試論機械構件展開時的板厚處理

楊 爽

樂山職業技術學院

用來制作鈑金構件表面的板材總是具有一定的厚度，而繪制展開圖所依據的放樣圖則被假設為板材厚度為零的理想表面，按這樣的展開圖下料成形后，有可能在形狀上產生誤差，偏離設計的要求。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，按照一定規律對放樣圖和展開圖作相應的修正，以使成形后的構件符合設計要求。

一、構件表面彎曲時的板厚處理

1.曲面板彎曲時的板厚處理

板料經過彎曲加工形成曲面板構件表面時。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，板的內皮受壓力而縮短，在內外皮之間應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r/δ＜5時，有R=r+kδ，k為中性層系數。

由于中性層在板料彎曲前后長度不發生變化，所以應以中性層為準繪制放樣圖并進行展開。因為現場應用的構件中，絕大多數情況下均為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

平面板左側被向上彎折，板的外皮被拉伸變長，而內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生改變，因此，平面板構件展開時應以里皮尺寸為準繪制放樣圖，并進行展開。

二、構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，是接口曲面的內側邊緣；對于右半個圓柱管，則是接口曲面的外側邊緣；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。實際結合線的形狀可由向視圖中的粗線清楚地表達出來。

(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輪廓線長度和外皮右側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，當圓柱管與曲面板結合時，里、外皮接觸的過渡是沿著接口曲面上的一個區間進行的，在這個區間里，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間內兩構件的結合線。

4.構件接口處鏟坡口時的板厚處理

為改善構件接口時焊接操作的施工條件，提高焊接質量，常通過在接口處鏟坡口的方法，調整接口處的接觸部位。

1)X形坡口。在接口處使用X形坡口，相鄰兩節管沿板厚的中性層接觸，施工時，接頭內外均需要焊接，有助于提高焊接強度，但這時彎頭的內徑尺寸應足夠大，以便留出相應的操作空間。當采用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度。當采用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，相鄰兩管外側為里皮接觸，內側為外皮接觸，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，相應取里皮或外皮的素線長度。采用這種坡口時，內側的外皮接觸部分最好從內部焊接，否則焊接質量不易保證。

三、構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(圓筒內側)受力而收縮，而外皮(圓筒外側)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：折線形狀的構件，板厚處理是不分中心層的，一律以里皮為準。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實長。