CN102704566A - 一种箱式弯扭构件板深化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱式弯扭构件深化设计方法，其包括以下步骤：一、弯扭零件板展开的深化设计；二、弯扭零件板成型的深化设计；三、对内加劲板进行展开与定位；四、对构件定位安装附件辅助数据，以便构件的加工拼装校核；本方法简易易懂，实施成本低，具有较高的生产效率，适用于所有弯扭构件的深化加工处理。

Description

一种箱式弯扭构件板深化设计方法

 

技术领域

本发明涉及建筑刚结构加工领域，尤其是涉及一种箱式弯扭构件板深化设计方法。

背景技术

为了适应风格新颖、各异的现代建筑产品的需要，钢材因具有强度高、变形能力强、可焊性能好且绿色、环保而被广泛地应用于建筑领域，随着设计理念的不断发展，建筑结构与装饰合二为一的新产品不断涌现，弯扭构件因具有流畅的空间造型而越来越多地被建筑设计人员而采用，如国家体育场“鸟巢”，当百叶幕墙与结构支撑构件融为一体的时候，就产生了箱式弯扭构件，如大连国际会议中心外围金属构件截面宽度为400mm，高度为2500mm，高宽比达6.25，其轴线双向弯曲，呈空间弯扭特性，同时，因构件截面的高度远大于其宽度，两个方向呈现的力学性能有较大的差异，为了满足结构安全的要求，往往在构件内部纵横两个方向需设置加劲板，以便提高构件的承载能力，其形态见图9所示， 对于这类既弯又扭且扁平的箱型截面构件，其深化设计方法与普通构件的深化有很大的不同，为了解决这类构件的深化设计表达问题，在反复研究的基础上，总结出本发明所述的深化设计方法。

内加劲板展开与定位图是弯扭构件深化设计难点之一，在线模型的基础上可以反映内加劲板在构件外表面的具体定位关系，但无法形成内加劲板具体下料尺寸。由于外板扭曲，准确捕捉内加劲板外轮廓较为困难。而最有效的方式是给外板扭曲面赋予厚度，再使用求差集命名，减去内加劲板实际需要减去的厚度。目前CAD软件对扭曲面赋予厚度后生成扭曲板再进行编辑的功能缺陷较大。软件生成的三维实体扭曲板的二次编辑功能不足，内加板与外表板求差集编辑后又不能一次做到成型，必须要进行二次以上的修剪。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的深化设计困难、准确度不高、二次编辑功能不足的技术问题，提供一种处理过程简单、准确度高、易于进行二次编辑的箱式弯扭构件板深化设计方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种箱式弯扭构件板深化设计方法，包括以下步骤：

步骤一、将弯扭构件板展开；

步骤二、将弯扭构件板成型；

步骤三、对内加劲板进行展开与定位；

步骤四、对构件板定位安装附件辅助数据，以便构件板的加工拼装校核；

所述步骤三具体包括：

（1）对内加劲板进行实体编辑；

（2）令箱式弯扭构件板的外轮廓上表面的四条边线中的两条相对的边为a1和a2,，另两条相对的边为b1和b2；令箱式弯扭构件板的外轮廓下表面的四条边线中的两条相对的边为a3和a4，另两条相对的边为b3和b4；将a1放大到k倍，令放大后的线段为c1；将a2放大到k倍，令放大后的线段为c2；将a3放大到k倍，令放大后的线段为c3；将a4放大到k倍，令放大后的线段为c4；连接c1和c2的端点形成四边形，令两条新的连线为d1和d2；分别放大d1和d2到k倍得到线段e1和e2；连接e1和e2的端点形成四边形，令两条新的连线为f1和f2，得到由e1、e2、f1和f2构成的放大后的箱式弯扭构件板的上表面；连接c3和c4的端点形成四边形，令两条新的连线为d3和d4；分别放大d3和d4到k倍得到线段e3和e4；连接e3和e4的端点形成四边形，令两条新的连线为f3和f4，得到由e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面；

（3）对由e1、e2、f1和f2构成的箱式弯扭构件板的上表面进行加厚处理，生成三维扭曲实体板ban1，对三维扭曲实体板ban1上表面命名为m1，三维扭曲实体板ban1下表面命名为m2； 

（4）对m2扭曲面4条边线长度进行等比例放大，放大后的边线长度为原边线长度的1.01-1.05倍，编辑生成新的面m3，对m3面进行向上厚度编辑，生成三维扭曲实体板ban2；要求ban2完全涵盖ban1；

