化工設(shè)備制造的放樣展開方法

龐春虎　張麗麗　廖東太

中圖分類號(hào)：TQ035文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610114-01

零件的展開放樣工作是化工設(shè)備制造的關(guān)鍵工序之一，是下料工序中的前期工作，備料之前需要根據(jù)所需零部件的規(guī)格、形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行放樣展開。展開放樣做得好不僅可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可以節(jié)省材料、提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。展開放樣的工作一般由鉚工來完成，但由于大多數(shù)鉚工學(xué)歷較低，90％以上的展開放樣采用最為原始的手工幾何作圖法或者簡(jiǎn)單計(jì)算法，這在一定程度上影響了設(shè)備制造的質(zhì)量和效率，較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助展開技術(shù)實(shí)際中應(yīng)用較少。

一、放樣展開的概念

(一)放樣展開的概念。將金屬結(jié)構(gòu)件的表面或局部，按它的形狀和尺寸依次攤開在一個(gè)平面上的過程叫展開。如一段圓管的展開，就是把一段圓管從母線處切割開，攤平放置在一平臺(tái)上的展開過程。其展開圖是一個(gè)矩形，矩形寬度等于圓管的長(zhǎng)度，矩形長(zhǎng)度等于圓管中徑處的圓周長(zhǎng)。根據(jù)正投影原理或展開原理所繪出的零部件表面全部或局部的平面圖形叫展開圖。把零部件展開圖按1：1的比例劃在放樣平臺(tái)、平面圖紙、油氈紙或鍍鋅鐵皮上的操作過程就叫放樣。放樣的目的就是為了方便下料和檢查，提高下料效率和檢查質(zhì)量。對(duì)各種不規(guī)則的展開件可制作適應(yīng)于該零件形狀和尺寸的樣板。制作樣板的依椐就是放樣展開圖。放樣展開圖的準(zhǔn)確與否將直接影響用該樣板所號(hào)零部件的毛坯尺寸，因此放樣展開圖經(jīng)檢驗(yàn)人員檢查確認(rèn)后才能用于制作樣板。

(二)板樣的制作方法。劃放樣展開圖的步驟是：通過幾何作圖先用劃針劃出相貫線、實(shí)長(zhǎng)線和斷面實(shí)形線，然后用鋼板尺將上述線的端點(diǎn)依次劃線連接起來，從而作出展開圖。如果不制作樣板，號(hào)料時(shí)需要將放樣展開圖按1：1的比例劃在下料板料上；如果要制作樣板，則將放樣展開圖劃在樣板料上，也可以將放樣展開圖直接劃在樣板料上，最后用鐵皮剪刀沿展開圖外圍輪廓線將放樣展開圖從樣板料上剪下來，作好標(biāo)記待用。制作號(hào)料樣板時(shí)要用樣沖作出中心線、中心圓點(diǎn)或檢查線的標(biāo)記，便于號(hào)料時(shí)樣板定位和檢查。

二、放樣展開的方法

傳統(tǒng)的鈑金件放樣展開的方法有作圖法和計(jì)算法。

(一)作圖法

1．手工幾何作圖法。作圖法是根據(jù)零部件施工圖紙的規(guī)格尺寸用繪圖工具如直尺、劃規(guī)和劃針按投影原理和展開原理畫出放樣圖的方法。作圖法一般采用平行線法、放射線法和三角形法進(jìn)行展開、劃線，然后下料。這種方法對(duì)小尺寸的結(jié)構(gòu)件(如小接管、三通等)而言是十分方便的，但對(duì)較大尺寸的容器筒體、錐體來說，由于場(chǎng)地的限制用作圖法展開就不方便，而且誤差較大。

2．二維計(jì)算機(jī)輔助作圖。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，借助某些繪圖軟件可以將展開圖快速而準(zhǔn)確地完成。例如，借助CAD繪圖軟件繪制比例為1：1的平面投影圖，再按手工劃線的步驟在另外圖層繪制展開圖，用其中的DIM命令和LIST命令等測(cè)量線段的實(shí)長(zhǎng)，比手工劃線即精確又快速。畫好放樣展開圖后可以按1：1的比例從繪圖儀輸出圖紙，也可以測(cè)出畫展開圖所需的相關(guān)線段的長(zhǎng)度尺寸，再在樣板料上劃出放樣圖。對(duì)于大型零件或沒有大型繪圖儀時(shí)，可以把展開圖中的關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)打印出來，然后根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)在樣板料或直接在板料上劃出展開圖。

3．三維計(jì)算機(jī)輔助作圖。還可以利用Solidworks軟件進(jìn)行輔助放樣。Solidworks軟件是近幾年在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛使用的三維CAD設(shè)計(jì)軟件。利用其三維造型功能對(duì)零部件按實(shí)際尺寸進(jìn)行立體線框造型，然后再利用其尺寸驅(qū)動(dòng)功能進(jìn)行“智能標(biāo)注”，對(duì)零部件的幾何線段進(jìn)行“標(biāo)注計(jì)算”，依據(jù)“標(biāo)注計(jì)算”的結(jié)果直接進(jìn)行平面放樣下料，突破了傳統(tǒng)作圖法、計(jì)算法的放樣展開模式。其過程簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確。可節(jié)省大量的放樣時(shí)間，尤其對(duì)復(fù)雜零部件的放樣展開，其優(yōu)勢(shì)更加明顯，是一種新型的利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行放樣展開的方法。

