试论机械构件展开时的板厚处理

杨 爽

乐山职业技术学院

用来制作钣金构件表面的板材总是具有一定的厚度，而绘制展开图所依据的放样图则被假设为板材厚度为零的理想表面，按这样的展开图下料成形后，有可能在形状上产生误差，偏离设计的要求。但如果板料较厚，或精度要求较高，在展开过程中就必须考虑板厚的影响，按照一定规律对放样图和展开图作相应的修正，以使成形后的构件符合设计要求。

一、构件表面弯曲时的板厚处理

1.曲面板弯曲时的板厚处理

板料经过弯曲加工形成曲面板构件表面时。板的厚度为t，里皮弯曲半径为r，弯曲过程中，板的外皮受拉力而伸长，板的内皮受压力而缩短，在内外皮之间应该有一个层面上的材料，既不伸长，又不缩短，把这个长度不变的层面叫做中性层，其弯曲半径为R。一般当r/δ＞5时，常把板料的中心层作为中性层，这时，R=r+δ/2；而当r/δ＜5时，有R=r+kδ，k为中性层系数。

由于中性层在板料弯曲前后长度不发生变化，所以应以中性层为准绘制放样图并进行展开。因为现场应用的构件中，绝大多数情况下均为r/δ＞5，所以后面的展开中均用板料的中心层作为中性层。

2.平面板弯折时的板厚处理

平面板左侧被向上弯折，板的外皮被拉伸变长，而内皮在弯折处的半径很小，可近似地看成为尖角。这样，里皮的长度在弯折前后没有发生改变，因此，平面板构件展开时应以里皮尺寸为准绘制放样图，并进行展开。

二、构件表面接口处的板厚处理

1.圆柱管与平板接口处的板厚处理

(1)接合线分析

圆柱管与正垂的斜板相接时，在接口处，对于左半个圆柱管，是接口曲面的内侧边缘；对于右半个圆柱管，则是接口曲面的外侧边缘；里外皮接触的过渡处恰位于左、右圆柱管的分界处，圆柱管在该处沿接口曲面的整个宽度与平板接触。实际结合线的形状可由向视图中的粗线清楚地表达出来。

(2)板厚处理方法

板厚处理后绘制放样图时，圆周直径取圆柱管的中性层直径，等分素线的长度则按照分析结果，左半圆柱面取里皮长度，右半圆柱面取外皮长度，中间处的素线长度按里皮或外皮取都相同。

2.圆锥管与平板接口处的板厚处理

(1)接合线分析

圆锥管与正垂的斜板相接时，在接口处，左面部分的圆锥板面是其里皮与平板接触，右面部分的圆锥板面是其外皮与平板接触，里外皮接触的过渡位置一般不在中间的点，而是随着锥顶角和斜板倾斜角的不同偏向轴线一侧的不同位置。

(2)板厚处理方法

板厚处理的圆锥管绘制放样图时，首先以s0′为顶点绘出中性层圆锥面和平板表面的投影，然后由轴线与平板表面的交点，求出里、外皮接触的分界点，最后分别把圆锥管里皮左侧轮廓线长度和外皮右侧轮廓线长度量至放样图圆锥面的左、右轮廓线上，再连接，便可完成放样图的绘制。

3.圆柱管与曲面板接口处的板厚处理

圆柱管与平板结合时，里、外皮接触是沿着接口曲面上垂直于圆柱管表面的一条直线(也称为接口曲面的素线)过渡的。但是，当圆柱管与曲面板结合时，里、外皮接触的过渡是沿着接口曲面上的一个区间进行的，在这个区间里，接口曲面的素线一直和曲面板表面相切，并且垂直于过切点的圆柱管素线，同时保持与圆柱管的轴线相交，切点的轨迹就是过渡区间内两构件的结合线。

4.构件接口处铲坡口时的板厚处理

为改善构件接口时焊接操作的施工条件，提高焊接质量，常通过在接口处铲坡口的方法，调整接口处的接触部位。

1)X形坡口。在接口处使用X形坡口，相邻两节管沿板厚的中性层接触，施工时，接头内外均需要焊接，有助于提高焊接强度，但这时弯头的内径尺寸应足够大，以便留出相应的操作空间。当采用X形坡口时，放样图的直径和等分素线长度均按中性层尺寸绘制。

2)V形坡口。在接口处使用的是V形坡口，相邻两节管间为里皮与里皮接触。这种坡口便于施工，也有助于提高焊接强度。当采用V形坡口时，放样图的直径取圆柱管中性层直径，各等分素线长度均按里皮尺寸选取。

3)直角坡口。在接口处使用的是直角坡口，相邻两管外侧为里皮接触，内侧为外皮接触，绘制放样图时，直径仍取圆柱管中性层直径，等分素线的长度按素线所处位置，相应取里皮或外皮的素线长度。采用这种坡口时，内侧的外皮接触部分最好从内部焊接，否则焊接质量不易保证。

三、构件的形状不同时板厚处理方法

因为板材的厚度，影响了制作工艺，在制作成型的时候，板材因为不同方向的碾压给力，成型后的尺寸是不一样的。构件的形状不同，板厚处理方法也不同。

1.圆筒的展开：因为在板材碾压成型的时候，板材的里皮(圆筒内侧)受力而收缩，而外皮(圆筒外侧)舒展。板材的中心层是没有变化的。所以。展开圆筒的时候，按照圆筒的中径计算周长。(内径加板厚 或者 外径减板厚)。

2.折线形状的展开：折线形状的构件，板厚处理是不分中心层的，一律以里皮为准。因为在折弯的过程中，只有里皮不变，中心跟外皮都舒展了，发生了变化。所以展开折线形状的时候，一律按照里面的尺寸计算下料。

3.斜截圆管的展开：在不产坡口的情况下。要按照实际接触面放样，就是斜截管高端按里皮放样，低端按外皮放样。如果铲坡口，就按中心层放样。

4.正圆台的展开：正圆台的展开是按中径计算放样。因为是正圆台，所以实长线明显，相同。所以不用特意去求。

5.斜截圆台的展开：斜截圆台的展开按中径放样，要注意找出实长线，因为在投影视图中的线段，为素线，并不能反应出每一条边的实际长度，所以，展开的时候一定要注意线段是否反应实长。