车身钣金课—展开放样┃[钣金喷漆]

展开放样

相关知识：

用于钣金件展开放样的方法，传统的存在作图法，还有计算法，以及基于计算法而产生的系数法。

本文借助软件来对钣金件展开辅助放样，这种辅助放样呈现出放样精准的特性，并且在成形之后其零件具备精度颇高的优点。

那个软件，是首个依据开发而成的三维CAD尺码驱动样式的机械设计系统，它容易学习，易于使用且具备强大功能，多年来在工程设计范畴被广泛运用。

它的主要功能包含零件三维造型设计，还有装配设计以及图样生成，于钣金件展开放样领域来运用软件，属于它那功能的一项拓展，此软件给予了运用3D草图命令直接去绘制3D草图的功能，在友好的用户界面情形下，如同绘制线架图那般，于空间直接绘制草图，这一功能是此软件的一项特色之处，在主流实体造型领域里是独一无二的，笔者充分借助这一命令而且还依靠其他命令诸如2D草图、添加几何关系参数几何体等，依照零件的实际尺寸，极易绘制出零件的空间线框图。据此之上，借助软件尺寸驱动功能，针对零件的几何构成线段，展开智能标注计算，直接精准地计算出各线段的长度，这为钣金件的展开放样，提供了精确的数值。

相对于传统的诸如作图法、计算法诸如此类的方法来讲，该方法具备准确、快捷的特点，能够节省大量的时间。尤其在针对复杂的钣金件展开放样这一方面，它的优势表现得更为突显。在本文当中，以相对较为复杂的方圆连接管、方矩锥管当作例子，详细地去介绍该类钣金件立体放样的过程。

一、展开放样的一般过程

设计图是展开放样所依据的，其表示方式为视图，这是众人皆知的事项。视图上小面元的形状，以及其组成线段，乃是实物形状、实际组成线段，在该视图之上的投影，它们的长度并不一定能反映实际长度。然而画展开图，必须是 1：1 的实际长度，所以，怎样凭借各视图上线段的投影，去求得线段的实长，是展开放样极为关键的第一步。

求实长常用的方法：

一是挑选跟实际线段平行、投影呈现实长的投影面，先查看基本视图，之后选择左视图，在该面视图上对应按量选取。

是可以通过几何作图求得的，是可以通过计算求得的。二是要设法去求取此结果，是借助相互关联的几个视图上对应投影之间的函数关系来求取此结果的。

第二步，画展开图。

展开图，是展开图样那儿的边线，展开的曲线一般属于平面曲线。要绘制这种曲线，通常得先于图纸之上求出曲线上一定数量的、能够反映其整体形状的点，随后再将各点圆滑连接起来，从而得出所求曲线的“近似版”。

这一版本，虽说只是与之近似的模样，然而呢却能够谋求办法去达成预先所要求的那种准确度，这是为啥，原来是因为曲线的准确性和点的数量存在着关联，点的数量越多的话，那准确性就越高。在展开的时候，为了能够方便进行作图这件事儿，点的布置一般会采用等分这样的一种办法；在了曲线变化十分急剧的区域当中，要适当地插入一些更加细小的分点，以此来获取事半功倍这样的一种效果。

二、展开放样的基本要求与方法

1.展开三原则

原则是展开时必须遵循的基本要求：

（1）准确精确准则：此所指的是，展开方式正确，展开运算准确，求实长精确，展开图描绘精确，样板制造精确。鉴于往后的排料套料、切割下料或许仍存在误差，放样工序的精确度需求更高，通常误差≤0.25㎜。

（2）工艺可行的原则是，放样之时必须要熟悉工艺，工艺方面必须要能够通过才行。这意味着，大样画得出来，同时还得做得出来，且要易于制作，做起来方便，不能给后续制造增添麻烦；中心线、弯曲线、组装线预留线等后续工序所需的内容，都要在样板上标明。

第一，经济实用原则方面，对于一个具体的生产单位来讲。第二，情况是理论上正确的并不必然是可操作的。第三，先进的并不必然是可行的。第四，最终的方案一定要依据现有的技术要求，以及工艺因素、设备条件、外协能力、生产成本、工时工期、人员素质、经费限制等诸多情况综合考量。第五，要具体问题具体分析。第六，努力找寻到经济可行、简便快捷且切合实际的经济实用方案。第七，绝对不能超出现实，脱离现有工艺系统的制造能力。