4．專用鈑金工放樣軟件。這是一些專門為各種鈑金構(gòu)件的放樣下料而編制的“鈑金展開軟件”，如BJZK R14。在該類軟件中每種鈑金構(gòu)件都有對(duì)應(yīng)的立體圖、構(gòu)件圖和展開圖例，只需根據(jù)要求輸入相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到所需的構(gòu)件圖和展開圖，可以自動(dòng)標(biāo)注尺寸，并按標(biāo)準(zhǔn)圖紙打印輸出。具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。

(二)計(jì)算法

計(jì)算法是根據(jù)零部件施工圖紙的規(guī)格尺寸，采用立體幾何、解析幾何等初等數(shù)學(xué)的知識(shí)，通過計(jì)算求出所需零部件的實(shí)長(zhǎng)線、相貫線和斷面實(shí)形線的尺寸，然后直接在原材料上劃線或制作樣板的方法。由于壓力容器的零部件均是按某種幾何關(guān)系組成的一定形狀的構(gòu)件，都可以利用其幾何形狀的函數(shù)關(guān)系式，通過坐標(biāo)法分析計(jì)算，求得零部件正確的下料尺寸和形狀，不需要作圖展開，并且比作圖法準(zhǔn)確、省事、節(jié)省時(shí)間。

1．直接下料件。所謂直接下料件是指按照施工圖紙上標(biāo)注的尺寸可以直接在原材料上劃線下料的零件。例如，法蘭、平蓋、管板、折流板、支承板、吊耳、支座筋板和底板、補(bǔ)強(qiáng)圈、加強(qiáng)筋、換熱管和小管徑的接管等。這類零件都有一定的幾何形狀，且?guī)缀螆D形單一，如圓形、長(zhǎng)方形和三角形及其組合形狀。

板制或鍛制的零件以及管件可以直接按圖紙的標(biāo)注尺寸進(jìn)行劃線下料或鍛造，只要在圖紙所標(biāo)注的尺寸基礎(chǔ)上考慮下料切割和機(jī)械加工的余量即可。注意一點(diǎn)就是考慮外徑或外形尺寸的余量要加大下料尺寸，考慮內(nèi)徑或內(nèi)孔尺寸的余量時(shí)要減小尺寸。

2．彎曲成形件。彎曲成形件是由原材料通過卷板機(jī)、壓彎?rùn)C(jī)和彎管機(jī)等加工裝備產(chǎn)生彎曲變形而制成的零部件。彎曲成形件是構(gòu)成容器的主要零件，如殼體圓筒體、圓錐體、短節(jié)、卷制接管、卷制人孔體和盤管、U形管及角鋼法蘭圈等。

壓力容器的殼體多為圓筒體，且簡(jiǎn)體兩端截面垂直于簡(jiǎn)體軸線。這類零件的特點(diǎn)是零件的斷面尺寸(如板厚)遠(yuǎn)小于其輪廓尺寸(直徑)，放樣展開法常因受場(chǎng)地限制或園制作樣板誤差大而采用展開計(jì)算法。展開尺寸以中性層尺寸為計(jì)算依據(jù)。

容器上常見的圓錐體有正圓錐、正斜圓錐、折邊錐體和錐形過渡段及圓錐形接管等，在折邊錐體和錐形過渡段在卷制成錐體后可能還需要進(jìn)行沖壓(或旋壓)翻邊，因此在計(jì)算展開尺寸和劃線放樣時(shí)還要考慮翻邊的尺寸。

容器上的管件除接管、固定管板式換熱器和浮頭式換熱器的換熱管外，多數(shù)管件需要彎曲成形，如U形換熱器的U形換熱管、平面盤管、圓柱形盤管和彎曲連接管等。彎管的下料長(zhǎng)度以彎管的軸線為基準(zhǔn)展開計(jì)算，并附加上煨管所需的加工余量即可。

3、沖壓(旋壓)成形件。壓力容器用沖壓(旋壓)成形件主要有凸形封頭、波形膨脹節(jié)、圓弧過渡段、翻邊泡罩和夾套與內(nèi)筒體接管的開孔翻邊等。這些沖壓(旋壓)成形件大都是回轉(zhuǎn)體，主要原材料是板材，采用沖壓或旋壓方法加工成形。

展開尺寸計(jì)算一般以等面積法或者等弧長(zhǎng)法。等面積法是假定其中性層成型前后面積不變推導(dǎo)出的計(jì)算公式，而等弧長(zhǎng)法則是認(rèn)為沖壓(旋壓)前后形成回轉(zhuǎn)體母線長(zhǎng)度不變求出展開后計(jì)算公式，在適當(dāng)考慮加工余量即可。對(duì)于封頭等標(biāo)準(zhǔn)件，多由專業(yè)廠家加工，不同廠家加工等所用設(shè)各不同，因而所要求下料尺寸也不相同，通常做法為確定了加工廠家后，由加工廠家給出下料尺寸。