天方地圆手工放样步骤

复杂钣金件展开图画法的实践

——特殊天方地圆的展开图的画法

周珏 （上海振华重工集团股份有限公司）

摘要：根据计算机放样技术的特点，并以实际工程为例详细阐述了

计算机放样技术在钢结构工程中的应用。具体介绍江苏熔盛３００ｔ龙门

吊上柔性腿中天方地圆钣金件展开图的放样过程和柔性腿的成型。并

对传统放样与计算机放样技术相比较，总结计算机放样的优点。

关键词：龙门吊天方地圆钣金件展开图放样

上海振华重工（集团）股份有限公司（简称ＺＰＭＣ）是专门制

作海口和海上重工的行业，在制造工程中经常会遇到一些较为

复杂的构造节点和各式各样的结构外形。刚开始因为缺乏关于

钢结构施工技术方面的参考资料和图书，使工程技术人员往往

手足无措。随着计算机技术越来越广泛地应用在工程中，特别

是一些专业软件，如ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＭＡＸ等，这一难题正在得到

有效的解决。龙门吊是海口机械中常见的起吊机械，本文运用

ＡｕｔｏＣＡＤ软件绘制龙门吊中较为特殊的天方地圆部件的展开

图。

１传统放样与计算机放样技术的比较

放样也就是钣金展开，长期以来许多企业钣金展开一直沿用比

较落后的传统方法，造成工作效率低下、加工精度偏低，切割时形成

的凸凹不整的割痕。而且在放样、切割下料、拼装焊接过程中存在着

很大的误差，特别是变形体，往往误差更大。而采用计算机放样，就可

以有效解决这一问题，可以对各种结构外形进行准确的放样展开，提

高了工作效率，保证了构件ａｎＴ的质量。传统的构件表面展开的方法

般有作图法、计算法、系数法等。这三种方法在结构工程中应用相

当广泛，是实践工程经验的积累，要求工程技术人员必须掌握的。

２具体部件放样过程

天方地圆的钣金件是圆管和方管相接时常用的部件，在此说明

的是江苏熔盛３００ｔ龙门吊上柔性腿中天方地圆钣金件展开图的具

体放样过程。详图１是ＺＰＭＣ公司给客户设计的龙门吊的柔性腿总

图，柔性腿上主要部件分为上接头，撑杆和下横梁。上接头上和下横

梁上都有天方地圆的钣金件，展开图形的画法是一样的原理。因上接

头的展开图较为方便，只需四个扇形面就可制作出来，所以这里不作

具体介绍。图２是下横梁上需展开的钣金件。

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图１柔性腿总图 图２下横梁接头部位

３展开法步骤

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４展开过程

通常需要展开的接头一般都是上圆直径比下面的矩形尺寸小

（上接第２８７页）

４＿２冻结管断裂内在原因分析

４．２．１低温影响

冻结管的材质一般为低碳钢无缝钢管加工而成，在零度以下和

松散层固结后，长期在一１５—．３０℃的低温条件下，冻结管在部分地

段长期处于强拉伸状态和压缩状态，加之碳素钢材质相对变脆，冻结

管强度降低，容易发生断裂。

４．２＿２冻结管接口焊接质量影响

冻结管是由６～８ｍ长管一节节焊接后下入地下钻孔内的，如果

按照７ｍ计算，一个井筒冻结管的总长度约为９４４８８．０ｍ，大约有

１ ３５００个接头，靠人工操作难以确保不出现任何质量问题，给接头开

焊留下了隐患。

５井简冻结管断裂预防措施

５．１合理选择掘砌段高度和井帮施工时间

在第四系巨厚松散层中掘进，井筒段高和暴露时间是关键性因

素。合理选择掘砌段高度，及时调整井帮暴露时间，能够减小冻结壁

变形量，减少影响井筒冻结管断裂因素。

５＿２增加内排水冻结管与施工井壁距离

三井井壁距冻结管的水平距离为２．Ｏ～２．８５ｍ，其中防片孔距离

为２．０ｍ，内排冻结孔的距离为２．２７５～２．８７５ｍ。在巨厚表土层中，为

减少井筒施工产生的冻结壁变形量，对冻结壁内冻结孔的破坏作用，

可适当增加内排冻结管与施工井壁设计水平距离，即在条件许可的

情况下适当增大冻结圈的范围，可有效防止冻结管断裂。

５．３提高冻结管接口焊接质量

选择技术高超的焊工操作，加强焊接处的工序检查工作，上一道

工序没有验收不准进入到下一道工序的施工。焊接过程中使用先进

的焊接质量探测仪器，认真做好现场质量监督，确保焊接质量。

５．４减少井筒冻结圈的相互影Ⅱ向

为减少井筒冻结圈的相互影Ⅱ向，消除井筒冻结圈冻胀力对相邻

井筒冻结管的破坏作用。在矿井设计时可考虑适当增加主井与副井、

主井与风井之间距离，减少井筒冻结圈冻胀力相互作用，以防止井筒

冻结圈内冻结管的断裂。

６结论

６．１引起冻结管断裂的因素有很多，可认为是在综合因素下共

同作用发生的。在各种因素中，主要有冻胀力、施工方法、冻结温度、

松散层性质与组合等，但在不同的地质及施工条件下某个阶段可能

有一至二个因素起主导作用。

６．２口孜东矿冻结管断裂钻孔全部位于内排孔以内，施工时可

对预计可能很少发生冻结管断裂的外排孔适当减小套管直径，减少

打钻和套管成本ｉ在预计内排孔和防片孔区域内某些可能发生断裂

的可前提采取针对性治理方案，如增大套管直径，便于损毁冻结管重

新下套管和塑料软管，为处理事故创造条件，使补救措施施工更有成

效，较快恢复已损坏冻结管的运转，确保井筒安全顺利施工。

６．３深井冻结管断裂的防治是一个长期困扰冻结井筒施工的问

题，通过认真分析研究，采取有效应对措施，在三井后期施工中基本

控制了冻结管断裂事故的发生，保证了井筒安全顺利施工，也为类似

条件下的井筒建设提供了宝贵的经验。

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或者是大，矩形为长方形的情况比较多，这次需要展开的接头比较特量很小。