2.展开三处理

展开三处理属于实际放样前开展的技术处理，它依照实际情形，借助作图、分析以及计算的方式，去确定展开之际的关键参数，以此确保制造精度。

空间曲面，是前面所讲的纯数学概念范畴的，并无厚度，然而实际当中，这般的面仅存在于具备三度尺寸的板面上，板料是必然有厚度的，只是厚度存在厚与薄的差异罢了，在板料进行成形加工时，板材的厚度对于放样是否存在影响呢，答案是确定的，不可能不存在影响，板材的厚度越大，产生的影响就越大，并且依据加工工艺的不同，影响情况也是各不相同的，下面首先来看一看两个例子。

当我们把一块呈现L×b×δ这种规格的钢条，弯曲成为曲率是R的圆弧条之际，察觉到其上面部分也就是弧内侧的长度已然变短，其下面部分也就是弧外侧的长度已然变长，依据连续原理存在一个恰好既不伸长也不缩短的层面，我们将这个层面称作中性层，那么究竟这个中性层的位置处于哪里呢？

实践予以证明，中性层所处位置，跟加工所涉及的工艺以及弯曲所呈现的程度存在关联，像运用一般的弯曲工艺时，在R大于8δ的情形下，中性层的位置处于板料的中间位置。

这样一个客观事实给予我们的启示如下：要是设计了这样一个圆弧条让我们去进行加工，那么在加工之前的展开料长应当依据中径上的对应弧段来进行计算。很明显，这个圆弧条的展开长度是L。按照这样的方式类推，倘若需要用厚度为δ的钢板卷制一个圆筒，那么其展开长度应当按照中径来计算，也就是L=πφ。这是一个相当重要的结论，由于按中径展开，更为准确来讲，按照中性层展开便是我们钣厚处理的基本准则。

3.展开三方法

运用几何方式进行展开，确切来讲，运用几何方式进行展开的行为具体称为几何所作图的方式来施行展开，在其展开的整个进程里边，求取实际长度及绘制展开的图形均是借助力求取如实存在长短状况与借助笔墨绘出呈现展开样子图形的形式去完工的。

几何法展开又可细分为许多实用方法，常用的有三种：

（1）放射线法

这个方法于换面逼近之际所运用的面元为三角形，然而，这些三角形共同拥有一个顶点，它常常被应用于锥面的展开过程中。

放射线法的一般步骤是：

把某曲面的结构，依据一定规则，划分成N个共一顶点且彼此相连的三角形微面元，针对该曲面的结构。

要对每个三角形微面元，逐个用其三顶点组成的平面三角形去替代，也就是用N个三角形来替代整个曲面，同时替代误差会随着N的增加而减小。

第三步，于同一个平面之上，按照同样的结构以及连接规则，组合画出那些呈放射状分布的三角形组，进而得到模拟曲面的近似展开图形。

④ N根据误差大小、加工工艺和材料性质等因素通过实践选择；

（2）三角形法

在换面逼近时会用到的这种方法所采用的面元是三角形，它能够在柱面、锥面等各种各样的曲面展开方面得以使用，应用范围比较广泛，准确度颇高；放射线法、平行线法适用的那种，是三角形法，只不过其作图的手续要多一些，工作量相对而言会大一些。三角形法的一般步骤是：

先是针对特定的某一曲面的结构，按照一定的规则，再将该曲面划分成N个彼此相连的三角微面元。

首先，针对每个三角微面元，接着，都采用其三顶点所组成的平面三角形来给予替换，所以说，就是使用N个这样的三角形对整个曲面去开展替换 ，同时，其替代产生的误差会随着N不断增加相应减小。

③ 于同一平面之中，以同样的结构以及连接规则进行组合画出这般三角形，如此一来便得到曲面的近似展开图形。

④ N根据误差大小、加工工艺和材料性质等因素通过实践选择；

（3）计算法

计算法展开，顾名思义，要通过计算。

实长是在展开过程里，通过计算的方式来求取的，而展开图的绘制，则是运用几何作图的方法来完成的。

怎么计算？如何弄清楚展开曲线两坐标变量之间的函数关系？

通常情况下，钣金制品所具有的曲面，是由基本曲面组合而成的，而这些基本曲面，于立体解析几何当中，都精准地给出了解析式。

联立方程组能求出空间相贯线索需的联立方程组，借此求得选定面上相贯线方程以及实长方程，如此一来，展开曲线上预设各点坐标便能逐一计算得出。通过解析方程展开计算的这种方法称作解析法展开，它无疑属于计算法，因篇幅所限，这里就不再详述了。

