文档介绍：3 金属结构零部件的制造
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3 金属结构零部件的制造

3 金属结构零部件的制造

实际生产中应用的金属结构产品,其外形是多种多样的。在制造这些产品时,首先遇到的一个问题,就是如何将任一外形的构件图展画成平面图。一般而言,画展开图时,为使问题简化,都以薄板为对象,不考虑板厚的影响,因薄板的厚度很小,可忽略不计。但当板厚,零件尺寸要求又精确时,作展开图就必须考虑板厚的影响,否则会产生零件尺寸不准,质量不高,甚至造成废品。为消除这种影响,展开放样时必须对板厚进行处理。
板厚处理的主要内容:
确定中性层的位置,进而确定构件的展开长度、高度及相贯构件的接口等。
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中性层:当板料弯曲时,外层纤维受拉而伸长,内层纤维受压而缩短,在伸长与缩短之间存在着一个长度保持不变的纤维层,称为中性层。
形状为曲线形构件的展开长度,应以构件的中性层长度为准。
如图3-1(a)所示的圆筒,在平板弯曲过程中,圆筒的外层受拉而伸长,内层受压而缩短,只有中性层既不伸长,也不缩短,等于平板原有的长度。图3-1(b)为圆筒板厚处理的展开图,即圆筒的展开长度等于中性层的长度。

图3-1 圆筒的板厚处理
(a)圆筒中性层;(b)圆筒经板厚处理的展开图
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弯板中性层位置与弯曲半径r和板厚t的比值有关。
当时,中性层近于板厚正中,即与板料中心层重合;
当时,中性层的位置靠近弯曲中心的内侧,见图3-2所示。
相对弯曲半径r/t愈小,则中性层向内侧移动愈大,这是由于塑性弯曲时,弯板厚度变薄,其断面产生畸变的结果。
中性层与内弧的距离可由下式计算:
(续1)
(3-1)
式中 t——板厚(mm);
x0——移动系数,见表3-1。
表3-1 中性层位置移动系数x0
r/t
≤

1
2
3
4
5
≥
x0

注:r为弯曲件内弧半径,mm。
图3-2 圆弧弯板的中性层
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如图3-1的圆筒,内径D2=300mm,板厚t=30mm,则中性层直径d可由上式求得:
(续2)
由,从表3-1查得x0=
则
根据中性层直径d即可求得下料长度L为:
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单件的板厚处理主要考虑:展开长度及制件的高度。
(1-3)
⑴圆锥管的板厚处理
圆锥管的展开图为一扇形,用厚板制成的圆锥管,大、小展开弧长应分别取大、小口中性层为直径的圆周长度。为确保制件高度尺寸符合图样要求,大口展开半径应取中性层的圆锥母线长。
图3-3(a)所示为正截头圆锥管,已知尺寸为D1、d3、t及h,经板厚处理得D2、d2、r及c1,图3-3(b)为处理后的放样图。
图3-3 圆锥管的板厚处理
(a)实样图;(b)放样图
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放样尺寸,也可通过近似计算方法求得:
⑴圆锥管的板厚处理(续)
(3-2)
(3-3)
(3-4)
(3-5)
(3-6)
(3-7)
式中 r——小口展开半径(mm);
R——大口展开半径(mm);
D1——大口外径(mm);
d3——小口外径(mm);
D2——大口放样中心径(mm);
d2——小口放样中心径(mm);
c1——锥管素线长(mm);
t——板厚(mm);
β——锥底角。
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如图3-4所示,方管内壁的四角均为直角,方管在折曲成形时,内壁四边长度不变,但内壁以外的板拉伸变形较大。因此,方管放样长度应以内壁为准。
如果方管是由四块板拼焊而成,则视拼接的情况不同而作不同的板厚处理。例如相对的两块板夹住另两块板时,则相邻两板的下料宽度就有所不同,一块应按内壁下料,另一块应按外壁或板厚中心下料。
⑵方管的板厚处理
图3-4 方管的板厚处理
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⑶弯折件的板厚处理
矩形断面构件的展开料长按内壁计算这一原则,也适用于其它呈任意角的折线形断面的构件。图3-5所示还表明了弯曲方向不同时展开长度的计算方法。
图3-5 折弯件的板厚处理
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⑷圆方过渡接头的板厚处理
圆方过渡接头(图3-6)几何形状特征:具有圆管、方管、圆锥管的综合特征。
板厚处理方法:按圆、方、锥