試論機(jī)械構(gòu)件展開時的板厚處理

楊 爽

樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

用來制作鈑金構(gòu)件表面的板材總是具有一定的厚度，而繪制展開圖所依據(jù)的放樣圖則被假設(shè)為板材厚度為零的理想表面，按這樣的展開圖下料成形后，有可能在形狀上產(chǎn)生誤差，偏離設(shè)計的要求。但如果板料較厚，或精度要求較高，在展開過程中就必須考慮板厚的影響，按照一定規(guī)律對放樣圖和展開圖作相應(yīng)的修正，以使成形后的構(gòu)件符合設(shè)計要求。

一、構(gòu)件表面彎曲時的板厚處理

1.曲面板彎曲時的板厚處理

板料經(jīng)過彎曲加工形成曲面板構(gòu)件表面時。板的厚度為t，里皮彎曲半徑為r，彎曲過程中，板的外皮受拉力而伸長，板的內(nèi)皮受壓力而縮短，在內(nèi)外皮之間應(yīng)該有一個層面上的材料，既不伸長，又不縮短，把這個長度不變的層面叫做中性層，其彎曲半徑為R。一般當(dāng)r/δ＞5時，常把板料的中心層作為中性層，這時，R=r+δ/2；而當(dāng)r/δ＜5時，有R=r+kδ，k為中性層系數(shù)。

由于中性層在板料彎曲前后長度不發(fā)生變化，所以應(yīng)以中性層為準(zhǔn)繪制放樣圖并進(jìn)行展開。因為現(xiàn)場應(yīng)用的構(gòu)件中，絕大多數(shù)情況下均為r/δ＞5，所以后面的展開中均用板料的中心層作為中性層。

2.平面板彎折時的板厚處理

平面板左側(cè)被向上彎折，板的外皮被拉伸變長，而內(nèi)皮在彎折處的半徑很小，可近似地看成為尖角。這樣，里皮的長度在彎折前后沒有發(fā)生改變，因此，平面板構(gòu)件展開時應(yīng)以里皮尺寸為準(zhǔn)繪制放樣圖，并進(jìn)行展開。

二、構(gòu)件表面接口處的板厚處理

1.圓柱管與平板接口處的板厚處理

(1)接合線分析

圓柱管與正垂的斜板相接時，在接口處，對于左半個圓柱管，是接口曲面的內(nèi)側(cè)邊緣；對于右半個圓柱管，則是接口曲面的外側(cè)邊緣；里外皮接觸的過渡處恰位于左、右圓柱管的分界處，圓柱管在該處沿接口曲面的整個寬度與平板接觸。實際結(jié)合線的形狀可由向視圖中的粗線清楚地表達(dá)出來。

(2)板厚處理方法

板厚處理后繪制放樣圖時，圓周直徑取圓柱管的中性層直徑，等分素線的長度則按照分析結(jié)果，左半圓柱面取里皮長度，右半圓柱面取外皮長度，中間處的素線長度按里皮或外皮取都相同。

2.圓錐管與平板接口處的板厚處理

(1)接合線分析

圓錐管與正垂的斜板相接時，在接口處，左面部分的圓錐板面是其里皮與平板接觸，右面部分的圓錐板面是其外皮與平板接觸，里外皮接觸的過渡位置一般不在中間的點，而是隨著錐頂角和斜板傾斜角的不同偏向軸線一側(cè)的不同位置。

(2)板厚處理方法

板厚處理的圓錐管繪制放樣圖時，首先以s0′為頂點繪出中性層圓錐面和平板表面的投影，然后由軸線與平板表面的交點，求出里、外皮接觸的分界點，最后分別把圓錐管里皮左側(cè)輪廓線長度和外皮右側(cè)輪廓線長度量至放樣圖圓錐面的左、右輪廓線上，再連接，便可完成放樣圖的繪制。

3.圓柱管與曲面板接口處的板厚處理

圓柱管與平板結(jié)合時，里、外皮接觸是沿著接口曲面上垂直于圓柱管表面的一條直線(也稱為接口曲面的素線)過渡的。但是，當(dāng)圓柱管與曲面板結(jié)合時，里、外皮接觸的過渡是沿著接口曲面上的一個區(qū)間進(jìn)行的，在這個區(qū)間里，接口曲面的素線一直和曲面板表面相切，并且垂直于過切點的圓柱管素線，同時保持與圓柱管的軸線相交，切點的軌跡就是過渡區(qū)間內(nèi)兩構(gòu)件的結(jié)合線。

4.構(gòu)件接口處鏟坡口時的板厚處理

為改善構(gòu)件接口時焊接操作的施工條件，提高焊接質(zhì)量，常通過在接口處鏟坡口的方法，調(diào)整接口處的接觸部位。

1)X形坡口。在接口處使用X形坡口，相鄰兩節(jié)管沿板厚的中性層接觸，施工時，接頭內(nèi)外均需要焊接，有助于提高焊接強(qiáng)度，但這時彎頭的內(nèi)徑尺寸應(yīng)足夠大，以便留出相應(yīng)的操作空間。當(dāng)采用X形坡口時，放樣圖的直徑和等分素線長度均按中性層尺寸繪制。

2)V形坡口。在接口處使用的是V形坡口，相鄰兩節(jié)管間為里皮與里皮接觸。這種坡口便于施工，也有助于提高焊接強(qiáng)度。當(dāng)采用V形坡口時，放樣圖的直徑取圓柱管中性層直徑，各等分素線長度均按里皮尺寸選取。

3)直角坡口。在接口處使用的是直角坡口，相鄰兩管外側(cè)為里皮接觸，內(nèi)側(cè)為外皮接觸，繪制放樣圖時，直徑仍取圓柱管中性層直徑，等分素線的長度按素線所處位置，相應(yīng)取里皮或外皮的素線長度。采用這種坡口時，內(nèi)側(cè)的外皮接觸部分最好從內(nèi)部焊接，否則焊接質(zhì)量不易保證。

三、構(gòu)件的形狀不同時板厚處理方法

因為板材的厚度，影響了制作工藝，在制作成型的時候，板材因為不同方向的碾壓給力，成型后的尺寸是不一樣的。構(gòu)件的形狀不同，板厚處理方法也不同。

1.圓筒的展開：因為在板材碾壓成型的時候，板材的里皮(圓筒內(nèi)側(cè))受力而收縮，而外皮(圓筒外側(cè))舒展。板材的中心層是沒有變化的。所以。展開圓筒的時候，按照圓筒的中徑計算周長。(內(nèi)徑加板厚 或者 外徑減板厚)。

2.折線形狀的展開：折線形狀的構(gòu)件，板厚處理是不分中心層的，一律以里皮為準(zhǔn)。因為在折彎的過程中，只有里皮不變，中心跟外皮都舒展了，發(fā)生了變化。所以展開折線形狀的時候，一律按照里面的尺寸計算下料。

3.斜截圓管的展開：在不產(chǎn)坡口的情況下。要按照實際接觸面放樣，就是斜截管高端按里皮放樣，低端按外皮放樣。如果鏟坡口，就按中心層放樣。

4.正圓臺的展開：正圓臺的展開是按中徑計算放樣。因為是正圓臺，所以實長線明顯，相同。所以不用特意去求。

5.斜截圓臺的展開：斜截圓臺的展開按中徑放樣，要注意找出實長線，因為在投影視圖中的線段，為素線，并不能反應(yīng)出每一條邊的實際長度，所以，展開的時候一定要注意線段是否反應(yīng)實長。