于实践之中，存在着另外一种表格法，此表格法又叫查表法 ，换言之 ，也就是按项目 、参数率先计算妥当数据 ，将其列成表格形式 ，在予以使用之际 ，依照查表取得相应数据 ，进而求得实长 ，而后才运用所获实长去绘制展开图。这种方法仅仅是计算法的一种演化形式 ，并不需要分类列出。

计算机辅助展开：

计算机在钣金设计制造里的应用当中，有一项是计算机辅助展开，还有一项是计算机辅助切割，在数控切割机那儿，这二者甚至能够同时达成。计算机辅助展开的应用软件数量不少，大多是以薄钣件设计作为主要内容，同时兼具展开功能；在方法方面分成参数建模和特征造型这两大类别；在应用过程里各自具备特色，特别是电子电气的薄壳箱体制作，精彩程度达到美仑美奂的状况。对于大型纲结构、厚板制件而言，计算机辅助展开所采用的依然是传统展开的方式，计算展开图里的各项数据，然后展开画图。其中，于电脑之上运用几何法予以展开，迅疾精准，数据轻点即至，成效颇佳。无疑，在往后的钣金制造里，CAD、CAE、CAM、CAPP将会广泛流行，缘由在于它们不但为完美之助手，且为创新之平台。

但它依旧处于发展进程里，存在着不尽如人意的地方。比如说数控激光切割，切割头的角度眼下还没办法实现数控控制；切割头能够活动的范围存在着局限；机位是固定不动的，不适用于流动性作业；它的价格比较高昂，到现在都没有得到广泛普及等等。正是基于上述这些缘由，我们此次开展的放样训练，所选择的是较为直观的传统几何法模式。

3.常用三样板

样板的应用与分类：

为了防止钢板受到损伤，我们通常不会在钢板之上直接进行放样操作，而是借助放样的方式，先制作样板，然后依据样板去钢板那里进行画线。

这么做存在好处，其一在于防止将展开放样期间的众多辅助线以及中心点全都划在或者打在钢板之上，进而致使钢板表面出现损伤。

一是样板重复使用，二是在多件制作时优越性更明显，三是借助样板我们能够在钢板上套料排图，四是能让材料得到充分利用。

放样之际一般而言要制作三个样板。其中，除去用于下料的展开样板之外，另外存在着在成形之时用于检测弯曲程度的成形样板，以及在组装之时用于检测相对角度、相互位置的组装样板。这两种样板通常情况下又被称作卡样板。

外包样板、内铺样板与平料样板 ：

样板会因使用场合存在差异，所以呈现出不同形式，常见的有外包样板，还有内置样板，以及平料样板。

用量最多的是平料样板，之前我们所提及的样板全都是成形之前的平料样板。然而有时我们需要于成形过后的钣料之上进行画线，这个时候就要运用外包样板或者内铺样板了。

画管外的线时，要采用外包的样板；画筒内的线时，则需用内铺的样板。要是制作直径并非特别大的等径焊接弯头，从工艺方面来说，适宜先把它卷制成管子，接着切割成管段，随后组焊成弯头，处于这种情形下就需要准备外包样板。然而当在大管大罐内进行画线开孔操作时，那就得使用内铺样板。

这里要特别指明的是，平料样板号料时，弯曲的对象是板料，板厚处理所考虑的是板料的厚度；而外包样板和内铺样板号料时，弯曲的对象却是样板，板厚处理所考虑的是样板的厚度。

样板的材料与制作：

常被用于制作样板的材料之中，占据常用地位的有，厚纸板，油毛毡以及薄铁皮。这些材料各自拥有着属于它们自身的长处，并且，要依据不同的需求来进行挑选哟：

小样板适宜用性价比小的厚纸板；油毛毡拼接便利，适宜用来画大的展开图，应用广泛，然而不堪多次使用。

薄薄的铁皮所制成的样板，虽说其价格相对偏高些，可是它的强度比较好，它的刚度也不错，它精确且耐用，它方便用于保存，它格外适宜进行批量生产，它更是作为卡样板时的首先选择材料。

展开精度控制：

样板之所以被称作样板，自然是不能出现走样的情况，其必然得十分精确才行。按照行话来讲，样板务必精度高，误差小。对样板精度产生影响的主要因素包含原理误差、实长误差、作图误差以及样板制作误差。以下针对这些因素逐一进行分析：

a 原理误差：

之前讲过，展开的原理乃是逐步逼近，逐步逼近的每一步皆是近似的，自然而然，每一步得出的结果均存在误差，这样的误差便是原理误差，可是这种误差易于控制，从定性这个角度而言，只需要增添等分点就行，然而从定量分析方面来看，伴随等分点的增多，作图的工作量也会以倍数增长，麻烦随即出现了。

