《金属结构制造与安装》第三章金属结构零部件的制造.ppt

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1、3 金属结构零部件的制造,目 录,3 金属结构零部件的制造,3.1金属构件下料过程中的板厚处理3.2钢材的矫正3.3放样和号料3.4下料3.5零件的预加工3.6零件的弯曲,3 金属结构零部件的制造,3.1金属构件下料过程中的板厚处理,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

2、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。,3 金属结构零部件的制造,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。,板料弯曲中性层位置的确定,图3-1 圆筒的板厚处理(a)圆筒中性层；(b)圆筒经板厚

3、处理的展开图,3 金属结构零部件的制造,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：,板料弯曲中性层位置的确定（续1）,（31）,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,注：r为弯曲件内弧半径，mm。,图3-2 圆弧弯板的中性层,3 金属结构零部件的制造,如图3-1的圆筒，内径D2300mm，板厚t30mm，则中

4、性层直径d可由上式求得：,板料弯曲中性层位置的确定（续2）,由，从表3-1查得x00.43,则,根据中性层直径d即可求得下料长度L为：,3 金属结构零部件的制造,单件的板厚处理主要考虑：展开长度及制件的高度。,单件的板厚处理(1-3),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

5、样图,3 金属结构零部件的制造,放样尺寸，也可通过近似计算方法求得：,圆锥管的板厚处理（续）,（32）,（33）,（34）,（35）,（36）,（37）,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）；锥底角。,3 金属结构零部件的制造,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

6、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。,方管的板厚处理,图3-4 方管的板厚处理,3 金属结构零部件的制造,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,3 金属结构零部件的制造,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、锥三管板厚方法进行。底口按方管以内壁四边长作展开；顶口按圆管中性层（一般为中心层）直径d来确定展开周长

7、；为保证构件的高度尺寸，放样图的高度应取上下口中性层的垂直距离h。图3-6(b)即为圆方过渡接头经过板厚处理的放样图。放样图中的尺寸d、及h也可通过近似计算求得：,式中 A底口外边长(mm)；D顶口圆外径(mm)；H圆方过渡接头高度(mm)；t板厚(mm)；斜面倾角。,（38）,（39）,（310）,（311）,3 金属结构零部件的制造,图3-6 圆方过渡接头的板厚处理,（a）实样图；（b）放样图,3 金属结构零部件的制造,相贯件（组合件）的板厚处理,相贯构件板厚处理要解决的问题：a.各形体展开尺寸的问题；b.还要处理好形体相贯的接口线。下面举例说明。等径直角弯头的板厚处理 当采用厚板制成两节

8、等径直角弯头时，如不经过板厚处理，则两等径拼接接口处就会产生轴线的外部为内壁接触、内部为外壁接触，而中部有较大的间隙（缺肉）的现象，而且板越厚间隙越大，同时两管轴线交角及管长也都相应发生变形，如图3-7(a)所示。如不进行板厚处理，便不能保证构件的尺寸要求。圆管弯头的板厚处理方法：分别从断面的内、外圆引素线作展开。即两管内壁接触部分以圆管内壁高度为准从断面的内圆引素线；外壁接触部分以圆管外壁高度为准从断面的外圆引素线；中间则取圆管的板厚中心层高度。,3 金属结构零部件的制造,等径直角弯头的板厚处理（续）,图3-7 等径直角弯头的板厚处理（a）未经板厚处理；（b）经板厚处理后作展开,具体作法如下

9、：如图3-7(b)，用已知尺寸画出两节弯头的主视图和断面图；4等分内外断面半圆周，等分点为l、2、3、4、5。由等分点引上垂线，得与结合线的交点l5；在主视图底口延长线上取ll(D,t)，并作8等分。由等分点引上垂线，与结合线各点l5向右所引水平线对应交点连成光滑曲线，即得弯头展开图。,3 金属结构零部件的制造,异径直交三通管的板厚处理,异径直交三通管（图3-8）板厚处理方法：直管展开图中各素线长以内壁高度为准（当考虑板厚时，由左视图可知上面支管的内壁与下面主管的外壁相接触）；主管孔的展开长度应以主管与支管接触部分的外壁弧长L为准；大小圆管的展开长度均按各管的平均直径计算。综上所述，可得出相贯

10、构件板厚处理的一般原则是：展开长度以构件的中性层尺寸为准，通过计算求出；展开图中曲线高度是以构件接触处的高度为准。根据这一原则，可对不同形体相贯件进行板厚处理，作出符合实际的展开图。,3 金属结构零部件的制造,异径直交三通管的板厚处理（续）,图3-8 异径直交三通管的板厚处理,3 金属结构零部件的制造,3.2钢材的矫正,板材或型钢由于受外力或残余应力等因素的影响，往往产生一定变形，凡变形量超过技术规定范围的，必须进行矫正。矫正：就是把变形恢复到技术规定范围内的工艺方法。矫正的基本方法 钢材变形的矫正，按其是否加热，分冷作矫正和加热矫正两种。按是否采用机械，可分为手工矫正和机械矫正。,3 金属结

