CN110280920A - 异形金属风管的制作方法 - Google Patents

异形金属风管的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异形金属风管的制作方法，包括以下步骤：根据设计图纸在三维软件中建立待制作的风管的风管模型，并将风管模型进行分段；在三维软件中建立坐标系得到各分段截面的坐标，并根据各分段截面的坐标制作各分段截面的内法兰和外法兰；模拟建立的坐标系制作坐标架，并根据外法兰对应的分段截面的坐标将外法兰定位固定至坐标架上；采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件将各段风管模型展开后下料；将各内法兰堪固在对应的外法兰内后再将各块料板进行成形组焊，且组焊后拆除各内法兰、外法兰及坐标架以得到待制作的风管。本发明的制作方法计算、放样工作量小，结果准确，制作出来的风管拼缝较小、且美观度高。

Description

异形金属风管的制作方法
技术领域
本发明涉及金属风管的制作领域，特别地，涉及一种异形金属风管的制作方法。
背景技术
薄壁、异形风管多是非标件，数量不多，形状各异，如果采用开模冲压的方法，成本太高，故目前采用普通风管的制作方法制作薄壁、异形金属风管。
制作时，人工首先根据设计图纸将待制作的风管进行分段，然后再逐一将各段风管在牛皮纸上进行放样、计算、展开、卷筒及修正，直至卷筒出的纸筒的形状、尺寸与设计图纸相符，最后再根据牛皮纸的形状、尺寸正式下料制作。放样、计算时需要在牛皮纸上通过逐点计算的方法采集各段风管两端相当多的放样点，然后再连点成线放样成形。
金属风管的该种制作方式计算、放样工作量相当大，且结果不够准确，制作出来的风管往往因拼缝较大不美观，同时风管分段较多，焊缝集中，产生焊接应力使风管变形，并对工人的技术水平要求较高；且部分形状复杂、不规则的异形风管更是因放样、计算工作量太大而无法制作。
发明内容
本发明提供了一种异形金属风管的制作方法，以解决现有的制作方法存在的计算、放样工作量大、结果准确度低、风管易变形及制作出的风管美观度低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种异形金属风管的制作方法，包括以下步骤：S10：根据设计图纸在三维软件中建立待制作的风管的风管模型，并将风管模型进行分段；S20：在三维软件中建立坐标系得到各分段截面的坐标，并根据各分段截面的坐标制作各分段截面的内法兰和外法兰；S30：模拟建立的坐标系制作坐标架，并根据外法兰对应的分段截面的坐标将外法兰定位固定至坐标架上；S40：采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件自动将各段风管模型展开后下料；S50：将各内法兰堪固在对应的外法兰内后再将下料后得到的各块料板进行成形组焊，且组焊完成后拆除各内法兰、外法兰及坐标架以得到待制作的风管。
进一步地，在步骤S10中，将风管模型进行分段时考虑风管模型的弯曲半径、风管模型的尺寸大小、风管模型的材料、壁厚及风管模型的外形。
进一步地，在步骤S20中，根据风管模型的立面投影建立平面二维坐标系，以得到各分段截面在二维坐标系中的X、Y轴坐标及X、Y轴之间的角度参数，再根据各分段截面的X、Y轴坐标及角度参数下料制作各分段截面的内法兰和外法兰，并将内法兰堪固在对应的外法兰内。
进一步地，将内法兰堪固在对应的外法兰内后，再在各外法兰端面上建立坐标系以标记出与外法兰对应的分段截面的X、Y轴位置。
进一步地，在步骤S30中，模拟三维软件中的平面二维坐标系制作立面投影呈L型的坐标架，再根据各外法兰的X、Y轴坐标及角度参数将各外法兰定位固定至坐标架上。
进一步地，步骤S40中，人工定位蒙覆法具体包括以下步骤：采用牛皮纸围覆在任意相邻两块外法兰之间，以模拟该两块外法兰之间的风管段的外壁形状；分别沿两块外法兰内的内法兰的截面形状在牛皮纸上划线；沿划线将牛皮纸裁剪即得到该风管段的展开图形；依次重复进行上述步骤直至得到所有风管段的展开图形。
进一步地，在步骤S40中，利用三维软件自带的钣金功能将各段风管模型自动展开。
