化工設備制造的放樣展開方法

龐春虎　張麗麗　廖東太

中圖分類號：TQ035文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610114-01

零件的展開放樣工作是化工設備制造的關鍵工序之一，是下料工序中的前期工作，備料之前需要根據所需零部件的規格、形狀和結構特點進行放樣展開。展開放樣做得好不僅可以保證產品的質量，而且可以節省材料、提高工作效率，降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭力。展開放樣的工作一般由鉚工來完成，但由于大多數鉚工學歷較低，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單計算法，這在一定程度上影響了設備制造的質量和效率，較為先進的計算機輔助展開技術實際中應用較少。

一、放樣展開的概念

(一)放樣展開的概念。將金屬結構件的表面或局部，按它的形狀和尺寸依次攤開在一個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，攤平放置在一平臺上的展開過程。其展開圖是一個矩形，矩形寬度等于圓管的長度，矩形長度等于圓管中徑處的圓周長。根據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、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量。對各種不規則的展開件可制作適應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。放樣展開圖的準確與否將直接影響用該樣板所號零部件的毛坯尺寸，因此放樣展開圖經檢驗人員檢查確認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、實長線和斷面實形線，然后用鋼板尺將上述線的端點依次劃線連接起來，從而作出展開圖。如果不制作樣板，號料時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，作好標記待用。制作號料樣板時要用樣沖作出中心線、中心圓點或檢查線的標記，便于號料時樣板定位和檢查。

二、放樣展開的方法

傳統的鈑金件放樣展開的方法有作圖法和計算法。

(一)作圖法

1．手工幾何作圖法。作圖法是根據零部件施工圖紙的規格尺寸用繪圖工具如直尺、劃規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行展開、劃線，然后下料。這種方法對小尺寸的結構件(如小接管、三通等)而言是十分方便的，但對較大尺寸的容器筒體、錐體來說，由于場地的限制用作圖法展開就不方便，而且誤差較大。

2．二維計算機輔助作圖。近年來隨著計算機技術的發展，借助某些繪圖軟件可以將展開圖快速而準確地完成。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命令等測量線段的實長，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，也可以測出畫展開圖所需的相關線段的長度尺寸，再在樣板料上劃出放樣圖。對于大型零件或沒有大型繪圖儀時，可以把展開圖中的關鍵坐標點打印出來，然后根據坐標點在樣板料或直接在板料上劃出展開圖。

3．三維計算機輔助作圖。還可以利用Solidworks軟件進行輔助放樣。Solidworks軟件是近幾年在工程設計領域得到廣泛使用的三維CAD設計軟件。利用其三維造型功能對零部件按實際尺寸進行立體線框造型，然后再利用其尺寸驅動功能進行“智能標注”，對零部件的幾何線段進行“標注計算”，依據“標注計算”的結果直接進行平面放樣下料，突破了傳統作圖法、計算法的放樣展開模式。其過程簡單、快捷、準確?？晒澥〈罅康姆艠訒r間，尤其對復雜零部件的放樣展開，其優勢更加明顯，是一種新型的利用計算機輔助設計進行放樣展開的方法。

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件都有對應的立體圖、構件圖和展開圖例，只需根據要求輸入相關數據即可得到所需的構件圖和展開圖，可以自動標注尺寸，并按標準圖紙打印輸出。具有操作簡單、實用等優點。

(二)計算法

計算法是根據零部件施工圖紙的規格尺寸，采用立體幾何、解析幾何等初等數學的知識，通過計算求出所需零部件的實長線、相貫線和斷面實形線的尺寸，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系組成的一定形狀的構件，都可以利用其幾何形狀的函數關系式，通過坐標法分析計算，求得零部件正確的下料尺寸和形狀，不需要作圖展開，并且比作圖法準確、省事、節省時間。

1．直接下料件。所謂直接下料件是指按照施工圖紙上標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、補強圈、加強筋、換熱管和小管徑的接管等。這類零件都有一定的幾何形狀，且幾何圖形單一，如圓形、長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注尺寸進行劃線下料或鍛造，只要在圖紙所標注的尺寸基礎上考慮下料切割和機械加工的余量即可。注意一點就是考慮外徑或外形尺寸的余量要加大下料尺寸，考慮內徑或內孔尺寸的余量時要減小尺寸。

2．彎曲成形件。彎曲成形件是由原材料通過卷板機、壓彎機和彎管機等加工裝備產生彎曲變形而制成的零部件。彎曲成形件是構成容器的主要零件，如殼體圓筒體、圓錐體、短節、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，且簡體兩端截面垂直于簡體軸線。這類零件的特點是零件的斷面尺寸(如板厚)遠小于其輪廓尺寸(直徑)，放樣展開法常因受場地限制或園制作樣板誤差大而采用展開計算法。展開尺寸以中性層尺寸為計算依據。

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行沖壓(或旋壓)翻邊，因此在計算展開尺寸和劃線放樣時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。彎管的下料長度以彎管的軸線為基準展開計算，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、圓弧過渡段、翻邊泡罩和夾套與內筒體接管的開孔翻邊等。這些沖壓(旋壓)成形件大都是回轉體，主要原材料是板材，采用沖壓或旋壓方法加工成形。

展開尺寸計算一般以等面積法或者等弧長法。等面積法是假定其中性層成型前后面積不變推導出的計算公式，而等弧長法則是認為沖壓(旋壓)前后形成回轉體母線長度不變求出展開后計算公式，在適當考慮加工余量即可。對于封頭等標準件，多由專業廠家加工，不同廠家加工等所用設各不同，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。