11、构零部件的制造,冷作矫正,在常温下对钢材变形进行矫正的方法叫做冷作矫正。基本原理：就是借外力的作用，使单位面积上的矫正力超过屈服强度，而小于极限强度，使钢材发生塑性变形来达到矫正的目的。冷作矫正钢材变形一般采用放松、压缩两种于段。放松：对工件变形的压缩区进行放松，使压缩区得到扩展，钢材内部的松紧情况被调整，工件即被矫正。压缩：对工件变形的松弛区进行压缩，使松弛区域紧缩。钢材内部的松紧情况被调整后，其变形亦被矫正。必须指出：冷作矫正时容易使钢板产生冷硬现象，这种矫正方法只适用塑性较好的钢材变形的矫正，同时不能在负温严寒下进行，因为一般钢材在严寒下容易脆裂。,3 金属结构零部件的制造,加热矫正,对

12、变形钢材预先加热到一定温度进行矫正，这种方法叫加热矫正，简称热矫正。热矫正方法有全部加热和局部加热两种。全加热矫正：全加热矫正是指在工件变形区域全部加热后的矫正，全加热矫正时，其温度范围一般在7001000之间，因温度过高，会引起钢材过热，如温度低于700，又容易产生热脆。加温使钢材变软后，再用手工或机械进行强力矫正。全加热要消耗较多能源，因此，只有在材料较硬和工件变形严重不适于冷作矫正时才被采用。局部加热矫正：局部加热矫正是利用金属热胀冷缩的物理特性，使钢材发生反变形。矫正时，其局部加热的温度和位置，应视变形的具体情况而定。局部加热矫正时，常使用氧乙炔焰或其它火焰，故常把局部加热矫正叫做“火

13、焰矫正”。局部加热矫正使用的工具较简单，操作方便，不受工件大小、变形位置和结构复杂程度的限制，因而得到广泛的应用。但只适用于塑性较好的金属材料，不适用于高合金钢、铸铁等脆性材料。,3 金属结构零部件的制造,手工矫正,常用的工具:大锤（分平头、直头和横头三种）、手锤（又称鎯头，有圆头、直头和横头多种），型锤（分平锤、摔子、压弧锤等），见图3-9。,图3-9 型锤1、2、5、6为型锤；3压弧锤；4平锤,3 金属结构零部件的制造,手工矫正（续）,常用机具：有调直器、固定拉紧器、千斤顶以及铆钉枪（又称风锤）等，见图3-10。,图3-10 矫正工件中常用的机具（a）调直器；（b）固定拉紧器；（c）、(d

14、)螺旋千斤顶；（e）铆钉枪,3 金属结构零部件的制造,板材的手工矫正,薄板的手工矫正 薄板变形的主要原因是由于钢材在轧制过程中因受力不均而使内部组织松紧不一而产生的，图3-ll。,图3-ll 薄板的矫正（a）中间凸起；（b）边缘成波浪形；（c）对角翘起,3 金属结构零部件的制造,板材的手工矫正（续）,矫正薄板中部凸起的变形（图3-ll(a)）时，可在凸起处上面垫厚板并用卡子压紧，然后由凸起部分的周围开始向四周锤击，越往边缘则锤击的密度越大，锤击力越重，则凸起部分就会消失。必须指出，矫正时不能直接锤击凸处，因为薄板的刚性差，锤击凸处，会使变形进一步扩大。若薄板表面有几处凸起，则应先在凸起的交界处

15、轻轻锤击，使若干个凸起处合成一个，然后再锤击四周而展平。矫正薄板边缘成波纹形变形（图3-11(b)）时，应从四周向中间逐渐锤击，锤击密度和锤击力亦应逐渐加大，使中间部分伸长而矫正。矫正对角翘起的扭曲变形（图3-11(c)）时可沿垂直于翘起对角线的方向进行锤击，使其延伸而矫正。,3 金属结构零部件的制造,厚板的手工矫正,厚板的手工矫正，常用以下两种方法。a.直接锤击凸起处，采用这种矫正方法的锤击力必须大于材料的屈服极限，才能迫使凸起处受到强制压缩而矫正。b.锤击凸起区域的凹面，锤击凹面时，可用较小的锤击力，仅使材料在凹面扩展，迫使凸面受到相对压缩而矫平。厚钢板产生扭曲变形时，可沿其扭曲方向和位置