进一步地，步骤S50中，将下料后得到的各块料板进行成形组焊具体包括以下步骤：S501：将用于成型第一段风管的第一料板放于第一段风管两端的第一外法兰和第二外法兰之间；S502：将第一料板的两端分别与对应的第一外法兰和第二外法兰点焊，且点焊的同时将第一料板卷筒成型为第一段风管；S503：将第一料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接；S504：将用于成型与第一段风管相连的第二段风管的第二料板放于第二段风管两端的第二外法兰和第三外法兰之间；S505：将第二料板的两端分别与对应的第二外法兰和第三外法兰点焊，且点焊的同时将第二料板卷筒成型为第二段风管；S506：将第二料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接；S507：将第一段风管与第二段风管之间的环缝焊接；S508：重复上述步骤S504-S507，直至所有料板焊接完成。
进一步地，进行步骤S502时，第一料板的两端分别夹在第一外法兰和第一内法兰、第二外法兰和第二内法兰之间，以便第一料板更好的成型及限位；进行步骤S505时，第二料板的两端分别夹在第二外法兰和第二内法兰、第三外法兰和第三内法兰之间，以便第二料板更好的成型及限位；进行步骤S50时，通惰性气体进行焊接保护；进行步骤S50时，使各段风管的纵缝相互错开位置；步骤S508后还包括步骤S509：将各段风管的内表面和外表面打磨光滑。
进一步地，拆除各内法兰、外法兰及坐标架后得到待制作的风管具体包括以下步骤：拆除各内法兰和外法兰；对纵缝的两侧进行敲打整形以使纵缝两侧的直线圆滑过渡，并对环缝的两侧进行敲打整形以使环缝两侧的环线圆滑过渡；拆除坐标架。
本发明具有以下有益效果：
采用本发明的制作方法制作异形金属风管时，由于是在三维软件中建立风管模型并将风管模型进行分段，且采用采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件自动将各段风管模型展开后下料，故相比现有制作方式中的放样、计算及展开操作，本发明的制作方法计算、放样工作量小，且结果准确，制作出来的风管拼缝较小、美观度高，并对部分形状复杂、不规则的异形风管也能轻松适应；本发明的制作方法中，由于首先根据各分段截面的坐标制作各分段截面的内法兰和外法兰，然后再模拟建立的坐标系制作坐标架，并根据外法兰对应的分段截面的坐标将外法兰定位固定至坐标架上，最后再将各内法兰堪固在对应的外法兰内后再将各块料板进行成形组焊至坐标架上，故而料板成形焊接至坐标架上时不易变形，解决焊接应力使风管变形的技术问题，且对工人的技术水平要求低；本发明解决了异形、薄壁金属风管制作困难的问题，为此类非标风管的制作提供了一种有效的方法，制作工作量较之前大大减小，提高了制作效率，降低了制造成本，对工人技术水平要求低，同时准确率更高，还能有效的控制焊接变形，并外观更加美观。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的制作成型后的风管的空间结构示意图；
图2是风管建模后的风管模型及分段；
图3是下料制作出的内法兰和外法兰的空间结构示意图；
图4是坐标架的空间结构示意图；
图5是内法兰和外法兰定位固定至坐标架上的空间结构示意图；
图6是采用人工定位蒙覆法得到的各段风管的展开图形；
图7是使用三维软件对各段风管自动展开后的示意图；
图8是风管成形组焊示意图。
图例说明
10、风管；20、风管模型；201、分段截面；30、坐标系；50、外法兰；60、坐标架；70、料板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种异形金属风管的制作方法，包括以下步骤：
S10：根据设计图纸在三维软件中建立待制作的风管10的风管模型20，并将风管模型20进行分段。
S20：在三维软件中建立坐标系30得到各分段截面201的坐标，并根据各分段截面201的坐标制作各分段截面201的内法兰和外法兰50。
S30：模拟建立的坐标系30制作坐标架60，并根据外法兰50对应的分段截面201的坐标将外法兰50定位固定至坐标架60上。
S40：采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件自动将各段风管模型20展开后下料。
