钣金展开放样技术25487.ppt

钣金制作技能实训深圳职业技术学院工业中心深圳职业技术学院工业中心金工实训室钳工分室金工实训室钳工分室2.2.展开放样展开放样2.展开放样5/12/20241.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5/12/20242.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5/12/20243.第二章 展开放样技术本章主要内容：本章主要内容：展开原理展开原理换面逼近换面逼近 展开放样的基本要求展开放样的基本要求 1.1.展开三原则展开三原则 2.2.展开三处理展开三处理 3.3.常用三样板常用三样板 4.4.展开精度控制展开精度控制几何法展开的三个基本方法与典型实例几何法展开的三个基本方法与典型实例 1.1.放射线法与大小头展开放射线法与大小头展开 2.2.平行线法与弯头展开平行线法与弯头展开 3.3.三角形法与天圆地方展开三角形法与天圆地方展开展开训练展开训练 5/12/20244.第一节 展开原理1.1.展开放样的基本思路展开放样的基本思路什么是展开放样什么是展开放样 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。制作该曲面，而这个曲面的制造材料大都是平面板料。因此，因此，用平板做曲面，先要求得与之相应的平面图形，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。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这一工艺过程就叫展开放样。实际工作中，有人把它。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。者的说法。5/12/20245.按预先设定的三角网络把曲面网格化，并在曲面上任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取其一个三角面元abcabc。连接它的三个顶点。连接它的三个顶点A A、B B、C C得到一得到一个与三角面元个与三角面元abcabc对应的平面对应的平面ABCABC。为简化研究，我们以。为简化研究，我们以ABCABC代替对应的三角面元代替对应的三角面元abcabc。对所有的网格都做同样替。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，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。到我们允许的公差范围内。把曲面换成与之相近、由小平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的理论展开图，这就是换面逼近的基本思路。多棱面的展。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。和共用边逐个画出来就得到了多棱面的展开图。1.1.展开的基本思路展开的基本思路-换面逼近换面逼近5/12/20246.换面逼近示意图图2-1-0 换面逼近示意图 5/12/20247.2、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5/12/20248.共顶点三角形替换5/12/20249.梯形替换梯形替换5/12/202410.三角形替换 图中斜口大小头图中斜口大小头上下口均为圆，但直上下口均为圆，但直径不同；上口圆中心径不同；上口圆中心在下口圆面的投影与在下口圆面的投影与下口圆中心同心；此下口圆中心同心；此外上下口所在平面之外上下口所在平面之间有间有1515夹角。需要夹角。需要展开的是以上、下口展开的是以上、下口圆为边界的周边蒙圆为边界的周边蒙面。面。5/12/202411.曲面替换 所谓曲面替所谓曲面替换是在换面逼换是在换面逼近时，直接用近时，直接用已知的、易展已知的、易展开曲面（如圆开曲面（如圆柱面、正圆锥柱面、正圆锥面）的曲面元面）的曲面元去替代复杂曲去替代复杂曲面的对应曲面面的对应曲面元，以取得更元，以取得更好的逼近效果，好的逼近效果，从而使复杂曲从而使复杂曲面的展开工作面的展开工作更简便，更快更简便，更快捷。捷。5/12/202412.3.3.展开放样的一般过程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，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：即：1.