16、，采用反变形的方法进行矫正。必须指出，由于厚钢板的刚性较大，完全采用手工矫正有一定困难，往往与加热矫正等方法结合进行。在有条件的工厂里，厚钢板已很少采用手工矫正。,3 金属结构零部件的制造,型材的手工矫正,角钢的手工矫正 角钢的变形形式：扭曲、弯曲和两面不垂直等。手工矫正时，一般应先矫正扭曲，然后矫正弯曲和两面的垂直度。a.角钢扭曲的矫正 如图3-12所示，对于小角钢的扭曲可直接用叉子扳扭。但对于较大的角钢则应斜置于平台边缘进行垂直矫正。对有严重扭曲而不能采用冷作矫正时，应采用加热的方法进行矫正，工件加热后应垫上平锤再进行锤击。如加热的工件较大，应待其冷却后才能移动，以产生生新的变形。b.角钢

17、弯曲的矫正 角钢弯曲变形有内弯和外弯两种形式。矫正时可选择一合适的钢圈，将角钢放在钢圈上，锤击凸部，使其发生反向弯曲而矫正，见图3-13。矫正角钢弯曲时，为防止角钢翻倒，锤柄应稍抬高或放低角度（约5左右），并在锤击的同时稍带拉力或推力。,3 金属结构零部件的制造,角钢的手工矫正（续1）,图3-12 角钢扭曲的矫正 图3-13 角钢弯曲的矫正（a）角钢外弯；（b）角钢内弯,3 金属结构零部件的制造,角钢的手工矫正（续2）,c.角钢两面不垂直的矫正，手工矫正角钢两面不垂直的变形时，应采用V形槽垫铁或平台作垫，将角钢置于上面，进行锤击矫正。图3-14表示角钢两面夹角大于90的手工矫正，锤击角钢边缘时

18、，打锤要正，落锤要稳，以防工件震动或歪倒伤人。图3-15表示角钢两面夹角小于90的手工矫正，矫正时应用平锤垫在角钢小于90的区段里，再用大锤打击平锤进行矫正。,图3-14 角钢两面夹角大于90 图3-15 角钢两面夹角小于90 的手工矫正 的手工矫正（a）用V形槽垫铁；（b）用平台作垫,3 金属结构零部件的制造,槽钢的手工矫正,槽钢的变形形式：弯曲、扭曲和翼板凹凸变形等。由于它的刚性比角钢大，采用手工矫正时，仅适用于规格较小的槽钢。a.槽钢弯曲的矫正 槽钢的弯曲分立弯和旁弯两种，矫正时可将槽钢凸部朝上，置于两根平行圆钢组成的简易矫正台架上，如果是立弯，锤击点应选择在凸处的腹板上，以防翼板变形。

19、如果是旁弯，则用大锤锤击两侧翼板，见图3-16。b.槽钢扭曲的矫正 矫正时，可将槽钢斜置于平台上，使扭曲翘起部分伸出平台之外，用羊角卡将槽钢压住，锤击伸出平翘起部分的一边，使其反向扭转，锤击点应边锤击边向平台移动，然后调头进行同样的锤击，直至矫直为止，见图3-17。,图3-16 槽钢弯曲的手工矫正 图3-17 槽钢扭曲的手工矫正（a）立弯的矫正；（b）旁弯的矫正,3 金属结构零部件的制造,槽钢的手工矫正（续）,c.槽钢翼板凹凸变形的矫正 如图3-18所示，矫正翼板外凸时，可用大锤顶住翼板凸起附近平的部位，或将大锤横顶凸起处背部，然后用大锤锤击凸起处，即可矫平。矫正翼板凹陷时，可将翼板平放于平台

20、上，直接用大锤打击凸起处，或在凸起处垫平锤，再用大锤打击，亦可矫平。,图3-18 槽钢翼缘变形的手工矫正（a）用大锤垂直顶住翼板；（b）用大锤横向顶住翼板；（c）翼板凹陷的矫正,3 金属结构零部件的制造,工字钢的手工矫正,工字钢的截面较大，强度和刚度都较高，因此，在采用手工矫正变形的同时，要配合使用相应的机械和加热等方法。a.工字钢翼板旁弯的矫正，对于小规格的工字钢，旁弯又较小时，可以冷作矫正。矫正时，可将工字钢放在平台上，并在适当的距离垫上支撑，可用手锤打击两翼板的凹处，使之扩展而矫直。也可用大于材料屈服点的锤击力，直接锤击翼板的凸边，迫使凸边受到压缩而矫直。工字钢翼板的旁弯，还可用调直器调

