板壳类构件放样

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第365页（8057字）

板壳类构件是指由各种型钢和钢板弯曲构成的各类外壳结构，如通风机机壳、除尘器筒壳及各种电器外壳等。由于这类构件大多是比较复杂的曲面外形结构，一般需要展开后确定其各部结构的放样尺寸。

(一)离心式通风机机壳的放样

图5－37所示的离心式通风机机壳是一个比较复杂的板壳结构，外观形似蜗牛，各部件多为曲面形状，需要展开放样后才可制作各种号料样板或工件模型等。

图5－37 离心式通风机机壳施工图

1．壳体侧板图解法展开放样

图5－38所示为壳体侧板的主视图，已知基圆直径D，各圆弧半径R₁、R₂、R₃、R₄、R₅尺寸a、b、c、h、f、i，蜗板宽度为B，板厚为t，侧板的作图法展开放样步骤如下：

图5－38 壳体侧板主视图

(1)作正方形，边长为a，得O₁、O₂、O₃、O₄各点。

(2)分别以O₁、O₂、O₃、O₄点为圆心，R₂、R₃、R₄、R₅为半径画弧。

(3)画出半径为R₁的小圆弧段，使之与R₂圆弧连接。

(4)画出h、c、i各线段，侧板外形即确定。

2．壳体蜗板计算法展开放样

由于壳体蜗板的宽度B已知，所以蜗板展开主要是求蜗板的展开长度。由图5－38可知，蜗板长度是由直线段i、曲线段s加上直线段h组成，即蜗板的展开计算式为：

其中，i、s段的展开长度求法如下：

(1)i线段的求法：i线段的求法可以直接从图5－38放样线中量出，也可以用几何关系式计算求得，即

i=f－R₁

(2)s曲线的求法：s曲线的求法可按图5－38放样板厚中心线直接量出，也可用下列公式计算求得：

式中 β=。

将求得的s值代入蜗板展开计算式，求得L值即为蜗板的展开长度。蜗板的展开放样图是一矩形。

3．壳体号料与制作

(1)号料方法：在板厚为3mm和4．5mm的Q235钢板上，分别画好蜗板和侧板的下料尺寸线，并注意板料的平整程度和合理利用，然后选择合适的剪切或气割方法下料。

(2)样板制作：将下料后的板边缘毛刺清理干净，侧板经过校平，蜗板进行滚弯，并用检验样板检查圆弧曲率，保证符合要求。

检查时，蜗板的曲率应以侧板的形状为准，从而保证二者装焊时接头间隙尺寸一致，不产生变形，并能获得焊缝致密的接口。

4．进风口放样与制作

如图5－39为进风口结构图，进风口是由进风口筒板、整流筒板和挡圈三部分构成。

图5－39 进风口结构(单位：mm)

(1)进风口筒板：进风口筒板是由板厚为3mm的锥形筒翻边而成，整体制作较困难，可将此件分为A、B、C三件(以图5－39中双点画线为界)：A件为一法兰圈，可在钢板上直接画样号料切割而成；B件为一圆锥筒，展开成弓形后由钢板滚制而成；C件为一弧形外弯板筒，展开后分两片压制成型并拼焊而成。

(2)整流筒板：整流筒板为一圆筒，其筒壁厚为1．5mm，筒的长度尺寸可由放样确定，即直接从放样图中量取。

(3)进风口挡圈：由图5－37可知，挡圈为一圆环，其外径为已知尺寸，内径也可由放样确定。由于进风口筒板C两端直径均明显大于挡圈内径，为了便于装配，可将挡圈分段下料，装配后再拼接成型。

总之，进风口放样时，应根据图样放出整个进风口结构的实样，然后依据实样所确定的各零件投影、尺寸及接合位置，进一步展开各件，并制作号料及成型样板，用各零件样板在原材料上号料、画线，并按线准确剪切或气割下料。同时，在分别滚弯、压型、整修后，要预先制作圆弧样板，及时整形圆锥筒B和弧形外弯板筒C的582mm、521mm的圆弧。

