第2章 鈑金基本操作
2.1 放樣
在鈑金生產過程中，放樣是鈑金構件下料及其后續再加工的前期準備工作，是鈑金加工的基本操作之一。通俗地講，放樣就是在鈑金坯料上畫出所加工構件的展開圖形，主要包括：計算展開料、畫出展開圖形（又稱為劃線或號料）以及為保證所繪圖形的準確性或提高工作效率等目的制作樣板等內容。對一般鈑金工來說，放樣操作的主要內容是完成簡單構件的展開及制作簡單劃線樣板，以便完成鈑金構件的劃線。由于制作樣板是為畫出展開圖服務的，因此在一定程度上，放樣操作的所有工作均可理解為劃線。
2.1.1 放樣的工具
鈑金的放樣包括平面劃線和立體劃線兩種。由于鈑金構件結構的復雜性，使得它比常見機械加工件的劃線要復雜些，但與其他種類的劃線加工一樣，鈑金劃線也是利用劃線工具來完成的。
1．常用的劃線工具名稱及用途
常用的劃線工具名稱及用途見表2-1。
表2-1 常用的劃線工具名稱及用途
（續）
（續）
2．常用劃線工具的使用要點
（1）劃線平板 劃線平板是劃線工作的基準面，它的平面度直接影響劃線精度。使用劃線平板時應注意以下幾點：盡量做到劃線平板各處均勻使用，避免局部磨損；經常保持平板的清潔，防止鐵屑、砂粒等雜質磨壞平板；在劃線平板上面使用的工具要輕拿輕放，防止撞擊表面，更不能用錘子敲打表面；用完后應擦拭干凈，涂上防銹油。
（2）劃針 劃針是在工件上劃線的基本工具。最常用的劃針為直線形，對直劃針劃不到的地方則使用彎頭劃針。用劃針劃線時，針尖要緊靠鋼直尺穩定拖動，并向鋼直尺外傾斜20°～25°，劃線時劃針不要左右搖擺，要盡量做到一次劃成（見圖2-1），若重復劃同一條線，則線條變粗或由于不重合導致模糊不清，會影響劃線質量。
圖2-1 用劃針劃線的方法
（3）劃針盤 劃針盤是用來進行立體劃線和找正工件位置的工具（見圖2-2）。劃針的直頭端用來劃線，彎頭端用來找正工件的劃線位置。使用劃針盤時，劃針伸出部分應盡量短；在拖動底座劃線時，應使它與平板平面貼緊；劃線時，劃針盤朝劃線移動方向傾斜30°～60°。
圖2-2 用劃針盤劃線的方法
（4）單腳劃規 單腳劃規用來確定軸及孔的中心位置。圖2-3所示為單腳劃規的使用方法。
圖2-3 單腳劃規的應用
a）定軸心 b）定孔中心 c）劃直線
（5）樣沖 用樣沖沖眼時，先使樣沖向外傾斜，使沖尖對正劃線的中心或所劃孔的中心，然后把樣沖立直，用錘子擊打樣沖頂端（見圖2-4）。
圖2-4 樣沖的使用
1—向外傾斜對準位置 2—沖子垂直打眼
（6）千斤頂 千斤頂通常是大型毛坯或形狀不規則的工件在找正、劃線時使用，起支承和調節作用。使用千斤頂時應注意以下事項：千斤頂底面要擦干凈，支承點最好不要選擇在工件傾斜或易滑移的部位，應保證安放平穩，若千斤頂需頂在圓弧面上時，在所頂位置應打一個較大的樣沖眼，并使千斤頂尖頂在樣沖眼內，以防止滑動；一般是3個千斤頂同時共用，此時，3個千斤頂的支承點離工件的重心要盡量遠，3個支承點所組成的三角形面積應盡量大，一般工件較重的一端放二只千斤頂，較輕的一端放一只；當工件需要豎起來劃線，3個千斤頂頂在一個窄長的平面上時，要借助橋式起重機并系一保險繩吊住工件起保險作用，一般繩子不張緊，以使千斤頂有調節工件高低的余地，萬一工件倒下來，繩子就可起保護作用；若工件很重或3只千斤頂所支承的面積較小，可在工件下放幾個硬質木塊，為了不改變3個支承千斤頂的支承平面，這些木塊與工件間有一微小距離，主要防止一旦發生不測可用來承重。
3．樣板
