，其大小H=2δsin（α/2）。同时由于中径处 存在偏离，不能直接在立面图中原定位臵相接，造成 弯曲半径增大。
L 2 ＞L ＞L 1
当 ＞4时，中性层在内 外表面的中间
Φ
Φ1 00 0 9
Φ
11
0
10
3 14
图2-2-1
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板厚对展开长度的影响
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三径关系
设计图上往往给出的是外径（φw）或者是内径（φn），展开 时要换算出中径（φ）。它们之间的关系是： φ=φw－δ=φn＋δ 中性层位置，可用下列经验公式计算。 R0＝R＋X0δ 式中X0按下表取值： 表2-1 中性层位移系数经验值 （表中，中性层距里边的距离为X0δ，板厚为δ，X0=中性层位移系数）
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板厚对展开长度的影响(Φ=Φw－δ=Φn+δ)
L 一般设计的弯曲半径都大于4倍板厚。考虑板厚的 影响，展开长度只要按中径计算展开长度就能达到足够 的精度。图中外径110、壁厚10的圆管，中径应为100， 其展开长度为100，即314。
弯曲前
R
R0

中性层 L2 弯曲后
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1.展开三原则
2、工艺可行原则：放样必须熟悉工艺，工艺上必须通 得过才行。也就是说，大样画得出来还要做的出来， 而且要容易做，做起来方便，不能给后续制造添麻烦； 中心线、弯曲线、组装线预留线等以后工序所需的都 要在样板上标明。 3、经济实用原则：对一个具体的生产单位而言，理论上 正确的并不一定是可操作的，先进的并不一定是可行 的，最终的方案一定要根据现有的技术要求、工艺因 素、设备条件、外协能力、生产成本、工时工期、人 员素质、经费限制等等情况综合考虑，具体问题具体 分析，努力找到经济可行，简便快捷、切合实际的经 济实用方案，绝不能超现实，脱离现有工艺系统的制 造能力。
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三角形替换
图中斜口大小头 上下口均为圆，但直 径不同；上口圆中心 在下口圆面的投影与 下口圆中心同心；此 外上下口所在平面之 间有15°夹角。需要 展开的是以上、下口 圆为边界的周边蒙 面。
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曲面替换
所谓曲面 替换是在换面 逼近时，直接 用已知的、易 展开曲面（如 圆柱面、正圆 锥面）的曲面 元去替代复杂 曲面的对应曲 面元，以取得 更好的逼近效 果，从而使复 杂曲面的展开 工作更简便， 更快捷。
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第二节 展开放样的基本要求与方法
一、展开三原则
展开三原则是展开时必须遵循的基本要求。 1、准确精确原则：这里指的是展开方法正确，展开计 算准确，求实长精确，展开图作图精确，样板制作 精确。考虑到以后的排料套料、切割下料还可能存 在误差，放样工序的精确度要求更高，一般误差 ≤0.25mm。
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1. 展开的基本思路----换面逼近
按预先设定的三角网络把曲面网格化，并在曲面上任 取其一个三角面元abc。连接它的三个顶点A、B、C得到一 个与三角面元abc对应的平面△ABC。为简化研究，我们以 △ABC代替对应的三角面元abc。对所有的网格都做同样替 代处理，我们就可以得到一个与曲面贴近的，由众多小三 角平面构成的多棱面。多棱面与原曲面当然会存在差别， 但是，只要网格数目足够多，他们的误差可以足够小，小 到我们允许的公差范围内。把曲面换成与之相近、由小平 面组成的多棱面，再用多棱面的展开图去近Biblioteka Baidu替代该曲面 的理论展开图，这就是换面逼近的基本思路。多棱面的展 开是容易的，只要在同一平面上把这些小平面按相邻位臵 和共用边逐个画出来就得到了多棱面的展开图。
R/δ X0
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0.1 0.28
0.25 0.32
0.5 0.37
1.0 0.42
1.5 0.44
2.0 0.45 5
3.0 0.475
＞4 0.5
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一点说明
工作中常有这样的情况：有人说话时只讲数目 而不提单位，画图时只写数字而没标单位。请注意， 这里不标单位不是没有单位，也不是错误或疏忽，而 是习惯做法，采用了默认单位。机械制造行业默认的 单位是毫米。 如图2-2-1中展开长度为314，指的是314毫米。 而Φ110指外径是110毫米。 以后均应如此，恕不重述。