21、直。矫正时将调直器两个挂钩挂在翼板的凹边上，转动板把，使丝杠压块顶压凸边，使工件略呈反弯曲，同时锤击原凹边，使之扩展，工件即可得到矫正，见图3-19。,图3-19 用调直器调直工字钢翼板旁弯 图3-20 用串联式规铁矫正工字钢腹板立弯 1工字钢；2调直器；3压块；4板把；5挂钩,3 金属结构零部件的制造,工字钢的手工矫正（续）,b.工字钢立弯的矫正，工字钢的刚度较大，当其变形不能直接采用锤击矫正时，可配合采用加热矫正。加热长度要大于工件变形区的长度，一般多采取分段进行。对于小规格工字钢腹板立弯的矫正，可在变形处加热后往平台上摔打，再用平锤修理调直。对于较大规格工字钢腹板的立弯，为防止矫正时腹板

22、变形，矫正前应预制相应的规铁。为保持腹板在矫正中的平整，还可预制如图3-20所示的“串联式规铁”。规铁是用厚度不大的钢板中间钻孔用铁丝串联而成，其一侧形状应与工字钢断面外形相符。,3 金属结构零部件的制造,机械矫正(第4讲),板材或型材的机械矫正应在专用矫正机或压力机上进行。板材的机械矫正 滚板机矫正钢板 准备工作：板料矫正前，应检查钢板的变形情况，调整两排轴辊的间隙，经过试运转之后，方可进行矫正。矫正措施：矫正时，为使板料受到足够的压力，进料口上下轴辊之间的垂直间隙应略小于板料的厚度。为使板料得到平直，出料口的上下轴辊间隙不宜小于板厚。有的板料如在滚板机上一次难以矫平，可以经过多次滚压。如经

23、多次滚压仍不能矫平时，可在工件变形的紧缩区放置一条厚度约为0.52mm的软钢板条（加垫），再经滚压，工件的加垫处便可获得较大的延展，去掉垫条后，再进行滚压即可矫平。如有的钢板有严重的局部凸起，难于直接输入滚板机矫正时，应先用火焰将局部凸起处基本矫平后，再输入滚板机矫正。,3 金属结构零部件的制造,卷板机矫正钢板,在没有滚扳机的情况下，利用卷板机也可矫平钢板。a.厚板的矫正，如图3-2l所示，先将钢板放在卷扳机上滚出适当的弧度，然后翻转板料，调整卷板机上下轴辊的间距，再滚压，使原有弧度产生反变形，经过反复滚压，直到矫平为止。b.薄板和小块钢板的矫正，矫正时，可采用大面积的厚钢板做垫，在垫板上摆放

24、薄板或厚度相同的小块钢板合并一起滚压即可矫平。,图3-21 用卷扳机矫平钢板示意图（a）第一次滚压；（b）第二次滚压,3 金属结构零部件的制造,压力机矫正厚板,a.厚板弯曲的矫正 用压力机矫正厚板时，应先矫正急弯，后矫正慢弯。如图3-22所示，在凹面两侧加支撑，在凸起处施加压力，使工件在强力作用下略呈反变形，以便留出回弹量。当受力点下面空间高度较大时，应放上厚度低于支撑点高度的垫铁，见图3-23(a)。图3-23(b)、(c)、(d)表示厚板出现局部弯曲的矫正方法。,图3-22 在压力机上矫正厚钢板 图3-23 厚钢板弯曲的矫正 1压杠；2工件；3垫铁,3 金属结构零部件的制造,压力机矫正厚板

25、（续）,b.厚板扭曲的矫正 矫正时，应在翘起的对角上放置压杠，而在另一对角下支垫，压杠与支垫应平行放置，且距离要均匀。加压时，如果反变形过大，可不必翻转工件，只将支垫与压杠的位置调换，再加适当压力矫正即可，见图3-24。如一块板料同时存在扭曲和弯曲变形时，应先矫扭曲，后矫正弯曲。,图3-24 在压力机上矫正厚板扭曲的方法1压杠；2工件；3支撑（垫）；4工作台,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正,用型钢矫正机矫正型材 型钢矫正机的结构及工作原理，在第二章中已经讲述。利用型钢矫正机矫正各种型钢时，只需更换相应外形的辊轮，通过矫正机的滚压，即可将型钢矫正。图3-25表示用型钢矫正机矫正角钢、槽

26、钢、方钢及工字钢的示意图。,图3-25 型钢矫正机工作示意图（a）角钢矫正；（b）槽钢矫正；（c）方钢矫正；（d）工字钢矫正,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正（续1）,用压力机矫正型材 利用压力机矫正型钢时，应预制相应的垫铁（支撑）和规铁，规铁的外形，应与各种型钢断面内部形状和尺寸相同，以防工作受压时歪倒或撤除压力后回弹。用压力机矫正时，均应留出一定的回弹量。用压力机矫正型钢，方法比较简单，下面仅以图示说明。图3-26表示在压力机上矫正角钢弯曲的示意图。,图3-26 在压力机上矫正角钢弯曲示意图（a）角钢平面在下的压力矫正；（b）角钢平面在上的压力矫正；（c）规铁；（d）用顶床矫正角钢

