一种用于过流面平置钢岔管通过三维建模获取精确制作工艺图的方法技术

本发明专利技术属于水工金属结构制造技术领域，具体涉及一种用于过流面平置钢岔管通过三维建模获取精确制作工艺图的方法。本发明专利技术依照本发明专利技术方法得到岔管各管节的精确制造工艺图，根据钢板材料规格进行合理排料、编制材料计划订购。钢板到货后先加工好钢板的拼接缝，点焊成整节板材放置在数控切割机下料平台上，对应节段展开图输入数控切割机控制程序即可进行划线、切割下料、坡口加工工序。本发明专利技术专利，在钢岔管三维建模、展开放样时，充分考虑制造工艺需求，将节间错缝、刻压侧母线、提取滚压线坐标表等完整参数提供到工艺图上，为制造工序提供直接指导和标准找正线，方便了后续工序作业、保证了制造时的质量控制更容易实现，从而具有创新性和实用意义。创新性和实用意义。创新性和实用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于过流面平置钢岔管通过三维建模获取精确制作工艺图的方法


[0001]本专利技术属于水工金属结构制造
，具体涉及一种用于过流面平置钢岔管通过三维建模获取精确制作工艺图的方法。

技术介绍

[0002]传统的钢岔管是将主管、分岔支管的轴线设置在同一个平面上。因为主管内径大于支管内径，为实现水流的流畅通行接口处设置成一个共切的球面，球面直径一般又大于主管内径，这样岔管接口处就形成一圈大尺寸的环形坑。机组停运检修时岔管内底面会形成积液池，不利于管道内的排水，在潮湿的环境下容易造成管壁的锈蚀，影响正常的使用寿命。
[0003]过流面平置钢岔管是一种新型结构。其突出的特点是：将过流底面设置在同一个平面上，安装时底面倾斜布置，能够有效避免管内的积水，是排水过程更顺畅，因此近年来得到广泛地推广应用。
[0004]过流面平置钢岔管与轴线平置钢岔管(传统钢岔管)同属于滚压成型的板金类结构件，制作工序基本相同。即通过：放样展开、切割下料、卷板机卷弧、瓦片组圆、整体组拼、接缝焊接成型。其中放样展开图的精确性直接影响钢岔管组拼时间隙的大小和制造质量。是制造过程中的难点重点所在。对于轴线平置的传统钢岔管，制造工艺十分成熟，已有多种软件满足其展开放样生成制造图的操作方法。具体示例如下：
[0005]案例1，专利技术专利ZL201510212604.7提出了一种基于Autodesk inventor软件三维建模展开钢岔管、蜗壳及肘管生成放样坐标的操作方法。通过：
①
建立二维草图
→②/>建立三维曲面
→③
修剪
→④
加厚
→⑤
展开
→⑥
提取放样坐标等步骤完成操作。其中
①
至
⑤
项是软件的基本操作方法，创造新点在于：通过展开状态下，在轮廓边缘线布置小工艺孔，在工程图环境下完成工艺孔坐标提取并列表表达。
[0006]利用Autodesk inventor软件三维建模展开钢岔管和其它钣金类零件，展开系数的设置十分重要，如果不进行调整在默认状态下得到的展开图误差较大，甚至造成成型零件与设计图纸尺寸不符等严重问题。另外，相邻管节展开放样时必须错开纵缝位置，不允许出现十字焊缝。单节管子周长方向分成N个瓦片组合成整圆时，避免在轴线的水平、垂直位置设置纵向焊缝。所述专利技术专利恰是以岔管轴线的水平面上放样生成1/2的展开图。因此，其图形在制作阶段还需要进行分缝处理，才能应用于生产过程。
[0007]案例2，专利技术专利申请CN102853193A公布了《一种平底钢岔管及其制造方法》，所述平底钢岔管也是采用过流底面平置布局，其主要特征是：在主管与俩支管之间设置有腰梁，在俩支管之间设置有月牙肋，是一种三梁钢岔管和月牙肋钢岔管的组合体。其
技术实现思路
：是提出了主管、左右支管、腰梁、月牙肋各零件相关参数及相贯线的计算公式，通过公式计算获得展开时的各个坐标点，“对于复杂的空间曲线，给出曲线上的点坐标，划线时将点相连即可”得到展开图。这种方法统称为公式计算法。
[0008]公式计算法纷繁复杂、容易出错，且以有限个坐标点绘制曲线精度有限。现代制造技术普遍采用数控切割机下料，控制程序与CAD图形对接、支持图形直接输入下料。因此上述方法缺乏实用性。
[0009]案例3，专利技术申请《一种基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法》公布了一种同类型钢岔管的设计方法。所述申请是采用CATIA一款专业设计软件进行管体的展开、绘制施工图。该软件在飞机设计制造领域应用广泛，在钢结构制造行业很少使用。另外，按照通常惯例：设计单位仅提供钢岔管的结构体型图，展开放样图属于制造工艺图，需要制造厂家独立绘制。额外要求设计单位提供属于技术服务，会增加技术服务费。
[0010]现有技术采用的展开放样方法有：作图法、数学公式计算法、编制软件程序法、3D软件建模展开法等，使用软件的种类繁杂。其中三维建模展开法已成为发展趋势，正处于完善成熟阶段。过流面平置钢岔管是一种新型结构。目前，尚没有形成一种普遍认可的、基于常用软件的建模展开方法。