求实长 .画出相关视图；画出相关视图；.用等分法处理选定的基准图线；用等分法处理选定的基准图线；.通过各等分点素线的投影去求素线的实长通过各等分点素线的投影去求素线的实长 。2.画展开图 .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；基准线，安排好图面；.逐一画出替换面，并对展开点进行必要的复核；逐一画出替换面，并对展开点进行必要的复核；.圆滑连接各展开点，求得展开曲线；继而连接其他图形各点，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。完成展开图。5/12/202413.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 1：1 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。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。法求得。二者可以通过几何作图，也可以通过计算求得。.求实长求实长5/12/202414.展开的重点是画展开曲线，即展开图样的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线，通常先在图纸上求出曲线上一定数量的、曲线上一定数量的、足以反映其整体形状的点足以反映其整体形状的点；之后再圆滑连接各；之后再圆滑连接各点，得出所求曲线点，得出所求曲线“近似版近似版”。此版尽管是近似。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。一些更细的分点，以求得事半功倍的效果。.画展开图5/12/202415.第二节 展开放样的基本要求与方法展开放样的基本要求与方法 一、展开三原则一、展开三原则 展开三原则是展开时必须遵循的基本要求。展开三原则是展开时必须遵循的基本要求。1 1、准确精确原则准确精确原则：这里指的是展开方法正确，展开计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，一般误差在误差，放样工序的精确度要求更高，一般误差 0.25mm 0.25mm。5/12/202416.2 2、工艺可行原则：放样必须熟悉工艺，工艺上必须通得放样必须熟悉工艺，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；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。要在样板上标明。3 3、经济实用原则：对一个具体的生产单位而言，理论上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济实用方案，绝不能超现实，脱离现有工艺系统的制造能力。造能力。1.展开三原则5/12/202417.2.2.展开三处理展开三处理 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。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，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。而且随着加工工艺的不同，影响也不同。5/12/202418.我们把我们把LbLb的一块钢条弯曲成曲率为的一块钢条弯曲成曲率为R R的圆弧的圆弧条时，发现上面条时，发现上面(弧内侧弧内侧)的长度变短了，下面（弧外侧）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。这个层面我们叫它不伸长也不缩短的层面。这个层面我们叫它中性层中性层。那。那么，这个中性层的位置在哪里呢？实践证明，中性层的么，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，当曲工艺，当R R44时，中性层的位置在板料的中间。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应弧段计算。显然，该圆弧条的展开长度是L L。如此类。如此类推，倘要用厚度为推，倘要用厚度为钢板卷制一个圆筒，其展开长度应钢板卷制一个圆筒，其展开长度应按中径计算，即按中径计算，即L=L=。