27、,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正（续2）,图3-27表示角钢两面不垂直的压力矫正。,图3-27 角钢两面不垂直的压力矫正（a）大于90的矫正；（b）小于90的矫正1上胎；2垫钢；3规铁；4工件；5V形下胎,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正（续3）,图3-28表示槽钢对角翘起的压力矫正。图3-29表示槽钢立弯的压力矫正。,图2-28 槽钢对角翘起的压力矫正 图3-29 槽钢立面弯曲的压力矫正1压铁；2工件；3垫铁 1垫铁；2工件；3支撑,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正（续4）,图3-30表示槽钢旁弯的压力矫正。,图3-30 槽钢旁弯的压力矫正（a）向里旁弯；（b）向外

28、旁弯1垫铁；2工件；3压铁；4规铁,3 金属结构零部件的制造,型材的机械矫正（续5）,图3-31表示工字钢立弯和腹板弯曲的压力矫正。图3-32表示工字钢翼板倾斜的机械矫正。,图3-31 工字钢立弯和腹扳弯曲的压力矫正 图3-32 工字钢翼板倾斜的机械矫正（a）立弯；（b）腹板弯曲,3 金属结构零部件的制造,3.3放样和号料,放样和号料是制造金属结构的第一道工序，它对保正产品质量、缩短生产周期、节约原材料等都具有重大影响。由于放样和号料直接反映了构件的平面图形和真实尺寸。使一些繁琐的计算工作得以减少。,3 金属结构零部件的制造,放样,放样：是根据工作图的要求，用1l的比例，按正投影原理，把构件反

29、映在样台或平板上，画出图样，此图叫实样图，又叫放样图。画放样图的过程叫做放样。放样图与工作图有着密切的联系，但二者又有以下区别：工作图的比例不是固定的，可按不同的比例放大或缩小，而放样图的比例只限于1l；工作图是按国家制图标准绘制的，在工作图上必须具有构件尺寸、形状、表面粗糙度、标题栏和有关技术说明等内容，而放样图只用细线条来确切反映工件的实际尺寸；工作图不能随意增减线条，而放样图上则可根据需要增加辅助线或去掉与放样无关的线条。,3 金属结构零部件的制造,常用量具和工具,放样和号料常用量具 a.木折尺 常用的木折尺有两种：一是四折木尺，其长度为500mm；二是八折木尺，其长度为1m。木折尺一般

30、用于常温下测量精度要求不高的工件。b.钢板尺 钢板尺有公制和英制两种尺寸刻度。它的规格较多，常用的为1m长度。c.钢卷尺 常用的规格为1m或2m，较长的有20m、50m的钢卷尺称为盘尺。,图3-33 内卡钳及应用,图3-34 外卡钳及应用,d.直角尺 直角尺又称弯尺，它由长短两直尺互成直角制作而成，主要作测量构件垂直度或画垂线用。e.内、外卡钳 内、外卡钳是辅助测量用具。内卡钳主要用于测孔的直径，见图3-33；外卡钳则用于零件外部尺寸的测量，见图3-34。f.游标卡尺 它是比较精确的测量用具，其精度可达0.02mm。它用于小零件内外尺寸的测量，见图3-35。,3 金属结构零部件的制造,常用工具

31、,a.划规 用于截取尺寸、画弧或画圆。b.地规 用途与划规相同，多用于大型构件的放样，构造如图3-36所示。c.样冲 如图3-37所示，样冲主要用于放样和号料时打记号或冲样冲眼，便于划线或加工中定位与找正。,图3-36 地规,图3-37 样冲,d.划针 号料、放样时用画针代替石笔使用，精度较高。e.小手锤 常用于敲击样冲打记号等，一般重为200g左右。,f.粉线 多用棉质细线，缠在粉线轴上，作为大型结构放样时弹画直线用。,3 金属结构零部件的制造,常用工具（续）1-4,g.钢丝 在结构的放样、装配或安装工作中，常用细钢丝作结构的基准线或控制线，其直径通常为0.51.0mm。h.线锤 用于检测铅

32、垂度，其重量一般为0.5kg。i.座弯尺 主要用于各种型钢的号料和检查小构件的垂直度，见图3-38。,图3-38 座弯尺,j.勒子 勒子主要用于型钢号孔时画中心线，见图3-39。k.辅助工具 在放样与号料过程中，根据施工需要，可制作一些辅助工具，图3-40(a)、(b)所示分别为号角钢、槽钢时用的过线板；图3-40(c)、(d)所示为样杆卡子。,图3-39 勒子及其应用,图3-40 号抖辅助工具(a)、(b)过线板；(c)、(d)样杆卡子,3 金属结构零部件的制造,放样程序,在长期制作金属结构的生产实践中，形成了以实尺放样为主的多种放样方法。随着科学技术的发展，又出现了光学放祥、计算机放样等先