实践中我们常用的处理办法是：

一，用规则曲面去替换不规则曲面，二，拿曲线长来替代直线长，三，在不增添等分点的情形下获得更精准的展开效果。

⑵ 剖析曲线的走向情况、曲线的曲率状况、曲线的极值情形、曲线的拐点情形，于曲线急剧变化的段落增添较多的插点，于曲线平缓的片段减少分派的点，如此这般仅仅增加数量不多的几个点，让等分点翻倍达成展开的效果。

⑶利用、以画展开图，不要之中去掉部分，作另一个展开图形，如等径三通插管展开图，和主管开孔展开图，就共用同一条展开线。

b 实长误差：

若存在以求求实长之际促成生成立的误差，此误差即为实长误差，它跟用于实现求求实长的方式，以及展开计算、实施作图以及对应类似这般的操作等有着关联。并且，暂且不谈论操作范畴之内的那类随机性质的误差，把控实长误差的关键之处在于，以求求实长所采用的方式是不是够得上正确的标准。

如果采用几何法展开，作图误差对求得的实长影响也不可忽视。

c 作图误差：

画(划)线作图是一项精细操作，技巧性强，综合性强。

声称它属于精密操作，缘由在于展开放样精度有着较高要求。常言道，“长木匠，短铁匠”，对于钣金工来讲，展开放样产生的图样最终需在钢板上画出标记以使材料沿着边线切断，要是钢板料长度过长尺寸过大尚可进行处理，倘若长度过短尺寸过小那就成难题了，一旦质量要求较为严格，切割成较短较小尺寸的材料便只能被当作废品丢弃。

称它技巧性显著，缘由在于它属于一种技能，是一种技艺，它所要求的不单是准确、精准，并且要快速，必定经由长时间的实践磨炼，方有达到完美精湛的呈现。

称其具有很强的综合性，原因在于画准一条线属于基本操作技能，而怎样去画，画于何处则是高级运用技能。倘若不了解钣金制作工艺，对展开放样方法不熟悉，不掌握误差放大缩小的趋向，不会控制累积误差微小情况，也不会选择插值的位置还有点数，那肯定是无法画出且画不好展开图的。

展开放样的基本要求是减少作图误差，尺寸误差、点位误差通常控制在0.25mm以下，目前计算机辅助展开是精确作图的最佳途径，在计算机上借助几何法作图，既形象又精准，在常用绘图软件里，Auto CAD的二维图相当出彩，钣金展开图属于平面图形，用Auto CAD做展开放样，效果已然不错！

d 样板制作误差：

样板制作主要依赖制作者的手面功夫，要是制作者对钳工基本操作把握得好，操作娴熟，运用出色，做得出的样板相比画出来的展开图理应更为精确，方法能够从书本获取，技能得在实践中练成，鉴于这项技能是练得的，故而我们规定钣金实训的前导课程是《钳工实训》以及《焊接实训》。

总要而言，要将其正确地展开，并且确保精度这种情况，是涉及到众多因素产生的影响，因此需要进行协调控制。而实际上要把它切实做好，的确是存在一定难度的。

解决之道有两点，其一为学习，其二是练习，功到自然便会成功。原因在于呀，它属于一门专门性技术，这就得认真去学习，文化程度欠佳的人更是要刻苦钻研；再者呢，它又是一种专门的技能，要是不到实践当中去磨练那是决然无法形成的。唯有亲身经历过好多回放样制作实践的人，才能够熟能生巧，精准把握分寸，做到取舍恰到好处。

三、展开放样的三个基本方法与典型实例

1.几何作图：

常用几何划线工具

偏心大小头的展开

稍稍复杂那么一点儿的偏心大小头的展开，和同心大小头相同，它能够经由大头斜锥把小头斜锥削去从而得出，所以，偏心大小头的展开问题实际上就是斜锥的展开问题。对于斜锥的展开程序，先是依照已知条件绘出立面图，之后确定底圆等分点，接着求各等分点素线的实长。那该怎么求？请看一下图B2。

图B2斜锥的已知条件与实长分析

图B3斜锥展开的第一步–求实长

图B4 斜锥展开图

图B5 弯头的已知条件

图B6  弯头实长图

以S为圆心,S1为半径在下方画半圆并6等分之；

经过每一等分的点，作出指向OB方向的垂线，该垂线与OB相交于1、2、3、4、5、6、7这些点；同时，此垂线与OK相交于1′、2′、3′、4′、5′、6′、7′这些点；那么，11′、22′、33′、44′、55′、66′、77′就成为了半节弯头管口各分点上所对应素线的实际长度。