这是一个很重要的结论，因这是一个很重要的结论，因为按中径展开，更准确一点，为按中径展开，更准确一点，按中性层展开就是我们钣按中性层展开就是我们钣厚处理的基本原则。厚处理的基本原则。板厚处理板厚处理5/12/202419.板厚对展开长度的影响(=w=n+)5/12/202420.三径关系三径关系 设计图上往往给出的是外径（w）或者是内径（n），展开时要换算出中径（）。它们之间的关系是：=w=n 中性层位置，可用下列经验公式计算。R0RX0 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X0，板厚为，X0=中性层位移系数）R/0.10.250.51.01.52.03.04 X00.280.320.370.420.440.4550.4750.55/12/202421.一点说明 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110指外径是110毫米。以后均应如此，恕不重述。5/12/202422.一般板料切割时切口垂直于板面。由于厚度的存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，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。此时中间形内半圈管外皮相接、外半圈管里皮相接。此时中间形成空隙成空隙 ，其大小，其大小H=2sinH=2sin（/2/2）。同时由于中径处）。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。弯曲半径增大。厚度对装配的影响厚度对装配的影响5/12/202423.再看图再看图2-2-22-2-2，我们来讨论厚度对弯头装配间隙、，我们来讨论厚度对弯头装配间隙、角度和弯曲半径的影响。角度和弯曲半径的影响。已知：已知：直径直径 管口角度管口角度 管壁厚度管壁厚度 弯曲半径弯曲半径 R R 图图2-2-2 厚度对弯头装配的影响厚度对弯头装配的影响厚度对装配的影响示意图5/12/202424.为了避免或减少板厚对弯头装配的影响，在弯头展开时，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。应先作接口的位置和坡口设计，然后再据此展开放样。图图2-2-2a2-2-2a中的做法，就是按内半圈外皮相接、外半圈里中的做法，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、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。这种处理办法叫状、位置方面的精度要求。这种处理办法叫角度调整法角度调整法。而图而图2-2-2b2-2-2b中的做法是以中径斜面为准（斜角为中的做法是以中径斜面为准（斜角为/2/2），），内外倒坡口来形成正确的接口形状的（一般应用于厚板），内外倒坡口来形成正确的接口形状的（一般应用于厚板），这种处理办法叫这种处理办法叫坡口调整法坡口调整法；至于图；至于图2-2-2c2-2-2c中的做法则是以中的做法则是以中径斜面为准（斜角为中径斜面为准（斜角为/2/2），将内半圈外皮处、外半圈板），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（一般应用于于2 26mm6mm薄板），这种处理办法叫薄板），这种处理办法叫管口修平法。管口修平法。管口角度的调整与修平管口角度的调整与修平5/12/202425.图2-2-2a 角度调整法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。这种处理办法叫角角度调整法度调整法。5/12/202426.图2-2-2b 坡口调整法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/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坡口调整法整法；5/12/202427.图2-2-2c 管口修平法管口修平法管口修平法 图2-2-2c中的做法则是以中径斜面为准（斜角为/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26mm薄板），这种处理办法叫管口修管口修平法平法。5/12/202428.