33、进技术，并在逐步推广应用。但目前广泛采用的，仍然是实尺放样，故下面着重介绍实尺放样的过程。放样间与放样台 实尺放样要在放样间的放样台上进行。制作金属构件的放样台，是用铸铁或用厚度12mm以上的低碳钢板所制成。钢板接缝应铲平磨光，板面要平整，板下面需用枕木或型钢垫起。放样台局部不平度，允许误差在5m2内3mm。放样间应光线充足，便于看图和画线。放样时，为使线型清晰，常在板面涂上带胶白粉。,3 金属结构零部件的制造,实尺放样程序,实尺放样就是采用1:1的比例进行放样。下面以普通金属结构为主，介绍实尺放样的程序（包括：线型放样、结构放样和展开放样）。a.线型放样 线型放样就是根据施工需要，绘制构件整

34、体或局部轮廓的投影基本线型。(a)根据所要绘制图样的大小和数量多少，安排好各图在样台上的位置。为节省放样台的面积，大型结构的放样，允许采用部分视图重叠的方法。(b)选定放样画线基准。放样画线基准，是放样画线时，用来确定其它点、线、面位置的依据。在施工图上，用来确定点、线、面相对位置的基准，称为设计基准。放样画线基准，通常与设计基准是一致的。在平面上确定图形的位置，需要两个独立座标，所以放样画线时每个图要选取两个基准。放样画线基准一般可按下面三种方式选择：1)以两个互相垂直的线(或面)作为基准，见图3-41(a)；2)以两条中心线为基准，见图3-4l(b)；3)以一个平面和一条中心线为基准，见图

35、3-41(c)。,3 金属结构零部件的制造,a.线型放样（续）,图3-41 放样画线基准（单位：mm）,(c)线型放样以画出设计要求必须保证的轮廓（或其它）线型为主，对那些因工艺要求而可能变动的线型则可暂时不画。(d)进行线型放样，必须严格遵守正投影规律。放样时，无论画出的是构件的整体图或局部图的几面投影，都必须符合正投影关系。以保证投影的一致性。否则将不能正确反映构件的形状和大小，更无法进行结构放祥和展开放样。(e)对于具有复杂曲面的金属结构，可采用平行于投影面剖切，画出一组或几组线型，来表示结构的完整形状和尺寸。,3 金属结构零部件的制造,b.结构放样,结构放样就是在线型放样的基础上，按施

36、工要求进行工艺性处理的过程。它包含如下的内容：(a)确定各部结合位置及连接形式。实际生产中，由于材料规格及运输、加工条件限制，往往需将原设计中的整件分为几部分加工、组合。这就需要施工者根据构件实际情况，正确、合理地确定结合部位置及连接形式，此外，对原设计中的连接部位结构形式，也要进行工艺分析，对不合理部分，应提出修改意见。(b)根据加工工艺及工厂实际生产加工能力，对结构原设计中某些部位或部件，在不降低原设计强度的条件下，给以必要的改动。(c)计算或量取零部件料长及平面零件的实际形状，绘制号料草图，制作号料样板、样杆及样箱；或按一定格式填写数据，供数控切割使用。(d)根据各加工工序的需要，设计胎

37、具或胎架，绘制各类加工、装配草图；制作各类加工、装配用样板。必须指出，进行结构的工艺性处理，一定要在不违背原设计要求的前提下进行。,3 金属结构零部件的制造,c.展开放样(第5讲),展开放样是在结构放样的基础上，对不反映实形或需展开之部件，进行展开以求实形的过程。其具体内容为：(a)板厚处理 根据构件的组合情况考虑板厚的影响，利用前面讲述的板厚处理方法，画出欲展开构件的单线图。(b)展开作图 利用已画出的构件单线图，运用投影理论和板金展开的基本方法，作出构件的展开图。(c)根据已作出的构件展开图，制作号料样板。,3 金属结构零部件的制造,样板、样杆的制作,放样过程中，在结构放样和展开放样之后，

38、便着手制作各种样板。样板的分类 按其用途通常分为以下几类。a.号料样板 它是供号料或号料同时号孔的样板。图3-42表示一个炉底板单一的号料样板。样板上注有尺寸、钢号及件数等记号。b.成形样板 它是用于检验成型加工零件的形状、角度、曲率半径及尺寸的样板。它又可分为：(a)卡型样板，用于检查弯曲件的角度或曲率的样板，分为内卡和外卡两种，见图3-43所示。(b)验型样板，主要用于检查成形加工后零件整体或某一局部的形状和尺寸。对于具有双重曲度的复杂构件，常需制作一组样板或样箱。验型样板有时也兼做二次号料用。见图3-44。c.定位样板 用于确定构件之间相对位置（如装配线、角度、斜度）和各种孔口的位置和形