對于形狀復雜的構件，為了劃線準確、方便快捷，以及后續質量檢查、控制的需要，常常需要用樣板來劃線并檢查彎曲件的角度和曲率、壓制件的截面形狀等是否符合圖樣要求、易變形的冷作件在成形后進行矯形的效果等，以指導進一步矯形達到圖樣的要求。
由于用途的不同，樣板的類型也多樣，通常有：下料樣板、成形樣板與檢驗樣板等。樣板一般在生產加工批量較大、單件數量較多時使用，通常采用0.3～1mm的薄鋼板（如鍍鋅板）、可鍛鑄鐵按照1∶1的比例制成。制成后的樣板必須在其上標明圖號、名稱、件數、庫存編號等，并經專業檢查人員檢查，核對無差錯后，方可投入使用，以保證放樣的正確，同時也利于樣板的管理。表2-2列出了幾種常用樣板的名稱和用途。
表2-2 常用樣板的名稱和用途
由于樣板是生產過程中劃線、檢驗工件的專用量具，所以樣板應具有一定剛度、尺寸穩定和不易變形的特點。為了便于操作者在生產中使用，大型樣板的重量應輕巧，使用應方便。
要制作樣板，首先應看圖樣所示尺寸的標注位置。一般說來，圖樣中所標尺寸應是工件要保證的尺寸，因此一般是取標注尺寸為樣板尺寸。但是，為了測量方便，在其他影響因素比較穩定的情況下，也可以取其間接（或推算）尺寸作為樣板的尺寸，如圓弧成形樣板是用來檢驗彎曲件的曲率的，對于較大的圓弧成形件，為了便于測量，通常制作的成形卡樣板以弧板的內壁尺寸為準。
樣板的制作公差一般取加工構件公差的1/3～1/4，一般不應小于表2-3所示的尺寸公差。
表2-3 樣板制作的尺寸公差 （單位：mm）
2.1.2 基本圖形的作法
在制作樣板、畫加工零件的各種圖形（號料）等操作時，都必須繪制一些基本幾何圖形，熟練掌握基本幾何圖形的作法是鈑金加工的基礎。這是因為任何復雜的物體，都是由圓柱、圓錐、棱錐、球等基本幾何圖形組成的，而這些幾何體又都是由直線、圓弧、圓以及封閉的或開口的曲線等線條組成的。
1．直線和角的畫法
各類直線和角的畫法見表2-4。
表2-4 直線和角的畫法
（續）
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2．圓等分的作法
圓的等分是作正多邊形的基礎，也是鈑金加工中用來確定展開料或鉆孔點位置等常用的方法，其作圖方法見表2-5。
表2-5 圓等分的作圖方法
圓的等分也可以用計算法求得，其計算公式是：
式中 s——等分圓周的弦長；
R——圓的半徑；
n——圓的等分數目。
采用計算法等分圓時，只需先利用上式計算出等分圓周的弦長s值，再利用分規直接在圓上截取各點后，直接連接各點便可。如采用計算法6等分圓，可先計算出等分圓周的弦長
，然后利用圓規，先以圓上任意點為圓心，以s=R長為半徑，依次畫弧，便可將圓6等分，依次連接圓周上各點，即形成正六邊形，如圖2-5所示。
圖2-5 圓的六等分
3．正多邊形的作法
正多邊形的畫法廣泛地應用在幾何作圖中。在圓內作正多邊形的方法，也常用來等分圓周，其作圖方法見表2-6。
表2-6 已知邊長，作正多邊形的方法
4．圓弧、橢圓的作法
圓弧是構成各種圖形的基礎，圓弧的作法見表2-7。
表2-7 圓弧的作圖方法
橢圓也是鈑金件中常見的圖形，其作法很多。橢圓、心形圓和蛋形圓的常用作法見表2-8。
表2-8 橢圓、心形圓和蛋形圓的作法
5．各種圓弧連接的作法
各種圓弧連接是形成一些較復雜形狀連接的基礎，各種圓弧連接的作法見表2-9。
表2-9 各種圓弧連接的作法
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2.1.3 放樣的操作技巧及注意事項