（1 1）接缝位置）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：因素有：a a、要便于加工组装；、要便于加工组装；b b、要避免应力集中；、要避免应力集中；c c、要便于维修；、要便于维修；d d、要保证强度，提高刚度；、要保证强度，提高刚度；e e、要使应力分布对称，减少焊接变形等。、要使应力分布对称，减少焊接变形等。接口处理5/12/202429.管口位置、管口位置、接头方式与坡口方式（2 2）管口位置与接头方式）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。其一般的原管口位置和接头方式一般由设计决定。其一般的原则是：则是：a a、遵循设计要求和有关规范，既要满足设计要求，也、遵循设计要求和有关规范，既要满足设计要求，也要考虑是否合理要考虑是否合理；b b、考虑采用的工艺和工序，分辨哪些线是展开时画的、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；还是成形后画的；c c、结合现场，综合处理，分辨哪些线是展开时画的还、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。是现场安装时再画的。（3 3）坡口方式）坡口方式 坡口的方式主要跟板厚和焊缝位置有关。坡口的方式主要跟板厚和焊缝位置有关。5/12/202430.余量处理俗称余量处理俗称“加边加边”，就是在展开图的些边沿预，就是在展开图的些边沿预留留一定的加宽量。这些必要的余量因预留的目的不同而有一定的加宽量。这些必要的余量因预留的目的不同而有不同的称呼，如搭接余量、翻边余量、包边余量、咬口不同的称呼，如搭接余量、翻边余量、包边余量、咬口余量、加工余量等等。余量、加工余量等等。余量数据主要通过分析计算、经验估算、上机测算余量数据主要通过分析计算、经验估算、上机测算等方法来取得，然后经生产实践检测核对、修正定尺。等方法来取得，然后经生产实践检测核对、修正定尺。余量处理余量处理5/12/202431.3.3.展开三方法展开三方法 前面讲过，要把换面后的替换面在同一平面上画出前面讲过，要把换面后的替换面在同一平面上画出来，必须掌握替换面构成各线的实际长度。求出这些实来，必须掌握替换面构成各线的实际长度。求出这些实际长度，也就是求实长，有两个途径：一是通过计算，际长度，也就是求实长，有两个途径：一是通过计算，二是通过几何作图。其他宣称的各种展开方法，如表格二是通过几何作图。其他宣称的各种展开方法，如表格法、比例法等等，都是由此衍生出来的。由这两个途径法、比例法等等，都是由此衍生出来的。由这两个途径产生了两个方法，加上极具前景的计算机辅助展开和辅产生了两个方法，加上极具前景的计算机辅助展开和辅助切割，展开的方法可以归纳为三种：助切割，展开的方法可以归纳为三种：1 1）几何法展开）几何法展开 2 2）计算法展开）计算法展开 3 3）计算机辅助展开）计算机辅助展开 5/12/202432.1）几何法展开 几何法展开，准确一点，应叫几何作图法展开。几何法展开，准确一点，应叫几何作图法展开。展开过程中，求实长和画展开图都是用几何作图的展开过程中，求实长和画展开图都是用几何作图的方式来完成的。几何法展开又可细分为许多实用方方式来完成的。几何法展开又可细分为许多实用方法，常用的有三种：法，常用的有三种：a a、放射线法、放射线法 ；b b、平行线法；、平行线法；c c、三角形法、三角形法2）计算法展开 计算法展开，顾名思义，要通过计算。其实在计算法展开，顾名思义，要通过计算。其实在展开过程中，它只是用计算的方法求实长，画展开展开过程中，它只是用计算的方法求实长，画展开图还是用几何作图。图还是用几何作图。几何法与计算法5/12/202433.3）计算机辅助展开 计算机在钣金设计制造中的应用计算机在钣金设计制造中的应用之一即是计算机辅助展开和计算机辅助之一即是计算机辅助展开和计算机辅助切割，在数控切割机上，二者甚至可以切割，在数控切割机上，二者甚至可以同时完成。计算机辅助展开的应用软件同时完成。计算机辅助展开的应用软件不少，多以薄钣件设计为主，兼有展开不少，多以薄钣件设计为主，兼有展开功能；方法上则分参数建模和特征造型功能；方法上则分参数建模和特征造型两大类；两大类；CAD&CAM5/12/202434.4.4.常用三样板常用三样板 1）样板的应用与分类 为了避免损伤钢板，我们一般不在钢板上直接为了避免损伤钢板，我们一般不在钢板上直接放样，而是通过放样，制作样板，再靠准样板去钢放样，而是通过放样，制作样板，再靠准样板去钢板上画线。板上画线。放样时一般要做三个样板：放样时一般要做三个样板：a.a.