技术实现思路

[0011]为解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种用于过流面平置钢岔管通过三维建模获取精确制作工艺图的方法：
[0012]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：1.一种过流面平置钢岔管建模展开精确制造工艺图的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0013]S01：运用Autodesk inventor软件建立二维草图：打开Autodesk inventor软件，新建第一文件Standard.ipt进入创建零件环境，在xy平面上绘制钢岔管设计图中的俯视图，画出主管、左右椎管、支管的轴线长度及位置；不同管节设置成不同的线型，同轴线使用“共线”命令约束。完成二维草图后保存，作为基础视图使用；
[0014]打开“三维模型”菜单，点击“平面”选项卡下拉菜单中“平面绕边旋转角度”按钮，选择XY平面饶主管在俯视图中的轴线旋转90度，得到主管的纵向垂直面，命名为主管竖面；在该平面上新建二维草图，投影主管的轴线，作为中经的下母线使用；以下母线两端作垂直构造线，长度取主管内径加壁厚(φ+δ)/2，用中心线连接构造线上方两端点，得到主管的真正轴线；完成二维草图后退出保存；
[0015]重复上述操作，分别绘制出左右椎管、支管在纵向垂直平面的真正轴线；
[0016]S02:建立各管节三维曲面：再次打开“三维模型”菜单，点击创建版块的“旋转”命令，选择输出曲面，以主管下母线为截面轮廓、主管轴线为旋转轴，生成主管曲面；
[0017]重复上述操作，可以得出左右椎管、支管曲面；
[0018]S03:延伸修剪形成岔管相贯曲面：在“三维模型”菜单上，点击“平面”选项卡下拉菜单中“从平面偏移”按钮，选择主管竖面分别偏移月牙肋厚度的
±
1/2距离，得到左右两个平面；点击曲面版块的“修剪”命令，以左右平面为修剪工具分别修建左右椎管，删除多余部分曲面；
[0019]重复修剪命令，分别以主管与左右椎管、左右椎管与左右支管相邻节互为修剪工具，剪切删除多余曲面。点击绘图区右上侧“动态自由观察”按钮，检查曲面封闭情况，发现空缺时选择曲面版块的“延伸”命令，点击需要延长的曲面边、延伸到需要闭合的曲面；延伸与修剪命令交替应用，即可得到完整的岔管相贯三维曲面；完成后进行保存，作为模板图形
使用；
[0020]S04:各管节加厚形成三维模型：
[0021]a.主管三维模型：打开上述“模板图形”，另存为主管零件；隐藏其它管节曲面；在“三维模型”菜单上，点击“修改版块”的“加厚/偏移”命令，选择主管曲面，双向加厚管壁厚度δmm，点击“应用”“确定”按钮，生成三维模型；
[0022]b.左椎管三维模型：打开“模板图形”，另存为左椎管零件；隐藏其它管节曲面；在“三维模型”菜单上，点击“修改版块”的“加厚/偏移”命令，选择左椎管曲面，双向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过流面平置钢岔管建模展开精确制造工艺图的方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：运用Autodesk inventor软件建立二维草图：打开Autodesk inventor软件，新建第一文件Standard.ipt进入创建零件环境，在xy平面上绘制钢岔管设计图中的俯视图，画出主管、左右椎管、支管的轴线长度及位置；不同管节设置成不同的线型，同轴线使用“共线”命令约束。