在拼接进风口筒板和整流筒板的对接缝时，要预先整修、矫正，使其符合图样尺寸及公差要求，保持进风口筒板与法兰圈同轴度，保证进风口筒板能装入法兰圈、整流筒板能装在挡圈外侧。

然后，将法兰圈放在装配平台上，依次先将进风口筒板装入法兰圈、点焊固定，再将挡圈拼装在进风口筒板外壁所预先画好的位置线上，点焊固定，最后将整流筒板装在挡圈外侧，并且点焊固定。

5．其他件放样与制作

(1)进口角钢圈：进口角钢圈的规格是63mm×63mm×6mm，材料为Q235钢，采用直接画样法号料。下料后先弯曲成型并修正圆直径，再进行钻孔与攻螺纹，然后经检验合格后再与壳体装配。从加工工艺考虑，进口角钢圈必须在壳体装配前与侧板先行装焊。

(2)出口角钢框：出口角钢框的规格是50mm×50mm×5mm，材料仍为Q235钢，直接画样下料，先拼焊成型并经矫正，方可画线钻孔。

(二)旋风除尘器筒体的放样

如图5－40所示旋风除尘器筒体是一个比较复杂的板壳结构，此结构的各部件多为曲面形状，是由直径不同的圆管、圆锥管、排出管和螺旋盖等构成，均需采用不同的放样程序，制作各种样板或工件模型等。而且，由于此结构较大，还需要准备放样平台和工具等。

1．放样准备

放样前必须准备好放样平台和放样工具及量具，放样平台通常由厚度12mm以上的低碳钢板拼接而成，钢板接缝应打平、磨光，板面要矫平，板下面须用枕木或型钢垫起且调平。放样时，为使线型清晰，常在板面上涂带胶白粉。

2．分析施工图样

(1)了解精度要求：一般除尘设备的总体精度要求不高，但工件上有三个部位与其他结构有连接关系，如图5－40中的圆锥管支撑法兰和圆锥管肋板，可在安装工地当除尘器与集灰斗组装时焊接，而排出管法兰和进口法兰均应事先装配焊接。

图5－40 旋风除尘器筒体施工图

为保证上述三个部位与相邻结构连接的准确性，制作中应达到较高的位置和尺寸精度。其中排出管和圆锥管下口与筒体轴线间的偏心不得超过2mm。

(2)了解制作要求：除尘器高1378mm，宽约350mm，虽仍属小型板壳件，但结构比较复杂，需要较大的放样场地。然而工件重量轻，各部件制作时不需要起重设备。

工件上各部件材料均为工艺性好的Q235A钢，根据各部件的成型要求，需要预先制作手工或机械冷弯胎具。

(3)了解各部件尺寸要求：在清楚各部件投影关系基础上，了解各部件的尺寸要求，并在放样时给出施工图中未曾给出的尺寸，如排出管的高度尺寸、螺旋盖伸出圆筒的外伸量尺寸等。

3．线型放样

由于工件主体为形状容易确定的圆筒和圆锥体，其展开放样需要分部件展开，因此工件整体样图可只画出主视图，省去俯视图(图5－41)。该图可用于校核、确定工件各部件尺寸等，其画图步骤如下：

图5－41 除尘器筒体线型放样

(1)确定放样画线基准：根据图样给出的尺寸条件，选定工件轴线和排出管法兰顶面轮廓线，作为主视图放样画线基准。

(2)画出工件基本线型：根据图5－40所示结构，先画出必须符合设计要求的排出管法兰的位置和尺寸，以及由设计给定的圆锥管的位置和尺寸，而圆管、排出管、螺旋盖及进口方管等尚待确定的部件，则不宜先行画出。