39、状。图3-45所示为一装配定角度样板。e.样杆 样杆主要用于定位，有时也用于简单零件的号料。定位样杆上应标有定位基准线。,3 金属结构零部件的制造,样板、样杆的制作（续1）,图3-42 炉底板号料样板 图3-43 内、外卡型样扳,3 金属结构零部件的制造,样板、样杆的制作（续2）,图3-44 验型样板 图3-45 装配定角度样板(a)样板使用；(b)样板,3 金属结构零部件的制造,样板、样杆的材料,制作样板的材料，一般采用0.52mm的薄钢板。当样板较大时，为减轻重量，可用板条拼成花格骨架。中、小型件一般用0.50.75mm铁皮制作。为节约钢材，对精度要求不高的一次性样板，可用黄纸板或油毡纸制

40、作。样杆一般用250.8mm或200.8mm的扁钢条或铅条制作，亦可用铁棍、木材等作成。木质样杆的断面尺寸通常为820mm和2525mm二种规格。,3 金属结构零部件的制造,样板的制作,样板是画样后加工而成的，其画样方法主要有两种。a.画样法 按零件图的尺寸，直接在样板料上画出所需样板的图样。展开号料样板及一些小型平面零件样板多用此法制作。b.过样法 这种方法又分不覆盖过样和覆盖过样两种，多用于简单平面图形零件的号料样板。(a)不覆盖过样法，就是通过作垂线或平行线，将实样图中的零件形状、位置过渡引画到样板料上的方法。图3-46所示的角钢号孔样板，就是通过不覆盖过样法画出的。(b)覆盖过样法，就

41、是把样板料覆盖在实样图上，再根据事前作出的延长线，画出样板的方法。图3-47所示为桁架连接板样板，就是通过覆盖过样法画出的。,图3-46 不覆盖过样法(a)实样图；(b)样板,图3-47 覆盖过样法a)实样图；(b)样板,3 金属结构零部件的制造,样杆的制作,对于又长又大的型钢号料、号孔，采用钢卷尺量，既麻烦又不精确。因此，在批量生产时常用样杆来号料。图3-48所示的实样图，可用过样法将角钢孔和长短位置过到样杆上，孔的记号方向应与角钢两面的孔相对应。样杆制出后，上面标注的记号除与样板的要求相同外，还要标明边心距、孔径。如角钢的两端具有一定形状时，可以作一个成型样板来补充样杆的号料；当型钢较短且

42、两端具有一定形状时，可直接作号料样板，见图3-49。,图3-48 样杆的制作,图3-49 角钢号料样板(a)实样图；(b)样板,3 金属结构零部件的制造,常用的加工符号,在制作样板和进行号料、或某些构件在制造加工时，要标注各种加工符号。目前在放样号料时常用的符号有以下几种，列于表3-2中，以供使用。,表3-2 铆工常用的符号,3 金属结构零部件的制造,零件的加工余量与放样允许误差,零件的加工余量 产品在制造过程中要经过许多工序，在各个工序中不可避免地要产生一定的加工损耗。为了保证零件尺寸，一般下料时要留加工余量，可参考下列数值取用：a.自动氧气切割时的加工余量为23mm。b.手动氧气切割时的加

43、工余量为34mm。d.氧气切割后还需进行切削加工的加工余量为45mm。e.剪切后还需进行切削加工的加工余量为34mm。f.板件厚度应按具体工艺留足加工余量。对于焊接结构的构件，除需留足加工余量外，还应考虑焊接及火焰矫正变形的收缩量。收缩量的数值，在后面具体结构的制造中将有阐述。,3 金属结构零部件的制造,放样的允许误差,放样过程中，由于受到放样量具及工具精度以及操作水平、视线差异等因素的影响，放样图会出现一定的尺寸偏差。把这种偏差限制在一定的范围之内，就叫做放样的允许误差，见表3-3。,表3-3 常用放样允许误差（mm）,3 金属结构零部件的制造,号料,号料:利用样板、样杆、号料草图及放样得出

44、的数据，在板料或型钢上画出孔的位置和零件的真实形状，以及与连接构件的位置线、加工线等，并注出加工符号，这一工作过程。号料方法 为了做到合理使用和节约原材料，必须最大限度地提高原材料的利用率。常用的号料方法有以下几种。集中号料法 由于材料的规格及号料的零件多种多样，为了合理使用原材料，减少材料的浪费，应把相同厚度的钢板零件和相同规格的型钢零件，集中在一起号料，这种方法称为集中号料法 套料法 为了使每块钢板得到充分的利用，同时又能方便下道工序的剪切，在号料时要精心安排板料零件的形状位置，把相同厚度的各种不同形状的零件，在板料上做到统筹安排，长短搭配，凸凹相就进行套料，这种方法称为套料法。上述两种方