殊，上口是斜面的圆，直径为１４００ｍｍ，板厚１６ｍｍ，下口是坐落在

水平下横梁上，是１４００ｍｍＸ１４００ｍｍ的正方形，因这个接头有个倾

斜的角度，所以下接口为矩形。按照常规直接展开放样是很有难度

的，只有在常规放样的基础上加以改进，

将它旋转一下，垂直于水平面，即上接口

平行于水平面，在图３的俯视图中，上圆

就不在为椭圆形，而是等比例的圆形，下

接口成倾斜位置的矩形，以便于后期展

开。

对此接头进行分析：此接头左右对

称，可把它分成５个拼接面。如图３中，Ａ

面有２件为扇形，Ｂ面有２件为三角形，Ｃ

面有２件为扇形，Ｄ面有１件为等腰三角

形，Ｅ面有１件同为等腰三角形。Ｄ与Ｅ

都为底边１ ３６８ｍｍ，高不同的两个等腰三

角形平面。 图３旋转后的接头

放样图作法：圆用中径为１３８４ｍｍ，矩形用内壁尺寸１３６８ｍｍ

在十字轴线上作出轮廓线，因左右对称，只要作出半圆周实长就可得

到展开图形。将半圆周Ｎ等分。Ｎ越大则画出来的圆弧越接近实际

形状，这里对半圆分了１Ｏ等分。过每等分点作对应矩形顶点的连

线，这些连线即是各椭圆锥面的素面投影。

展开图形作法：在正视图中利用两端面间距离和俯视图中各素

线的投影，用直角三角形法求出各素线实长ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、

ｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９、ｂ１Ｏ、ｂ１１。因为对称，ａ１＝ａ６，ａ２＝ａ５，ａ３＝ａ４。同理：

ｂ６＝ｂｌ １，ｂ７＝ｂｌ０，ｂ８＝ｂ９。因为俯视图中把半圆分成了１Ｏ等份，直

径为１３６８ｍｍ，可求的每段圆弧的弧长为２１７．３９８ｍｍ。ａ１实长已

经确认，然后用弧长和ａ２利用三角形画法，画出三角形ａ１２，再依次

画出各个三角形实形，然后１—６之间用圆弧连接，就有了扇形面Ａ。

主视图上的三角形就是件Ｂ的实际形状，在Ａ的ａ６边上拼接三角

形Ｂ。按照以上方法画出扇形Ｃ，接上平面三角形Ｅｊ按照Ｅ的中心

对称线对称画出图形Ｃ，Ｂ，Ａ。最后接上等腰三角形Ｄ。如图４

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１３６８

图４接头展开图

展开图可见图４，但在实际制作过程中，卷圆的零件在卷制的方

向都要留有作为压头板的余量。所以图形Ａ中ａ１、ａ６边同时往旁边

偏移２０Ｏｍｍ的余量做为压头板，为了在卷制扇形面的过程中，不损

坏扇形面，同时也方便与三角形面Ｂ拼接。Ａ面与Ｂ面拼接完成后

可把多余地压头板切割下来，依次件Ｃ同样方法制作。如图５。理论

结合实际，放样过程中没有留过多的余量，工人在制作过程中的工作

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图５压头板示意图

审核：ＺＰＭＣ公司项目中每个工序的最后一个步骤。现在很多公

司提倡“零缺陷”“零整改”，减少放样错误，尽量避免废料的产生，真

正做到未制作，无损失。校对零件的材质，数量，板厚，展开图上的每

个尺寸等，不可混杂，要做到条理清晰。校对此展开图主要校对的就

是每个实长的来历，取点是否正确，所有尺寸是否相符，也就是在这

样绘图的思路上，自己再重复画一次，前后图形完全重合，则说明图

形正确无误。校对结束，整个放样过程才算结束。

图６制作中的下横梁

图７完工的上接头

５结语

下横梁已经制作出来，见图６，在制作过程中，节约了工人的工

作时间和劳工力，制作出来的接头即正确又美观。图７是用同样的

方法制作的上接头的图片。中间再拼上直径为１４００ ｍｍ，长度为

３０８３３ ｍｍ的圆柱形撑杆，龙门吊的柔性腿就制作完成了。

运用以上工作方式，适应了现代钢结构发展的客观要求，它不仅

缩短了工作时问，提高了工作效率，节省了人力、物力和财力，真正做

到了节能降耗。￣ｐ＿，－ｒ－程技术人员从繁重的操作中解脱了出来，更重要

的是它提高了工作质量。现代钢结构的特点更向技术人员提出了新

的课题，并将推动该技术的不断发展。

参考文献：

［１】邹丹琦．计算机辅助设计在工程设计中的应用【Ｊ】．中国科技信息，

２００６．（１３）．

【２】田迟勇【日】著．于振洲译．实用钣金件展开图画法．国防工业出版社

１９８７．（１５２）．

作者简介：

周珏，生于１９８２年。性别女，籍贯江苏江阴，工作于上海振华重工（集团）

股份有限公司工艺部，从事数控放样工作５年。１ ９９６年被评为助理工程师。