放樣一般是在放樣工作臺上進行。放樣前應先熟悉圖樣，核對圖樣各部尺寸是否正確，如無問題，方可劃線。
1．放樣的操作要求
（1）放樣的基本規則 在按圖樣放樣時，要遵守一個基本規則，即從基準開始。在設計圖樣上，用來確定其他點、線、面位置的基準，稱為設計基準。放樣時，通常也都是選擇圖樣的設計基準作為放樣基準。
圖2-6所示為按圖樣劃線的步驟：首先分析構成圖樣的各線條及其中心線，中心線中先劃對稱線，后劃其他定位線（見圖2-6a）；其次再劃圓弧和圓周線等基本線條（見圖2-6b）；再用直線（或斜線）及其他特殊線條封閉圖形，這樣就得到所需圖樣（見圖2-6c）；最后，按圖樣檢查劃線。
圖2-6 按圖劃線的步驟
a）劃圓與圓弧定位線 b）劃圓與圓弧線 c）劃直線段
（2）合理選擇零件的排樣 放樣時，應合理選擇零件的排樣方法，最大限度地提高原材料的利用率。為此，應優化排樣形式，同時將各種同材料、同料厚的零件集中起來套排，以減少廢料，盡量使材料的利用率達到最大。
（3）正確使用樣板 對要求較高、批量較大的一些零件，可采用樣板來劃線。劃線樣板可根據企業的生產設備情況，采用數控激光切割、轉塔沖床沖裁、線切割機切割等加工，也可采用先手工剪切，再進行銼削修整或銑切加工的方法進行。尺寸較大的樣板，由于樣板容易出現變形，影響放樣的精度，而且使用不便。為保證樣板使用的方便及使用精度，可在樣板平面上（不超出外形）用鉚接或螺釘連接適當立筋（如小角鋼），并在適當位置加上拉手。但要注意，加立筋和拉手不允許用焊接方法連接，防止樣板變形。
2．典型構件的放樣操作技巧
板材放樣僅僅是在平面上劃線，使用的放樣樣板也多為平板結構，相對較為簡單。而型材由于具有一定的截面形狀，因此放樣較為復雜，要用到一些專用的工具，采用一些具體的操作方法。
（1）型鋼放樣操作方法 由于各種型鋼的截面形狀不同，其放樣方法也有不同之處。
1）對于端口整齊的型鋼放樣，一般采用樣桿或卷尺確定長度尺寸，再利用過線板劃出端線，如圖2-7a所示。
圖2-7 型鋼放樣（號料）的方法
對于有中間切口或異形端口的型鋼放樣，首先應利用樣桿或卷尺確定切口位置，然后利用切口處形狀樣板劃出切口線，如圖2-7b所示。
2）當工件出現各種各樣的端部形狀時，為使放樣準確、快速，放樣前要準備好相應的端部形狀劃線樣板，如圖2-8所示。
圖2-8 各種型鋼的劃線樣板實例
a）槽鋼插頭樣板 b）槽鋼平頭樣板 c）角鋼平頭樣板 d）角鋼割角樣板 e）角鋼割豁樣板
樣板上開的方孔和卷起的翻邊，是為了在使用時手持方便，有利于劃線操作。
對于型鋼上孔位置的放樣，一般先畫出邊心線，再利用樣桿確定長度方向上孔的位置，利用過線板在型鋼上畫出孔的縱向中心線，然后再用樣桿在中心線上畫出孔的位置。
3）圖2-9所示為工字鋼采用45°斜接時的劃線方法。其中圖2-9a所示為用直角尺引出兩翼板上沿的正斷面點B、B′和切點A；圖2-9b所示為劃斜接線，將直尺置于翼板內沿的A、B兩點上；圖2-9c所示為用靠背直角尺引至腹板斜線點C、D，連接CD即為腹板切割線；圖2-9d所示為用直角尺劃翼板切割線的方法。此法同樣適于H鋼劃斜接線。
圖2-9 工字鋼采用45°斜接的劃線方法
4）圖2-10所示為H鋼劃正斷面線方法。其中圖2-10a所示為用直角尺引出兩翼板上沿的正斷面點A、B，圖2-10b所示為用直尺和靠背直角尺相配合由翼板上的A、B兩點引至內腔的C、D兩點，連接CD即為內腔的正斷面線。此法同樣適于工字鋼劃正斷面線。
