钣金展开放样技术

2020/2/26金工实训系列课程1钣金制作技能实训深圳职业技术学院工业中心金工实训室钳工分室2.展开放样2.展开放样2020/2/26金工实训系列课程2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2020/2/26金工实训系列课程3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2020/2/26金工实训系列课程4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2020/2/26金工实训系列课程5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。2020/2/26金工实训系列课程6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似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置和共用边逐个画出来就得到了多棱面的展开图。1.展开的基本思路----换面逼近2020/2/26金工实训系列课程7换面逼近示意图图2-1-0换面逼近示意图2020/2/26金工实训系列课程82、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2020/2/26金工实训系列课程9共顶点三角形替换2020/2/26金工实训系列课程10梯形替换2020/2/26金工实训系列课程11三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。2020/2/26金工实训系列课程12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。2020/2/26金工实训系列课程133.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。2020/2/26金工实训系列课程14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。⑴.求实长2020/2/26金工实训系列课程15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，点的布置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。⑵.画展开图2020/2/26金工实训系列课程16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。2020/2/26金工实训系列课程172、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。1.展开三原则2020/2/26金工实训系列课程182.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。2020/2/26金工实训系列课程19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，这个中性层的位置在哪里呢？实践证明，中性层的位置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，中性层的位置在板料的中间。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。⑴板厚处理2020/2/26金工实训系列课程20R当＞4时，中性层在内外表面的中间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。弯曲后L2＞L＞L1弯曲前中性层图2-2-1板厚对展开长度的影响R010Φ110Φ100Φ90　　314LL2板厚对展开长度的影响(Φ=Φw－δ=Φn+δ)2020/2/26金工实训系列课程21三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）R/δ0.10.250.51.01.52.03.0＞4X00.280.320.370.420.440.4550.4750.52020/2/26金工实训系列课程22一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。2020/2/26金工实训系列课程23一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置相接，造成弯曲半径增大。厚度对装配的影响2020/2/26金工实训系列课程24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图2-2-2厚度对弯头装配的影响Rα厚度对装配的影响示意图2020/2/26金工实训系列课程25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。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。管口角度的调整与修平2020/2/26金工实训系列课程26图2-2-2a角度调整法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。2020/2/26金工实训系列课程27图2-2-2b坡口调整法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；2020/2/26金工实训系列课程28图2-2-2c管口修平法R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。2020/2/26金工实训系列课程29（1）接缝位置单体接缝位置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。⑵接口处理2020/2/26金工实训系列课程30管口位置、接头方式与坡口方式（2）管口位置与接头方式管口位置和接头方式一般由设计决定。其一般的原则是：a、遵循设计要求和有关规范，既要满足设计要求，也要考虑是否合理；b、考虑采用的工艺和工序，分辨哪些线是展开时画的还是成形后画的；c、结合现场，综合处理，分辨哪些线是展开时画的还是现场安装时再画的。（3）坡口方式坡口的方式主要跟板厚和焊缝位置有关。2020/2/26金工实训系列课程31余量处理俗称“加边”，就是在展开图的些边沿预留一定的加宽量。这些必要的余量