S50：将各内法兰堪固在对应的外法兰50内后再将下料后得到的各块料板70进行成形组焊，且组焊完成后拆除各内法兰、外法兰50及坐标架60以得到待制作的风管10。
采用本发明的制作方法制作异形金属风管时，由于是在三维软件中建立风管模型20并将风管模型20进行分段，且采用采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件自动将各段风管模型20展开后下料，故相比现有制作方式中的放样、计算及展开操作，本发明的制作方法计算、放样工作量小，且结果准确，制作出来的风管拼缝较小、美观度高，并对部分形状复杂、不规则的异形风管也能轻松适应；本发明的制作方法中，由于首先根据各分段截面201的坐标制作各分段截面201的内法兰和外法兰50，然后再模拟建立的坐标系30制作坐标架60，并根据外法兰50对应的分段截面201的坐标将外法兰50定位固定至坐标架60上，最后再将各内法兰堪固在对应的外法兰50内后再将下料后得到的各块料板70进行成形组焊至坐标架60上，故而料板70成形焊接至坐标架60上时不易变形，解决焊接应力使风管变形的技术问题，且对工人的技术水平要求低；本发明解决了异形、薄壁金属风管制作困难的问题，为此类非标风管的制作提供了一种有效的方法，制作工作量较之前大大减小，提高了制作效率，降低了制造成本，对工人技术水平要求低，同时准确率更高，还能有效的控制焊接变形，并外观更加美观。
可选地，如图2所示，在步骤S10中，将风管模型20进行分段时考虑风管模型20的弯曲半径、风管模型20的尺寸大小、风管模型20的材料、壁厚及风管模型20的外形。实际制作时，风管的分段非常重要，分段少了则由于尖角、棱角的存在使不能圆弧过渡进而影响风管的美观，分段多了虽然风管表面会更加圆滑，但也会因焊缝过多且焊接应力造成的变形，影响美观，故本发明中，将风管模型20进行分段时综合考虑风管模型20的弯曲半径、风管模型20的尺寸大小、风管模型20的材料、壁厚及风管模型20的外形，考虑风管模型20的外形时，在保证风管10外观的同时必须超过两端焊缝的热影响区，即使风管的焊缝不处于风管的结构复杂处。
可选地，如图2和图3所示，在步骤S20中，根据风管模型20的立面投影建立平面二维坐标系30，以得到各分段截面201在二维坐标系30中的X、Y轴坐标及X、Y轴之间的角度参数，再根据各分段截面201的X、Y轴坐标及角度参数下料制作各分段截面201的内法兰和外法兰50，并将内法兰堪固在对应的外法兰50内。根据风管模型20的立面投影建立平面二维坐标系30，相比于空间的三维坐标系，其更方便、快捷得到各分段截面201在二维坐标系30中的X、Y轴坐标及角度参数，进而便于将根据各分段截面201的X、Y轴坐标及角度参数下料制作各分段截面201的内法兰和外法兰50定位固定至坐标架60上。内法兰堪固在对应的外法兰50内便于后续风管的成型组焊。
可选地，如图3所示，将内法兰堪固在对应的外法兰50内后，再在各外法兰50端面上建立坐标系30以标记出与外法兰50对应的分段截面201的X、Y轴位置，以便后续快速、准确将各外法兰50定位固定至坐标架60上。
可选地，如图4和图5所示，在步骤S30中，模拟三维软件中的平面二维坐标系30制作立面投影呈L型的坐标架60，再根据各外法兰50的X、Y轴坐标及角度参数将各外法兰50定位固定至坐标架60上。前述操作“根据风管模型20的立面投影建立平面二维坐标系30”便于该处模拟三维软件中的坐标系制作立面投影呈L型的坐标架60。具体地，如图4所示，坐标架60包括水平设置的水平框架及与水平框架垂直连接的竖直框架，坐标架60结构简单、容易制作。L形的坐标架60的作用一是用于各分段截面201的定位，二是为风管的成形组焊提供支撑以方便风管的成形组焊，三能有效防止风管焊接过程中的变形，提高风管的焊接质量。
可选地，如图6所示，步骤S40中，人工定位蒙覆法具体包括以下步骤：
采用牛皮纸围覆在任意相邻两块外法兰50之间，以模拟该两块外法兰50之间的风管段的外壁形状。
使用记号笔分别沿两块外法兰50内的内法兰的截面形状在牛皮纸上划线。
沿划线将牛皮纸裁剪即得到该风管段的展开图形。
依次重复进行上述步骤直至得到所有风管段的展开图形。
本发明中，人工定位蒙覆法相比于现有制作方式中的放样、计算及展开操作，其计算、放样工作量小，且结果准确，制作出来的风管拼缝较小、美观度高，故而对形状复杂、不规则的异形风管也能轻松适应。