圖2-10 H鋼正斷面的劃線方法
（2）二次放樣 對于某些加工前無法準確下料的零件，如某些熱成形零件、有裝配余量要求的管狀零件等，經常在一次放樣（號料）時留有充分的余量，待加工后或裝配時再進行二次放樣（號料）。
在進行二次號料前，結構形狀必須矯正準確，即消除結構上存在的變形，并在精確定位后，方可進行二次放樣。
1）中小型零件可直接在平臺上定位劃線，如圖2-11所示。
圖2-11 小型零件二次號料平臺
2）對于大型結構件，則在現場鋼板或裝配臺上，用常規劃線工具并配合經緯儀等進行二次放樣（號料），如圖2-12所示。
圖2-12 多瓣球形封頭二次號料裝配
3）某些裝配定位線或結構上的某些孔口，需要在零件加工后或裝配過程中通過二次放樣（號料）確定，如圖2-13所示。其中，圖2-13a所示為擋板定位線，圖2-13b所示為銷軸定位線。
圖2-13 裝配定位線的二次放樣
4）圖2-14所示為封頭的二次劃線方法。一般成形后的封頭需要進行二次劃線、切割，以便將工藝變形余量去除，使封頭口部平齊。
圖2-14 封頭的二次劃線方法
圖2-14a所示為利用直角尺找切割線位置，來確定封頭高度的方法。影響封頭劃線的高度包括封頭的曲線部位高度、直邊高度和壁厚。適當調整封頭的劃線位置，利用直角尺、塞尺等工具測量，保證封頭周圍的直邊（確定封頭直邊可通過觀察封頭成形時的拉深痕，拉深痕以上部分即為封頭直邊）與直角尺的間隙一致，再利用高度尺、游標高度尺、劃針盤等工具劃出封頭的高度，并用樣沖沖點。然后，用較長刻度的鋼直尺將這些高度點連接起來即可。
圖2-14b所示為采用鋼卷尺確定封頭中心的方法。將鋼卷尺與封頭無間隙的放在封頭內，并保持尺條的投影為一直線，在尺條所量出的長度中點處作出標記，然后再旋轉90°，重復上述操作，直至標記重合為止。該法同樣適用于封頭外側中點的確定。
圖2-14c所示為采用鋼卷尺確定封頭直徑的方法。在封頭口部內側先確定一點，然后以此點為基準，通過尺條的移動，找出封頭內壁的最大直徑尺寸，并做好標記。用同樣的方法，找出需要的其他各點。
3．放樣的操作注意事項
在放樣的操作過程中，為了保證劃線質量，還需注意以下事項：
1）垂直線必須用作圖法畫出，不能用量角器或直角尺，更不能用目測法劃線。
2）用圓規在鋼板上劃圓、圓弧或分量尺寸時，為防止圓規腳尖的滑動，必須先沖出樣沖眼。
3）在放樣時，應先核對鋼材牌號和規格是否與圖樣的要求相符，對于重要產品所用的鋼材，應有合格的檢驗書，鋼材的化學成分和力學性能應符合圖樣所規定的要求。
4）劃線前鋼材表面應該平整，如果表面呈波浪形或不平度過大時應事先加以矯正，否則會影響劃線的準確度。
5）鋼材的表面應干凈清潔，并檢查其表面有無夾灰、麻點、裂紋等缺陷。
6）劃線工具（如卷尺、角尺、三角板等）要定期檢驗校正，盡可能采用高效率的工具或夾具，以提高效率。
7）劃線的準確度，取決于作圖方法的正確性、工具質量、工作條件、作圖技巧、經驗和視覺的敏銳程度等因素，同時還應考慮到它的工藝因素，如工件加工成形時，氣割、卷圓、熱加工等的影響；裝配時，板料邊緣修正和間隙大小、裝配公差、焊接和火焰矯正的收縮影響等，因此放樣劃線還應結合后續的加工工藝。
8）非鐵金屬板材表面可用鉛筆或紅鉛筆劃線，切忌使用劃針劃線，否則劃傷的金屬表面易導致為裂紋源。鋼材表面劃線時，彎形區內與素線平行的劃線禁止使用劃針，僅在外形線上才能使用劃針。