4．结构放样

(1)画出排出管：如图5－42所示，在样图上画出排出管件，排出管外径为300－120=180(mm)，排出管的高度尺寸，可由图样上画出的长度，按比例计算得到。

图5－42 除尘器筒体结构放样

(2)确定各管间的连接形式：按施工图样给出的形式确定圆管、排出管、螺旋盖、进口方管之间的连接形式。在图5－42中先按施工图给定的尺寸，画出螺旋盖且伸出圆管外3mm，再依次画出圆管、进口方管以及连接板件(图5－40)。

然而，由除尘器筒体应用及装配关系可知，为了保证除尘器进口管道良好的流通性，进口方管顶壁件应与螺旋盖相切连接。若放样中发现按图样尺寸，两者不能很好相切，应对螺旋盖的高度尺寸(208．5mm)或顶壁与进口法兰的连接位置作适当调整，但不可改动方法兰的位置。

(3)确定各部件接口形式：由于各部件板料厚度较小，多为3．5mm，故各焊缝一律不开坡口。

5．展开放样

展开放样要分部件分别进行，除尘器主体可分为圆管、排出管、螺旋盖、进口方管及圆锥管五部分。

(1)排出管展开：排出管展开后为一矩形，矩形高度在放样图上量取，矩形长度亦即排出管展开长度应为(180－3．5)π。由于矩形简单易画，故可不必做号料样板，可按其尺寸直接画样号料。

(2)螺旋盖展开：螺旋盖为一单节正螺旋叶片，由施工图5－40可知其外径D=300+3．5×2+3×2=313(mm)，内径d=180mm。由于螺旋叶片沿高度方向存在弯扭变形，板厚处理时可取单节高度h=h₁，计算得h₁=208．5－3．5=205(mm)。因此，根据上述已求得条件，可用简便法画出螺旋盖的展开图。作法如下：

1)用直角三角形法求出内、外螺旋线的实长l及L(图5－43a)。

图5－43 螺旋盖的展开

a．用直角三角形法求实长 b．展开图

2)作一直角梯形ABCE，使得AB=L／2，CE=L／2，BC=(D-d)／2，且AB／／CE，BCAB。连接AE、BC，并延长两线相交于O点(图5－43b)。

3)以O为圆心，以OB、OC为半径画同心圆弧，取圆弧=L，连接FO交内圆弧于G，即得所求展开图。

(3)圆管展开：由放样图5－42可知，圆管上端与螺旋盖相接，展开后为一斜线，使得整个圆管展开后成一直角梯形(图5－44)。

图5－44 圆管展开号料草图

按中性层法展开后，梯形的底长即为圆管的最高点高度h₀=688－3．5=684．5(mm)，梯形的顶长即为圆管的最低点高度h₂=208．5－3．5=205(mm)，梯形的高即为圆管的周长πd₂=π(300+3．5)=303．5π(mm)。

由于直角梯形简单易画，可以不做展开号料样板，直接在板料上按其尺寸画出草图下料。

(4)圆锥管展开：按中性层法展开圆锥管，其上口展开长度、底口展开长度及锥管高度均应以板厚中心层为基准计算，如此处理后的放样图如图5－45a所示。

图5－45 圆锥管的展开

a．锥管放样图 b．锥管展开过程

由图5－42可知，圆锥管的中心层即为弯曲中性层，故其展开过程如图5－45b所示。圆锥管的展开放样方法，与后面6．4节中介绍的平截圆锥面的展开图和单线图(即放样图)的求法相同。

(5)进口方管展开：进口方管四壁均为平板且各不相同，需分别求出四壁的实形，进而才能分别展开。方管前壁处于正平面位置，结构放样图5－42中已有其实形，可按样图上的前壁实形做出展开号料样板即可。