（5）对内加劲板与三维扭曲实体板ban2进行差集编辑，得到箱式弯扭构件板内加劲板最终上端实体面及轮廓线；

（6）e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面同样按照（3）、（4）和（5）中的过程处理

（7）对内加劲板和上下表面实体板前后两个断面增加辅助扭曲面板同样进行差集编辑，最终得到完整的箱式弯扭构件板三维模型及轮廓定位线。

弯扭构件板组装可采用坐标表达，满足车间加工方便应该遵循：X为构件板最长边，Y为构件板宽方向，Z为构件板厚度方向。

作为优选，所述步骤一具体为：将弯扭构件板边线CAD图导入Rhinoceros转化为3dm文件后，编辑4条边线为空间曲面，利用曲面编辑中的摊平可展开的曲面命令将构件板展开，再将3dm文件按照预设值配置转化为CAD文件。通过此方法得出的展开文件精度高、处理速度快

作为优选，所述步骤一中展开弯扭构件板时采用多点控制表达方式。

作为优选，所述弯扭构件板的4条边线中至多只有3条为空间弧线。当4条边线都为空间弧线是无法使用此方法展开。

作为优选，所述步骤二为将构件板进行等分，将每个等分点坐标位置直接在展开图上对应表达，提供各分点Z向值。深化设计中的成型图，是将图纸上弯扭板采用一种表达方式，能反应工厂设备在加工板件和扭曲成型的过程中板件控制点的表达方式图。可以利用对角线数据进行加工过程的校核和精度控制。

本发明带来的实质性效果是，应用该深化设计方法的箱式弯扭构件板产品，外观光顺、美观，各零件之间的连接质量可靠，完全符合设计和国家相关标准的要求；具有较高的生产效率；方法简易易懂，实施成本低。

深化加工单位经常遇到弯扭构件的深化加工难题，而以上处理弯扭构件的思路和方法有效的解决了工期和成本控制问题，为类似弯扭构件钢结构深化设计提供参考。

附图说明

图1 ：箱式扭曲构件板立体图；

图2 ：箱式扭曲构件板上表面边线三维轮廓模型；

图3 ：箱式扭曲构件板上表面摊平展开图；

图4 ：箱式扭曲构件板上表面摊平展开后的四条边线上等分点定位图；

图5 ：箱式扭曲构件板上表面板成型时等分点三维坐标控制图；

图6 ：箱式扭曲构件板上表面四条边线模型放大图；

图7 ：箱式扭曲构件板上表面加载厚度35mm后生成上表面板ban1的模型图；

图8 ：箱式扭曲构件板依据板ban1下平面m2反向加载厚100mm后生成板ban2模型图；

图9 ：箱式扭曲构件板内加劲板、外板与辅助实体求差集后生成的最终构件板模型图；

图10 ：箱式扭曲构件板内加劲板、外板关键点工厂组拼控制图。

图中：11、上面板，12、侧板，13、下面板，14、内加劲板；图2和图3中的1、2、3和4表示箱式扭曲构件板上表面的各条边线。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种弯扭构件板深化设计方法，包括以下步骤：

步骤一、弯扭零件板展开的深化设计

零件板展开图是弯扭构件板深化设计核心。图1所示的扭曲单板长5米、宽2米左右，扭曲板两条对角线空间垂直距离最大值达到0.4米。采用局部三角形平面叠加式展开表达，精度控制误差较大，尤其是构件板组拼时各零件边界误差偏大，最终会导致构件板组拼困难。

结合Rhinoceros软件做展开图，见图2和图3。在图纸上采用多点控制表达方式绘制展开下料图，见图4 。实践证明：其准确性强，精度较高得到认可。

步骤二、弯扭零件板成型的深化设计

深化设计中的成型图，是将图纸上弯扭板采用一种表达方式，能反应工厂设备在加工板件和扭曲成型的过程中板件控制点的表达方式图。

弯扭板件成型图表示形式各不相同，对于外轮廓扭曲较大的板件可根据工程设备要求进行等分，将每个等分点坐标位置直接在展开图上对应表达，提供各分点Z向值。利用对角线数据进行加工过程的校核和精度控制，见图5。

步骤三、对内加劲板进行展开与定位；

步骤四、对构件板定位安装附件辅助数据，以便构件板的加工拼装校核；

所述步骤三具体包括：

（1）对内加劲板进行实体编辑；

（2）令箱式弯扭构件板的外轮廓上表面的四条边线中的两条相对的边为a1和a2,，另两条相对的边为b1和b2；令箱式弯扭构件板的外轮廓下表面的四条边线中的两条相对的边为a3和a4，另两条相对的边为b3和b4；将a1放大到1.1倍，令放大后的线段为c1；将a2放大到1.1倍，令放大后的线段为c2；将a3放大到1.1倍，令放大后的线段为c3；将a4放大到1.1倍，令放大后的线段为c4；连接c1和c2的端点形成四边形，令两条新的连线为d1和d2；分别放大d1和d2到1.1倍得到线段e1和e2；连接e1和e2的端点形成四边形，令两条新的连线为f1和f2，得到由e1、e2、f1和f2构成的放大后的箱式弯扭构件板的上表面；连接c3和c4的端点形成四边形，令两条新的连线为d3和d4；分别放大d3和d4到1.1倍得到线段e3和e4；连接e3和e4的端点形成四边形，令两条新的连线为f3和f4，得到由e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面；上表面的放大过程见图6；