45、法同时使用时，称为集中套排号料，如图3-50所示。,3 金属结构零部件的制造,号料方法（续）,统计计算法 在型钢下料时常用统计计算法。由于原材料有一定的长度，而零件的长短不一，为了节约材料，应将相同规格型钢零件的长度归纳在一起，先把较长的排出来，然后根据余料的长度，再排较短的零件，直至整根料被充分利用为止。这种先行统计安排再号料的方法，称为统计计算法。,图3-50 集中套排号料,3 金属结构零部件的制造,号料允许误差,金属结构中的所有零件，几乎都要经过号料工序，为确保构件质量，号料画线的误差，不得超过表3-4所规定的允许误差值。,表3-4 常用号料允许误差（mm）,3 金属结构零部件的制造,型

46、钢弯曲料长计算,型钢弯曲形式 金属结构中常用的型钢有角钢（分等边、不等边）、槽钢和工字钢数种。由于结构的要求，经常需要把各种型钢弯曲成不同的形状。内弯与外弯 当曲率半径在角钢（或槽钢）内侧的弯曲，叫做内弯，见图,图3-51 内弯与外弯(a)角钢内弯；(b)角钢外弯；(c)槽钢内弯；(d)槽钢外弯,图3-52 立弯与平弯(a)立弯；(b)平弯,3-51(a)、(c)；对于不等边角钢，如大面弯后仍为平面的叫大面内弯或外弯；如小面弯后仍为平面的则叫小面内弯或外弯。立弯与平弯 当曲率半径与工字钢(或槽钢)的腹板处在垂直位置时的弯曲，叫做立弯，见图3-52(a)；当曲率半径与工字钢（或槽钢）的腹板处在同

47、一平面内的弯曲，叫做平弯，见图3-52(b)。由此可见，槽钢或工字钢的内弯与外弯，实际上也是立弯。,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长,型钢弯曲切口号料在现场下料工作中占有很大比重，号料时必须依据图纸要求画出实样图，根据实样图制作样板、样杆或用直尺直接在工件上进行号料，见图3-53所示。型钢切口号料比较简单，下面仅以角钢和槽钢为例，通过图示说明料长及切口形状，所得数据可供号料使用。,图3-53 型钢上号料,图3-54 角钢内弯90料长及切口形状,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续1）,角钢弯曲料长及切口形状 a.角钢内弯90，料长及切口形状如图3-54所示。图中c值为角钢切

48、口边肢宽减去肢厚。b.角钢内弯任意角（锐角），料长及切口形状如图3-55所示。图中c值可由下式计算：,（312）,式中 b/角钢切口边肢宽（mm）；t角钢肢厚（mm）；角钢内弯角度。,图3-55 角钢内弯任意角料长及切口形状,当角钢切口内弯成各种正多边形角钢框时，其切口宽L值（即L2c）可用表3-5中列出的简化公式计算。,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续2）,表3-5 正多边形切口宽计算表,例如，用505角钢内弯成正六边形，见图3-56所示，其切口宽：,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续3）,c.角钢内弯90圆角，料长及切口形状如图3-57所示。其中图(a)为切口位于

49、分角线上，图(c)为切口位于直角边线上，图(b)、图(d)分别为其切口形状及料长。,图3-56 内弯正六边形角钢框的切口(mm)图3-57 角钢内弯90圆角料长及切口形状,图中：,（313）,式中 c弯曲面的中心弧长（mm）；R内弧半径（mm）；t角钢肢厚（mm）。,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续4）,d.角钢外弯矩形框，料长按内壁长度确定如图3-58所示。,图3-58 角钢外弯矩形框,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续5）(第6讲),槽钢弯曲料长及切口形状 a.槽钢平弯任意角圆角，料长及切口形状如图3-59所示。,图359 槽钢平弯任意角圆角料长及切口形状,图中：

50、,（314）,式中 c弯曲立面的中心弧长（mm）；h槽钢高度（mm）；t槽钢翼缘厚度（mm）；弯曲角度。,3 金属结构零部件的制造,型钢弯曲切口料长（续6）,b.槽钢平弯矩形框，料长及切口形状如图3-60所示。,图3-60 槽钢矩形框料长及切口形状,图中：cht,（315）,3 金属结构零部件的制造,型钢不切口弯曲料长,型钢不切口弯曲时，其计算展开长度，应由中性层的长度确定。角钢弯曲料长计算,角钢的中性层与重心重合。a.角钢内弯或外弯任意角料长计算，如图3-6l所示，已知尺寸为l1、l2、R、及角钢规格，设料长为L，则,图3-61 角钢内弯或外弯任意角(a)内弯任意角；(b)外弯任意角,式中