CN109858145B - 一种用于圆管相贯线加工的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆管相贯线加工的系统，包括：数据输入模块、相贯线展开函数驻点计算及判断模块、相贯线展开函数极值判定及计算模块、相贯线杆件下料长度计算模块、相贯线焊接坡口计算模块、相贯线展开图生成模块、计算值输出模块、相贯线计算数据及展开图打印模块。本发明加工相贯线定位精度高，计算出的相贯线杆件的下料长度偏差在标准值范围内，并能够精确的绘制相贯线展开图，解决了圆管相贯线加工需要进行二次下料和反复修磨的技术难题，投资成本低，工作效益高。

Description

一种用于圆管相贯线加工的系统

技术领域

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种圆管相贯线加工的系统。

背景技术

在钢管桁架、网架结构中，腹杆与上下弦杆连接形成管件相贯的节点构造广泛出现在各类建筑结构设计中。由于相贯形成的空间曲线非常复杂，现有的做法采用手工放样绘制相贯线成型样板并进行相贯线下料施工，无法准确确定出相贯线杆件的下料长度，在施工时只能取近似值进行下料，由于误差较大，一般在±10mm，不但加工精度和劳动效率低，而且造成在进行桁架、网架杆件拼装时需要经过多次反复切割修磨，才能达到要求的尺寸，因此严重影响施工质量和施工进度。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，为了获得精确的相贯线成型样板，提高劳动效率，本发明提供一种圆管相贯线加工的系统。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种用于圆管相贯线加工的系统，包括：

数据输入模块；

相贯线展开函数驻点计算及判断模块，用于将数据输入模块传输过来的数据生成空间双曲线，并计算出空间双曲线的驻点位置及数值；

相贯线展开函数极值判定及计算模块，用于将空间双曲线展开为平面双曲线，再分析、判断出平面双曲线的极值点，最后经支管(相贯线杆件)管壁厚度处理，计算出最终的极值点；

支管(相贯线杆件)下料长度计算模块，用于根据相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据，计算出相贯线杆件的下料长度；

相贯线焊接坡口计算模块，用于将支管(相贯线杆件)与主管相交形成的空间曲线分为三个坡口区(A、B、C)后，再通过与焊接坡口加工规范值的比较，计算出焊接坡口尺寸；

相贯线展开图生成模块，用于将相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据生成相贯线展开图；

计算值输出模块，用于将相贯线展开坐标值、焊接坡口尺寸、支管(相贯线杆件)下料长度输出；

相贯线计算数据及展开图打印模块，将相贯线计算值、相贯线展开图的数据传输给输出设备。

进一步的，所述数据输入模块输入的数据包括上弦主管半径、下弦主管半径、支管半径、支管壁厚、上弦主管与支管夹角、下弦主管与支管夹角、支管中心线长度、支管圆周等分数。

本发明的有益技术效果：

本发明加工相贯线定位精度高，计算出的相贯线杆件的下料长度偏差在标准值范围内，并能够精确的绘制相贯线展开图(相贯线成型样板)，解决了圆管相贯线加工需要进行二次下料和反复修磨的技术难题，投资成本低，工作效益高。

附图说明

图1为本发明的用于圆管相贯线加工系统的工作流程；

图2为本发明的应用示意图；

图3为相贯线坡口分区图；

图4为数学公式与点投影关系的图解。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的一种用于圆管相贯线加工的系统，由八大模块组成，分别为数据输入模块、相贯线展开函数驻点计算及判断模块、相贯线展开函数极值判定及计算模块、相贯线杆件下料长度计算模块、相贯线焊接坡口计算模块、相贯线展开图生成模块、计算值输出模块、相贯线计算数据及展开图打印模块。其中数据输入模块的功能是，通过弹出式对话框的提示要求，输入相关数据，并将输入的数据传输给相贯线展开函数驻点计算及判断模块和相贯线焊接坡口计算模块。用户输入数据后，该模块对输入的数据进行正确性检测，当输入的数据超出范围或有错误时，程序会自动提示出错信息，要求重新输入数据。数据输入模块起着数据输入、数据正确性判断和数据传输的作用。相贯线展开函数驻点计算及判断模块，本模块是将数据输入模块传输过来的数据生成空间双曲线，经程序对空间双曲线形状的分析、判断，计算出空间双曲线的驻点位置及数值，再将空间双曲线的驻点位置及数值传输给相贯线展开函数极值判定及计算模块。求解相贯线的数学公式为