下料用的下料用的展开样板展开样板；b.b.成形时检测弯曲程度的成形时检测弯曲程度的成形样板成形样板；c.c.组装时检测相对角度、相互位置的组装时检测相对角度、相互位置的组装样板组装样板。后两个样板俗称后两个样板俗称卡样板卡样板。5/12/202435.2）外包样板、内铺样板与平料样板 样板因使用场合的不同而有不同的形式，常用的有样板因使用场合的不同而有不同的形式，常用的有 外包样板、内铺样板与平料样板。外包样板、内铺样板与平料样板。平料样板只把图形拓给平钢板，并不参加成形过平料样板只把图形拓给平钢板，并不参加成形过 程；而外包样板和内铺样板拓形时要随钢板的形状弯程；而外包样板和内铺样板拓形时要随钢板的形状弯 曲，因此计算展开长度时应该按样板弯曲状态下的中径曲，因此计算展开长度时应该按样板弯曲状态下的中径 考虑展开长度。考虑展开长度。外包样板、内铺样板与平料样板5/12/202436.制作样板的材料常用的有厚纸板、油毛毡和薄铁制作样板的材料常用的有厚纸板、油毛毡和薄铁皮。这些材料各有其长，根据需要选用：厚纸板性价皮。这些材料各有其长，根据需要选用：厚纸板性价比小，适宜作小样板；油毛毡拼接方便，适宜画大的比小，适宜作小样板；油毛毡拼接方便，适宜画大的展开图，应用广泛，但不能多次使用；薄铁皮做的样展开图，应用广泛，但不能多次使用；薄铁皮做的样板尽管价格偏高，但强度与刚度都好，精确耐用，便板尽管价格偏高，但强度与刚度都好，精确耐用，便于保存，特别适于批量生产，更是作卡样板的首选材于保存，特别适于批量生产，更是作卡样板的首选材料。料。样板的材料与制作5/12/202437.五五.展开精度控制展开精度控制 样板既然叫样板，就不能走样，必须很精确。用行话说，样样板既然叫样板，就不能走样，必须很精确。用行话说，样板必须精度高，误差小。影响样板精度的主要因素有板必须精度高，误差小。影响样板精度的主要因素有 ：1、原理误差：展开的原理是逐步逼近。逐步逼近的每一步都是展开的原理是逐步逼近。逐步逼近的每一步都是近似的，当然每一步的结果都有误差，这种误差就是原理误差。近似的，当然每一步的结果都有误差，这种误差就是原理误差。2、实长误差：实长误差指求实长时产生的误差，它与求实长的实长误差指求实长时产生的误差，它与求实长的方法和计算、作图等操作有关。方法和计算、作图等操作有关。3、作图误差：作图误差属于操作误差，其中的累积误差应予特作图误差属于操作误差，其中的累积误差应予特别注意。别注意。4、样板制作误差：样板制作误差即样板加工过程中产生的误差。样板制作误差即样板加工过程中产生的误差。样板使用时，还有一个样板使用时，还有一个下料误差应予关注应予关注。下料误差指用样板下料误差指用样板划线时的划线误差（亦称落料误差）和切割误差，应该说，它并不划线时的划线误差（亦称落料误差）和切割误差，应该说，它并不算展开的精度控制范围，说它的目的在于提醒。算展开的精度控制范围，说它的目的在于提醒。5/12/202438.第三节第三节 几何三法与典型实例几何三法与典型实例一、常用画线工具与几何画线1、常用划线工具 钣金冷作工以划为主的常用划线工具有：钣金冷作工以划为主的常用划线工具有：1 1）15m15m盘尺、盘尺、3m3m卷尺、卷尺、1m1m长尺、长尺、300300钢尺、钢尺、150150钢钢尺、尺、150150宽座角尺、大三角板、吊坠宽座角尺、大三角板、吊坠 ；2 2）划规、分规、地规、划针、划针盘、石笔、粉线、墨）划规、分规、地规、划针、划针盘、石笔、粉线、墨斗；斗；3 3）中心冲、手锤；）中心冲、手锤；4 4）展开平台。）展开平台。5/12/202439.2.几何画线基础 1 1）长直线、大圆弧的画法；）长直线、大圆弧的画法；2 2）特殊角度、一般角度的画法；）特殊角度、一般角度的画法；3 3）直线、圆弧、角度的等分；）直线、圆弧、角度的等分；4 4）直线曲线的吻接；）直线曲线的吻接；5 5）常见曲线的画法（正弦曲线、椭圆、四心圆、摆）常见曲线的画法（正弦曲线、椭圆、四心圆、摆 线、渐开线、阿基米德螺线）。线、渐开线、阿基米德螺线）。一.常用画线工具与几何画线5/12/202440.二、大小头与放射线法二、大小头与放射线法 1.大小头的表面特性 大小头上下口平行，是圆管变径时使用的连接大小头上下口平行，是圆管变径时使用的连接件，有同心和偏心之分。同心大小头表面是正圆锥件，有同心和偏心之分。同心大小头表面是正圆锥面，偏心大小头表面是斜圆锥面，它们都是直纹面。面，偏心大小头表面是斜圆锥面，它们都是直纹面。所谓直纹面，指一条母线按某种特定的规则沿所谓直纹面，指一条母线按某种特定的规则沿着一条基线运动时在空间划出来的曲面。