可选地，如图7所示，在步骤S40中，利用三维软件自带的钣金功能将各段风管模型20自动展开，该种放样、计算、展开方式相比于人工定位蒙覆法操作更简单、效率更高、且准确率也更高。
可选地，如图8所示，步骤S50中，将下料后得到的各块料板70进行成形组焊具体包括以下步骤：
S501：将用于成型第一段风管的第一料板放于第一段风管两端的第一外法兰和第二外法兰之间。
S502：将第一料板的两端分别与对应的第一外法兰和第二外法兰点焊，且点焊的同时将第一料板卷筒成型为第一段风管。
S503：将第一料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接。
S504：将用于成型与第一段风管相连的第二段风管的第二料板放于第二段风管两端的第二外法兰和第三外法兰之间。
S505：将第二料板的两端分别与对应的第二外法兰和第三外法兰点焊，且点焊的同时将第二料板卷筒成型为第二段风管。
S506：将第二料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接。
S507：将第一段风管与第二段风管之间的环缝焊接。
S508：重复上述步骤S504-S507，直至所有料板70焊接完成。
本发明中“将下料后得到的各块料板70进行成形组焊”的方式，由于借助已经定位固定于坐标架60上的内法兰和外法兰50的作用，故而料板70成形焊接至坐标架60上时不仅操作简单且不易变形，进而解决焊接应力使风管变形的技术问题，并对工人的技术水平要求低。
优选地，进行步骤S502时，第一料板的两端分别夹在第一外法兰和第一内法兰、第二外法兰和第二内法兰之间，以便第一料板更好的成型及限位；且进行步骤S505时，第二料板的两端分别夹在第二外法兰和第二内法兰、第三外法兰和第三内法兰之间，以便第二料板更好的成型及限位。将料板70进行成形组焊时，料板70卷筒并套装于该外法兰50内的内法兰上，以对料板70进行支承以利于料板70的卷筒成型及限位，通过在各外法兰50内堪设内法兰，外法兰50用于对料板70进行成型和定位，内法兰用于在料板70定位、成型过程中对料板70提供支撑以方便焊接，并防止料板70变形。
优选地，进行步骤S50时，通惰性气体进行焊接保护。惰性气体为CO2气体。
优选地，进行步骤S50时，使各段风管的纵缝相互错开位置，不仅使焊接线能量小、效率高，还能有效防止应力集中引起的焊接变形。
优选地，步骤S508后还包括步骤S509：将各段风管的内表面和外表面打磨光滑，增强风管内、外表面的美观度。
可选地，如图8所示，拆除各内法兰、外法兰50及坐标架60后得到待制作的风管10具体包括以下步骤：
拆除各内法兰和外法兰50。
对纵缝的两侧进行敲打整形以使纵缝两侧的直线圆滑过渡，并对环缝的两侧进行敲打整形以使环缝两侧的环线圆滑过渡。
拆除坐标架60。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异形金属风管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：根据设计图纸在三维软件中建立待制作的风管(10)的风管模型(20)，并将风管模型(20)进行分段；
S20：在三维软件中建立坐标系(30)得到各分段截面(201)的坐标，并根据各分段截面(201)的坐标制作各分段截面(201)的内法兰和外法兰(50)；
S30：模拟建立的坐标系(30)制作坐标架(60)，并根据外法兰(50)对应的分段截面(201)的坐标将外法兰(50)定位固定至坐标架(60)上；
S40：采用人工定位蒙覆法得到各段风管的展开图形后下料，或使用三维软件自动将各段风管模型(20)展开后下料；
S50：将各所述内法兰堪固在对应的所述外法兰(50)内后再将下料后得到的各块料板(70)进行成形组焊，且组焊完成后拆除各内法兰、外法兰(50)及坐标架(60)以得到待制作的风管(10)。
2.根据权利要求1所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
在步骤S10中，将风管模型(20)进行分段时考虑风管模型(20)的弯曲半径、风管模型(20)的尺寸大小、风管模型(20)的材料、壁厚及风管模型(20)的外形。