完成二维草图后保存，作为基础视图使用；打开“三维模型”菜单，点击“平面”选项卡下拉菜单中“平面绕边旋转角度”按钮，选择XY平面饶主管在俯视图中的轴线旋转90度，得到主管的纵向垂直面，命名为主管竖面；在该平面上新建二维草图，投影主管的轴线，作为中经的下母线使用；以下母线两端作垂直构造线，长度取主管内径加壁厚(φ+δ)/2，用中心线连接构造线上方两端点，得到主管的真正轴线；完成二维草图后退出保存；重复上述操作，分别绘制出左右椎管、支管在纵向垂直平面的真正轴线；S02:建立各管节三维曲面：再次打开“三维模型”菜单，点击创建版块的“旋转”命令，选择输出曲面，以主管下母线为截面轮廓、主管轴线为旋转轴，生成主管曲面；重复上述操作，可以得出左右椎管、支管曲面；S03:延伸修剪形成岔管相贯曲面：在“三维模型”菜单上，点击“平面”选项卡下拉菜单中“从平面偏移”按钮，选择主管竖面分别偏移月牙肋厚度的
±
1/2距离，得到左右两个平面；点击曲面版块的“修剪”命令，以左右平面为修剪工具分别修建左右椎管，删除多余部分曲面；重复修剪命令，分别以主管与左右椎管、左右椎管与左右支管相邻节互为修剪工具，剪切删除多余曲面。点击绘图区右上侧“动态自由观察”按钮，检查曲面封闭情况，发现空缺时选择曲面版块的“延伸”命令，点击需要延长的曲面边、延伸到需要闭合的曲面；延伸与修剪命令交替应用，即可得到完整的岔管相贯三维曲面；完成后进行保存，作为模板图形使用；S04:各管节加厚形成三维模型：a.主管三维模型：打开上述“模板图形”，另存为主管零件；隐藏其它管节曲面；在“三维模型”菜单上，点击“修改版块”的“加厚/偏移”命令，选择主管曲面，双向加厚管壁厚度δmm，点击“应用”“确定”按钮，生成三维模型；b.左椎管三维模型：打开“模板图形”，另存为左椎管零件；隐藏其它管节曲面；在“三维模型”菜单上，点击“修改版块”的“加厚/偏移”命令，选择左椎管曲面，双向加厚管壁厚度δmm，点击“应用”“确定”按钮，生成三维模型；c.重复上述操作，分别得到其它管节零件的模型：曲面加厚时需要说明的问题：因为岔管曲面是以主管内径加壁厚(φ+δ)/2mm尺寸建模，保持岔管各管节过流面平置；当左右支管壁厚t与主管壁厚δ不一致时采取两次加厚：第一次加厚到内径位置，偏移δ/2距离，第二次加厚到支管外径位置，偏移(t
‑
δ/2)距离，选着“求和”选项两次完成单节管壁厚度；S05:各管节分缝位置、刻压上下左右侧母线：a.主管分缝位置、刻压上下左右侧母线：根据制造规范规定，相邻管节的纵缝必须错开一定距离，不允许出现十字焊缝；因此，岔管放样时必须考虑错缝位置，习惯的分缝原则是顺水流方向在纵向垂直面左右摆动；根
据上邻节分缝位置，主管分缝位置确定在顺水流方向看左侧水平面上45
°
角度；后续相邻左右椎管分缝位置在右上方45
°
，左右支管分缝位置在左上方45
°
；b.其它管节分缝位置、刻压上下左右侧母线同理，左右椎管、支管的分缝、刻压上下左右侧母线，与主管的操作基本相同，参照上述步骤“1)至3)”步骤即可完成；S06:岔管各管节装配检验新建一个Weldment.iam装配图文件，命名为岔管装配图；将岔管各节三维模型调入，按原始坐标系将各平面对齐，即能组装成一个完整的岔管；根据设计图坡口形式，开出对应边坡口，旋转观察节间缝隙贴合情况，发现错误时回溯“S01至S05”流程进行更正，三维模型保存后装配图自动更新；以装配后的实际状态完成各节段零件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊生，周伟鹏，王万强，李红荣，李苗苗，
申请(专利权)人：中国水利水电第十一工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：