着一条基线运动时在空间划出来的曲面。母线在基母线在基线各点都有一条位置线，这线叫该点的线各点都有一条位置线，这线叫该点的素线素线。显然，。显然，曲面由素线构成。曲面由素线构成。立管变径时，连接件常采用同心大小头。水平立管变径时，连接件常采用同心大小头。水平管路变径，要求严格时用管路变径，要求严格时用 9090偏心大小头。偏心大小头。5/12/202441.1.同心大小头的展开2.同心大小头的展开1）已知条件：大头中径大头中径 D=120 D=120；小头中径小头中径 X=60 X=60；高；高 h=100 h=100；大、小口平面互相平行，且小头大、小口平面互相平行，且小头 圆心在大头平面的投影与大头圆心在大头平面的投影与大头 圆心重合。圆心重合。图图2-3-0 2-3-0 同心大小头的展开图同心大小头的展开图5/12/202442.2）展开步骤：（1 1）以水平面为大头基面，根据已知条件作立面图，即）以水平面为大头基面，根据已知条件作立面图，即作作HSSAHSSA，其中，其中HS=hHS=h，SA=D/2 SA=D/2；过；过H H作作HBSAHBSA，HB=X/2HB=X/2；（2 2）将锥台斜边）将锥台斜边ABAB延长与中轴线延长与中轴线HSHS的延长线交于的延长线交于OO；以；以OO为圆心为圆心,以以OAOA、OBOB为半径分别画弧；为半径分别画弧；（3 3）在）在OAOA弧上量取弧上量取ADAD弧，使其弧长等于底圆周长弧，使其弧长等于底圆周长（L=DL=D）；）；（4 4）连）连ODOD，交，交OBOB弧与弧与C C；则扇形；则扇形ABCDABCD为所求展开图形为所求展开图形。展开步骤（1）5/12/202443.3 3）注意：不宜先在）注意：不宜先在OBOB弧上量取小头圆周长。因为弧上量取小头圆周长。因为OBOB 上的量取误差将在外弧（上的量取误差将在外弧（OAOA弧）上出现误差放大弧）上出现误差放大,可可 能导致超出允许的公差范围。能导致超出允许的公差范围。4 4）也可以通过计算展开扇形的圆心角来确定）也可以通过计算展开扇形的圆心角来确定ODOD。圆心。圆心角可按下式计算：角可按下式计算：将本题已知条件代入，将本题已知条件代入，=103.4=103.45 5）如图）如图2-3-02-3-0，在，在AAAA下方拼画半个俯视图，将底圆下方拼画半个俯视图，将底圆6 6等等 分并过等分点画出素线；对展开图亦作同样等分并过分并过等分点画出素线；对展开图亦作同样等分并过 等分点画出素线；等分点画出素线；展开步骤（2）5/12/202444.1 1）已知条件：）已知条件：大头中径大头中径 x 小头中径小头中径 s 斜锥台高斜锥台高 h 偏心距偏心距 e 斜锥台上下口面平行且关于斜锥台上下口面平行且关于 中面中面0S7对称。对称。2 2）展开分析）展开分析在在0S60S6中，中，0S0S（点划线）是（点划线）是 斜锥的高，斜锥的高，S6S6（虚线）是素线（虚线）是素线 06 06（粗线）在俯视图上的投影。（粗线）在俯视图上的投影。因为因为0S0S垂直于底面，故垂直于底面，故0S60S6是是 直角三角形；直角三角形；0S60S6为直角；而为直角；而 素线素线0606是该直角三角形的斜边。是该直角三角形的斜边。这就是我们求斜锥素线实长的依这就是我们求斜锥素线实长的依 据。据。图2-3-1a 斜锥的已知条件与实长分析2.偏心大小头的展开5/12/202445.(2)2)锥台实际上是以同一斜锥锥台实际上是以同一斜锥切掉上面小锥形成的，显切掉上面小锥形成的，显然，展开图组成上也有同然，展开图组成上也有同样关系。展开时我们先处样关系。展开时我们先处理大锥，后解决小锥。理大锥，后解决小锥。3 3）按已知条件画立面图、俯）按已知条件画立面图、俯 视图。视图。注意：画立面图时应注意：画立面图时应 以中径为准。如果已知条以中径为准。如果已知条 件给定的是外径或中径，就件给定的是外径或中径，就 必须根据板厚先求出中径。必须根据板厚先求出中径。展开分析展开分析5/12/202446.4 4）利用）利用OS7OS7为为9090，求实长。，求实长。5 5）画展开图）画展开图 以以0101为剖开线，在合适处垂直方为剖开线，在合适处垂直方 向作中线向作中线0707；以以0 0点为圆心，各分点素线实长为点为圆心，各分点素线实长为半径画得如图半径画得如图1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6弧；弧；以以7 7点为圆心，点为圆心，1/121/12底圆周长为半底圆周长为半 径画弧，交径画弧，交6 6弧于二个弧于二个6 6点，再以两点，再以两 6 6点为圆心，点为圆心，1/121/12底圆周长为半径底圆周长为半径画画 弧，交弧，交5 5弧于二个弧于二个5 5点；如此下去，点；如此下去，同同 法求至两个法求至两个1 1点；点；求实长求实长图图2-3-1b 2-3-1b 斜锥展开斜锥展开-求实长求实长5/12/202447.