（3）对由e1、e2、f1和f2构成的箱式弯扭构件板的上表面进行加厚处理，生成三维扭曲实体板ban1，对三维扭曲实体板ban1上表面命名为m1，三维扭曲实体板ban1下表面命名为m2，见图7；

（4）对m2扭曲面4条边线长度进行等比例放大，放大后的边线长度为原边线长度的1.01倍，编辑生成新的面m3，对m3面进行向上厚度编辑（厚度为100mm，目的是为了保证加劲板表面轮廓能完全包涵在本外板表皮以下），生成三维扭曲实体板ban2，见图8；

（5）对内加劲板与三维扭曲实体板ban2进行差集编辑，得到箱式弯扭构件板内加劲板最终上端实体面及轮廓线；

（6）e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面同样按照（3）、（4）和（5）中的过程处理；

（7）对内加劲板和上下表面实体板前后两个断面增加辅助扭曲面板同样进行差集编辑，最终得到完整的箱式弯扭构件板三维模型及轮廓定位线，见图9。

弯扭构件板组装可采用坐标表达，满足车间加工方便应该遵循：X为构件板最长边，Y为构件板宽方向，Z为构件板厚度方向，见图10。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了展开、成型等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种箱式弯扭构件板深化设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将弯扭构件板展开；

步骤二、将弯扭构件板成型；

步骤三、对内加劲板进行展开与定位；

步骤四、对构件板定位安装附件辅助数据，以便构件板的加工拼装校核；

所述步骤三具体包括：

（1）对内加劲板进行实体编辑；

（2）令箱式弯扭构件板的外轮廓上表面的四条边线中的两条相对的边为a1和a2,，另两条相对的边为b1和b2；令箱式弯扭构件板的外轮廓下表面的四条边线中的两条相对的边为a3和a4，另两条相对的边为b3和b4；将a1放大到k倍，令放大后的线段为c1；将a2放大到k倍，令放大后的线段为c2；将a3放大到k倍，令放大后的线段为c3；将a4放大到k倍，令放大后的线段为c4；连接c1和c2的端点形成四边形，令两条新的连线为d1和d2；分别放大d1和d2到k倍得到线段e1和e2；连接e1和e2的端点形成四边形，令两条新的连线为f1和f2，得到由e1、e2、f1和f2构成的放大后的箱式弯扭构件板的上表面；连接c3和c4的端点形成四边形，令两条新的连线为d3和d4；分别放大d3和d4到k倍得到线段e3和e4；连接e3和e4的端点形成四边形，令两条新的连线为f3和f4，得到由e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面；

（3）对由e1、e2、f1和f2构成的箱式弯扭构件板的上表面进行加厚处理，生成三维扭曲实体板ban1，对三维扭曲实体板ban1上表面命名为m1，三维扭曲实体板ban1下表面命名为m2； 

（4）对m2扭曲面4条边线长度进行等比例放大，放大后的边线长度为原边线长度的1.01-1.05倍，编辑生成新的面m3，对m3面进行向上厚度编辑，生成三维扭曲实体板ban2；要求ban2完全涵盖ban1；

（5）对内加劲板与三维扭曲实体板ban2进行差集编辑，得到构件板内加劲板最终上端实体面及轮廓线；

（6）e3、e4、f3和f4构成的放大后的箱式弯扭构件板的下表面同样按照（3）、（4）和（5）中的过程处理

（7）对内加劲板和上下表面实体板前后两个断面增加辅助扭曲面板同样进行差集编辑，最终得到完整的箱式弯扭构件板三维模型及轮廓定位线。

2.根据权利要求1所述的一种箱式弯扭构件板深化设计方法，其特征在于，所述步骤一具体为：将弯扭构件板边线CAD图导入Rhinoceros转化为3dm文件后，编辑4条边线为空间曲面，利用曲面编辑中的摊平可展开的曲面命令将构件板展开，再将3dm文件按照预设值配置转化为CAD文件。

3.根据权利要求2所述的一种箱式弯扭构件板深化设计方法，其特征在于，所述步骤一中展开弯扭构件板时采用多点控制表达方式。

4.根据权利要求3所述的一种箱式弯扭构件板深化设计方法，其特征在于，所述弯扭构件板的4条边线中至多只有3条为空间弧线。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种箱式弯扭构件板深化设计方法，其特征在于，所述步骤二为将构件板进行等分，将每个等分点坐标位置直接在展开图上对应表达，提供各分点Z向值。

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