3.根据权利要求1所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
在步骤S20中，根据风管模型(20)的立面投影建立平面二维坐标系(30)，以得到各分段截面(201)在二维坐标系(30)中的X、Y轴坐标及X、Y轴之间的角度参数，再根据各分段截面(201)的X、Y轴坐标及角度参数下料制作各分段截面(201)的内法兰和外法兰(50)，并将内法兰堪固在对应的外法兰(50)内。
4.根据权利要求3所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
将内法兰堪固在对应的外法兰(50)内后，再在各外法兰(50)端面上建立坐标系(30)以标记出与外法兰(50)对应的分段截面(201)的X、Y轴位置。
5.根据权利要求3所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
在步骤S30中，模拟三维软件中的平面二维坐标系(30)制作立面投影呈L型的坐标架(60)，再根据各外法兰(50)的X、Y轴坐标及角度参数将各外法兰(50)定位固定至坐标架(60)上。
6.根据权利要求1所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，步骤S40中，人工定位蒙覆法具体包括以下步骤：
采用牛皮纸围覆在任意相邻两块外法兰(50)之间，以模拟该两块外法兰(50)之间的风管段的外壁形状；
分别沿两块外法兰(50)内的内法兰的截面形状在牛皮纸上划线；
沿划线将牛皮纸裁剪即得到该风管段的展开图形；
依次重复进行上述步骤直至得到所有风管段的展开图形。
7.根据权利要求1所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
在步骤S40中，利用三维软件自带的钣金功能将各段风管模型(20)自动展开。
8.根据权利要求1所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，步骤S50中，将下料后得到的各块料板(70)进行成形组焊具体包括以下步骤：
S501：将用于成型第一段风管的第一料板放于第一段风管两端的第一外法兰和第二外法兰之间；
S502：将第一料板的两端分别与对应的第一外法兰和第二外法兰点焊，且点焊的同时将第一料板卷筒成型为第一段风管；
S503：将第一料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接；
S504：将用于成型与第一段风管相连的第二段风管的第二料板放于第二段风管两端的第二外法兰和第三外法兰之间；
S505：将第二料板的两端分别与对应的第二外法兰和第三外法兰点焊，且点焊的同时将第二料板卷筒成型为第二段风管；
S506：将第二料板卷筒成型后两连接端之间的纵缝焊接；
S507：将第一段风管与第二段风管之间的环缝焊接；
S508：重复上述步骤S504-S507，直至所有料板(70)焊接完成。
9.根据权利要求8所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，
进行步骤S502时，第一料板的两端分别夹在第一外法兰和第一内法兰、第二外法兰和第二内法兰之间，以便第一料板更好的成型及限位；
进行步骤S505时，第二料板的两端分别夹在第二外法兰和第二内法兰、第三外法兰和第三内法兰之间，以便第二料板更好的成型及限位；
进行步骤S50时，通惰性气体进行焊接保护；
进行步骤S50时，使各段风管的纵缝相互错开位置；
步骤S508后还包括步骤S509：将各段风管的内表面和外表面打磨光滑。
10.根据权利要求8所述的异形金属风管的制作方法，其特征在于，拆除各内法兰、外法兰(50)及坐标架(60)后得到待制作的风管(10)具体包括以下步骤：
拆除各内法兰和外法兰(50)；
对纵缝的两侧进行敲打整形以使纵缝两侧的直线圆滑过渡，并对环缝的两侧进行敲打整形以使环缝两侧的环线圆滑过渡；
拆除坐标架(60)。
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