方管顶、底、后三壁的展开，则需另画出局部样图，具体方法如图5－46所示。

图5－46 利用局部样图展开方管

6．制作样板及号料

(1)制作号料样板：利用黄板纸或薄镀锌钢板制作各零、部件的号料样板，制作方法及要求如下：

1)制作各法兰号料样板：由于这些法兰尺寸均不大且为单件，故可将各法兰均改为整体结构(图5－47)，并用板料錾切而成，以有利于保证法兰质量和连接精度。

图5－47 各法兰号料样板

2)制作连接板号料样板：连接板的展开号料样板可用直接画样法制作，其高度尺寸应以中心线上连接板尺寸为准，板厚5mm，材料Q235，用氧－乙炔焰气割下料。

3)制作弯曲胎具：圆管弯曲胎长度可取700mm，圆锥管弯曲胎长度可取620mm，胎具锥度约为7∶20。

4)制作螺旋盖号料样板：螺旋盖的展开号料样板可用直接画样法制作，其各部分尺寸见上述结构放样中的详述。

(2)号料及切割下料：用做好的各零件样板及样图在厚度为3．5mm、5mm的钢板和扁钢40mm×5mm、30mm×4mm、50mm×4mm上分别号料，依次划连接板、方管、排出管、圆管、圆锥管和各种法兰等的下料尺寸线，并按线准确剪切或气割下料。其中圆锥管的下料方法及拼接时的接口位置如图5－48所示。

图5－48 圆锥管的下料及拼接

a．下料方法 b．拼接方法

7．制作工件模型

(1)零部件成型及拼接：圆管、圆锥管及排出管三个管件的板厚较小，均为3．5mm，容易矫正，可将弯曲成型后的纵缝强制对接好，先不考虑其曲率是否完全符合样板，待焊接后再准确校正其曲率(图5－49a)。

图5－49 圆锥管、排出管与螺旋盖的拼接

a．圆锥管 b．排出管与螺旋盖

排出管与螺旋盖的拼接，应先按图样要求在排出管表面划出螺旋线，再按线将螺旋盖定位焊固定在排出管上，并用直角尺两边沿排出管素线和径向位置。同时检验螺旋盖与排出管的垂直度，并进行校正(图5－49b)。

方法兰的拼接，可采用画线定位法在平台上进行。拼接进口方管时，考虑到总装时进口方管底壁与螺旋盖的连接焊缝，应从方管内焊接，所以只能将方管后壁、底壁和前壁组合一起定位焊固定，并焊上临时支撑防变形(图5－50b)，而方管顶壁则待总装时再装焊。

图5－50 进口方管组件的拼接

a．方法兰拼接 b．进口方管拼接

(2)整体结构成型及拼接：根据除尘器的结构特点，其总装可采用先正装后倒装的方法，便于拼接时的定位和检验操作。

1)正装拼接：如图5－51a所示，正装时先将圆管正放在平台上，使其侧壁与平台表面垂直，再将排出管和螺旋盖组合件，按装配位置放在圆管上。同时，以平台表面与圆管侧壁面为基准，分别校正排出管的装配高度及其与圆管的同轴度，再定位焊固定。

图5－51 整体结构拼接

a．正装拼接 b．倒装拼接

然后，以圆管底口端面为基准，装配排出管法兰，并在测量法兰高度位置及其与圆管底口端面平行度以后，再施行定位焊。

进口方管与法兰的装焊，应先将外部无法施焊的连接接缝焊好，再装配其顶壁板，要保证方法兰中心位置的准确，并校正进口法兰与排出口法兰、前壁板间的垂直度。

最后，将螺旋盖上的4块连接板按其装配位置放好，并定位焊固定。

2)倒装拼接：倒装时将经过正装的部件倒置于平台上，使排出口法兰端面与平台贴合，再把圆锥管大口向下放在圆管上(图5－51b)。同时，以平台表面和圆管的侧壁面为基准，对圆锥管小口端面距平台的高度、与圆管的同轴度进行校正，然后定位焊固定。

根据施工图样上的技术要求，圆锥管支撑法兰及圆锥管肋板，应在除尘器安装现场装配和焊接，以便于随时进行调整。

除尘器结构的各焊缝一律不开坡口，对接或角接接头，平焊位置施焊，要求焊缝成型均匀美观，不许有焊接缺陷。