钣金制作技能实训
2.展开放样 2.展开放样
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先有付出，才有杰出！
欢迎各位来 金工实训 室参加钣 金制作实 训！
本课程指导教师： 刘富觉
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功夫不负有心人！
祝你快乐， 祝你成功！
本课程指导教师： 陈斐明
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⑴.求实长
所谓求实长，就是通过各等分点素线的投影去求素线的实长。 设计图是展开放样的依据，其表示方式是视图。众所周知，视 图上小面元的形状及其组成线段是实物形状、实际组成线段在该视 图上的投影，它们的长度不一定反映实际长度。而画展开图必须是 1：1的实际长度，因此，怎样通过视图上各等分点处素线线段的投 影去求该素线线段的实长是展开放样至关重要的第一步。 求实长常用的方法，一是选择与实际线段平行、投影反映实长 的投影面（先看基本视图，后选向视图），在该面视图上对应量 取；二是通过相互关联的几个视图上对应投影之间的函数关系去设 法求得。二者可以通过几何作图，也可以通过计算求得。
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3.
展开放样的一般过程
由换面替换的过程我们容易发现，展开的步骤可以概括为两大步， 即：1.求实长 ⑴. 画出相关视图； ⑵. 用等分法处理选定的基准图线； ⑶. 通过各等分点素线的投影去求素线的实长 。 2.画展开图 ⑴.一般选择直且短的边作为剖开线，然后根据对图形的了解，选择 基准线，安排好图面； ⑵.逐一画出替换面，并对展开点进行必要的复核； ⑶. 圆滑连接各展开点，求得展开曲线；继而连接其他图形各点， 完成展开图。
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⑵.画展开图
展开的重点是画展开曲线，即展开图样的 边线。展开曲线是一般平面曲线，要画这种曲 线，通常先在图纸上求出曲线上一定数量的、 足以反映其整体形状的点；之后再圆滑连接各 点，得出所求曲线“近似版”。此版尽管是近 似的，却可以设法达到事先要求的准确度，因 为曲线的准确性跟点的数量有关，越多越准。 展开时，为了作图的方便，点的布臵通常采用 等分的办法；在曲线变化急剧的区域，适当插 入一些更细的分点，以求得事半功倍的效果。
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图2-2-2a 角度调整法
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坡口调整法
图2-2-2b中的做法 是以中径斜面为准（斜 角为α/2），内外倒坡 口来形成正确的接口形 状的（一般应用于厚 板），这种处理办法叫 坡口调整法；



图2-2-2b 坡口调整法
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第二章 展开放样技术
本章主要内容：
展开原理—换面逼近 展开放样的基本要求 1.展开三原则 2.展开三处理 3.常用三样板 4.展开精度控制 几何法展开的三个基本方法与典型实例 1.放射线法与大小头展开 2.平行线法与弯头展开 3.三角形法与天圆地方展开 展开训练
管口修平法
图2-2-2c中 的做法则是以中 径斜面为准（斜 角为α/2），将 内半圈外皮处、 外半圈板里皮处 用锤子锤平或用 切割器修平来达 到目的的（一般 应用于2～6mm 薄板），这种处 理办法叫管口修 平法。
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R
图2-2-2c 管口修平法
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⑵接口处理
（1）接缝位臵 单体接缝位臵安排或者是组合件接口的处理看起来 无足轻重，实际上是很有讲究的。放样时通常要考虑的 因素有： a、要便于加工组装； b、要避免应力集中； c、要便于维修； d、要保证强度，提高刚度； e、要使应力分布对称，减少焊接变形等。
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换面逼近示意图
图2-1-0 换面逼近示意图
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2、换面逼进的几个例子
共顶点三角形替换 梯形替换 三角形替换 曲面替换
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共顶点三角形替换
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梯形替换