式中:R——主管半径

r——支管半径(相贯线所在管的半径)

t——支管管壁厚度

β——主管与支管夹角的锐角值

α——支管圆周等分角

Y——与α角对应点相贯线的坐标值

其中：R、r、β、t为已知常量，Y是以α为变量的函数

数学公式与点投影关系的图解见图4所示。

图中参数：R——主管半径

r-t——支管内半径(相贯线所在管的内半径)

t——支管管壁厚度

β——主管与支管夹角的锐角值

α——支管圆周等分角

Y——与α角对应点相贯线的坐标值

A＝(r-t)sinα

E＝(r-t)cosα

通过以上公式的应用解决了相贯线坐标值的计算问题。

相贯线展开函数极值判定及计算模块，本模块是先将空间双曲线展开为平面双曲线，再分析、判断出平面双曲线的极值点，最后经支管管壁厚度处理，计算出最终的极值点，并将其传输给相贯线杆件下料长度计算模块和相贯线展开图生成模块。相贯线杆件下料长度计算模块是通过相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据，计算出相贯线杆件的下料长度，并将其传输给计算值输出模块。

相贯线杆件下料长度计算模块，计算相贯线下料长度的公式详见如下：

将代入函数式

将满足F(α)＞0的α值代入相贯线函数式

求解出极小值Y(α)min

再将极小值代入式L＝C-Y(α)min1-Y(α)min2即可求得支管下料长度L

上式中α―相贯线函数极值点对应的支管圆周角

R——主管半径

r——支管半径

β——主管与支管中心线夹角(0＜α＜90°)

t——支管壁厚

L——相贯线支管的下料长度

C——支管下料长度

Y_1(α)min——支管一端相贯线最小极值

Y_2(α)min——支管另一端相贯线最小极值

相贯线展开图生成模块是将相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据生成相贯线展开图。相贯线焊接坡口计算模块是将支管与主管相交形成的空间曲线分为三个坡口区后，再通过与焊接坡口加工规范值的比较，计算出焊接坡口尺寸，最后将计算值传输给计算值输出模块。计算值输出模块负责将相贯线展开坐标值、焊接坡口尺寸、相贯线杆件下料长度输出至电脑屏幕。相贯线计算数据及展开图打印模块的功能是，将相贯线计算值、相贯线展开图的数据传输给输出设备(如打印机等)。

Claims (1)

1.一种圆管相贯线加工的系统，其特征在于，包括：

数据输入模块；所述数据输入模块输入的数据包括上弦主管半径、下弦主管半径、支管半径、支管壁厚、上弦主管与支管夹角、下弦主管与支管夹角、支管中心线长度、支管圆周等分数；

相贯线展开函数驻点计算及判断模块，用于将数据输入模块传输过来的数据生成空间双曲线，并计算出空间双曲线的驻点位置及数值；

相贯线展开函数极值判定及计算模块，用于将空间双曲线展开为平面双曲线，再分析、判断出平面双曲线的极值点，最后经支管管壁厚度处理，计算出最终的极值点；

相贯线杆件下料长度计算模块，用于根据相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据，计算出相贯线杆件的下料长度；

相贯线焊接坡口计算模块，用于将支管与主管相交形成的空间曲线分为三个坡口区后，再通过与焊接坡口加工规范值的比较，计算出焊接坡口尺寸；

相贯线展开图生成模块，用于将相贯线展开函数极值判定及计算模块传输的数据生成相贯线展开图；

计算值输出模块，用于将相贯线展开坐标值、焊接坡口尺寸、支管下料长度输出；

相贯线计算数据及展开图打印模块，将相贯线计算值、相贯线展开图的数据传输给输出设备。