图图2-3-1c 斜锥展开图斜锥展开图 画展开图画展开图3.4 检查所得检查所得13个点的曲线个点的曲线长度，如与计算所得的长度，如与计算所得的底圆周长误差大于底圆周长误差大于3mm，应及时修正；，应及时修正；3.5 圆滑连接各点得大口展圆滑连接各点得大口展开线；开线；3.6 如图连接如图连接0点与各点，点与各点，并在上述各线上由并在上述各线上由0点点起量取小锥相应实长；起量取小锥相应实长；圆滑连接所得各点即成圆滑连接所得各点即成小口展开线；小口展开线；3.7 连接大、小口对应端点，连接大、小口对应端点，完成整个展开图。完成整个展开图。5/12/202448.4.放射线展开法 按上述步骤展开的方法叫放射线展开法。放射线法按上述步骤展开的方法叫放射线展开法。放射线法常用于锥形曲面的展开，其展开基本过程是：常用于锥形曲面的展开，其展开基本过程是：1 1）针对素线有同一顶点的锥面，根据其结构，依照一定针对素线有同一顶点的锥面，根据其结构，依照一定的规则，将该曲面划分为的规则，将该曲面划分为NN个共一顶点、彼此相连的个共一顶点、彼此相连的三角微面元；对每个三角曲面元，都用其三顶点组三角微面元；对每个三角曲面元，都用其三顶点组成的平面三角形逐个替代，即用成的平面三角形逐个替代，即用NN个三角形替代整个个三角形替代整个曲面，其替代误差随着曲面，其替代误差随着NN的增加而减小；的增加而减小；放射线法（1）5/12/202449.2 2）在同一平面上按同样的结构和连接规则组合画出这在同一平面上按同样的结构和连接规则组合画出这些呈放射状分布的三角形组，逐步得到模拟整个曲些呈放射状分布的三角形组，逐步得到模拟整个曲面的近似展开图形；因为共一顶点这些三角形的边面的近似展开图形；因为共一顶点这些三角形的边形成一组放射线；形成一组放射线；3 3）利用这一组放射线我们可以将其他相似的展开曲线、利用这一组放射线我们可以将其他相似的展开曲线、开孔线等画出来；开孔线等画出来；4 4）确定替代元的数量确定替代元的数量NN是很重要的实际问题，是很重要的实际问题，NN过大，过大，增大工作量和劳动时间；增大工作量和劳动时间；NN太小，精度达不到要求；太小，精度达不到要求；NN一般根据误差大小、加工工艺和材料性质等因素通一般根据误差大小、加工工艺和材料性质等因素通过实践选择。过实践选择。放射线法（2）5/12/202450.三、弯头的展开与平行线法三、弯头的展开与平行线法1.圆管焊接弯头及其主要参数 弯头是用于管路转弯时的连接件。按口径分类，弯弯头是用于管路转弯时的连接件。按口径分类，弯头可分为等径弯头和异径弯头；按制作方式分类，弯头头可分为等径弯头和异径弯头；按制作方式分类，弯头有弯制、压制、挤制和焊制之分；按截面形状分类，则有弯制、压制、挤制和焊制之分；按截面形状分类，则可以分为圆管弯头、方管弯头、方圆管转换弯头、异径可以分为圆管弯头、方管弯头、方圆管转换弯头、异径弯头弯头 、异形转换弯头等。、异形转换弯头等。我们这里讲的弯头展开，指的是一节节组焊而成的我们这里讲的弯头展开，指的是一节节组焊而成的“虾米弯虾米弯”，主要包括等径圆弯头、异径圆弯头、方圆，主要包括等径圆弯头、异径圆弯头、方圆管转管转换弯头换弯头。5/12/202451.焊制弯头的几个焊制弯头的几个主要参数主要参数：（参看图：（参看图2-3-2a2-3-2a）弯头角度：指弯头两个管口面间的夹角；指弯头两个管口面间的夹角；弯头直径：指弯头管材的外径、内径或中径；：指弯头管材的外径、内径或中径；弯曲半径：指管段轴线的内切圆半径。即管口中心到指管段轴线的内切圆半径。即管口中心到 了两管口面交线的距离；了两管口面交线的距离；弯头节数：弯头的端节是中间节的一半，两个端节合：弯头的端节是中间节的一半，两个端节合 起来是一节，再加上中间节数，合称弯头起来是一节，再加上中间节数，合称弯头 的节数；的节数；焊制弯头及其主要参数5/12/202452.2.平行线法 平行线展开法常用于素线互相平行的柱形曲面的平行线展开法常用于素线互相平行的柱形曲面的展开，其展开，其展开的基本过程展开的基本过程如下：如下：1 1）针对曲面结构特点，依照设定的规则，将该曲面划分）针对曲面结构特点，依照设定的规则，将该曲面划分为为NN个彼此相连的梯形微面域（