一种BIM+CAM在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用制造技术

一种BIM+CAM在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用，涉及钢构件加工技术领域，包括深化设计、构件制作阶段和构件运输阶段；本发明专利技术实用性强，使用起来非常的方便，不但可以使用BIM+CAM方法设计计算空间异形曲面钢结构，使得钢架构加工符合设计要求，而且降低空间异形曲面钢结构在后期运输中产生形变的纪律，便于后期施工。于后期施工。于后期施工。

【技术实现步骤摘要】
一种BIM+CAM在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用


[0001]本专利技术属于钢构件加工
，尤其涉及一种BIM+CAM在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用。

技术介绍

[0002]在工程建筑体系中，钢结构占据着很重要的地位，目前大部分的钢结构都是采用常规的箱、梁、柱以及其它的钢构件设计完成后，在工厂车间内加工完成，然后用于现场安装就可基本满足使用要求；但是对于一些特殊的建筑来说，如某工程建筑体型新颖，呈类圆、非线性、双曲面、大拇指形状，整体外框架为钢结构，钢结构设计复杂多变，外框圆柱作为造型和传力的载体，设计规格为D1000*50，沿高度方向为弧形布置，空间角度各异安装难度极大；主楼结构的南侧边庭结构，主体为弧形箱型构件和弧形组合水平桁架等组成，整体外形为向内靠拢，结构高度高，跨度大，安装过程中结构易产生变形失稳，同时该工程钢结构曲形设计部位复杂，异形构件数量多，门头结构为空间弯扭曲面拱形结构形式，通过板式结构形成封闭式箱体构造，边庭底部设置两条空间曲型坡道，坡道由中间箱型结构和两侧梯型结构组成，造型控制难度大，钢结构顶部设置双层内外不规则球形穹顶，净高 85m，最大跨度 33m，整体变形控制要求高。
[0003]该工程主体结构南侧和北侧各分布一座钢拱桥门头拱桥结构，为空间异型曲面拱形结构形式，所有板式结构均为空间弯扭，这种弯扭构件截面随着高度的增加在逐渐变宽；在边庭结构范围内，设置一条蛇形坡道，结构主体也由多个箱型和梯形式弯扭构件组成，这些空间弯扭结构的曲型构件加工制作有很大的难度，单独开模成本巨大，而且这些异形钢结构运输不便，运输时产生形变后难以按安装，影响后续施工。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种BIM+CAM 在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用，通过将BIM+CAM技术应用于钢结构加工中，使得钢构件的加工精度得到保证。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下所述的技术方案：一种BIM+CAM 在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用，包括以下步骤：S1、深化设计根据钢结构构件的特点用使用BIM 技术建立精准三维模型，然后根据模型数据分析及现场安装的实际条件，将空间异形弯扭结构的加工及安装进行分段划分；针对曲形构件在 BIM 软件中进行二次深化设计，构件深化模型，深化模型包括外形及内部构造详细的定位和零件形式，通过软件反复进行尺寸校核，部分弯扭构件采用犀牛、CAD 等软件进行再次建模确保构件的精确性；S2、构件制作阶段根据 Fastcam 下料单，使用专用加工装置进行弯扭构件的壁板加工成型；壁板加
工成型后，曲面钢箱梁节段组装根据 BIM 三维模型进行分段模拟安装，明确组装工艺流程，提高组装精度，确保曲型构件加工的精确性；针对弯扭构件加工过程，在BIM 三维模型具体展示施工工艺重点部位控制措施，以确保车间构件加工及安装精度与坡口方向等；S3、构件运输阶段针对弯扭钢构件，利用 BIM 技术模拟运输形式，提前制定固定装置及运输方案，确保途中构件的稳定性，保证构件精度。
[0006]进一步的，在步骤S2中，所述的专用加工装置包括冲压机、支撑台、下压板、上压板、塑形装置、定位装置、限位装置、固定板和限位装置，支撑台一端与冲压机相连接，支撑台设置在冲压机连杆的正下方，支撑台上方设有下压板，冲压机连杆的下端设有上压板，下压板的上方和上压板的下方上均设有塑形装置，各塑形装置上均设有定位装置，支撑台侧面设有固定板，固定板上设有限位装置。
[0007]所述下压板的下部面与支撑台的上部面相连接，下压板的上部面均匀且平行分布若干下插口，各下插口结构相同，各下插口的内壁上均匀且平行分布有下环形槽，各下环形槽结构相同，各下插口的一端均设有下填充孔，下填充孔贯穿下压板的侧面与下插口的内壁面，各下填充孔内均设有密封塞，各下填充孔的上方均设有下固定孔，下固定孔设置在下插口的两端，下插口两端的下固定孔对称设置，下固定孔贯穿下压板的侧面与下插口的内壁面，两对应的下固定孔内设有固定栓，固定栓穿过两下固定孔。
[0008]所述上压板的上部面与冲压机连杆的下端相连接，上压板的下部面均匀且平行分布若干上插口，各上插口结构相同，各上插口的内壁上均匀且平行分布有上环形槽，各上环形槽结构相同，各上插口的一端均设有上填充孔，上填充孔贯穿上压板的侧面与上插口的内壁面，各上填充孔内均设有密封塞，各上填充孔的上方均设有上固定孔，上固定孔设置在上插口的两端，上插口两端的上固定孔对称设置，上固定孔贯穿上压板的侧面与上插口的内壁面，两对应的上固定孔内设有固定栓，固定栓穿过两上固定孔。
[0009]所述塑形装置由压模板、连接块和连接板构成，压模板一侧对称设有两个结构相同的连接块，两连接块上均设有卡槽，两连接块一端与压模板相连接，两连接块的另一端设有连接板，连接板与压模板平行设置，两连接块之间的压模板上设有穿孔，穿孔贯穿压模板，穿孔上设有滑槽，穿孔的侧面与滑槽的内壁向连通，穿孔上设有定位装置，定位装置由连接轴、定位环和定位翅片构成，连接轴的下端设置在穿孔内，连接轴在穿孔内一端的侧面设有定位环，定位环侧内壁与连接轴的侧面相连接，定位环设置在滑槽内，连接轴另一端设置在两连接块之间，连接轴在两连接块之间一端的侧面设有至少两个定位翅片，两定位翅片结构相同，定位翅片的一端与连接轴的侧面相连接，对应的两定位翅片的设置在同一水平面上，两侧定位翅片之间设有定位槽，定位槽轴向贯穿连接轴。
[0010]所述固定板一侧与支撑台的侧面相连接，固定板的上部面设有T型槽，T型槽内设有两个限位装置，限位装置由丝杠、卡环、卡块和固定环构成，丝杠下端设置在T型槽内，丝杠下底面设有卡块，卡块的上部面与丝杠的下底面相连接，卡块的上方设有固定环，固定环的内壁设有内螺纹，固定环的内螺纹与丝杠的外螺纹相互螺纹连接，固定环设置在固定板上方，丝杠的上端设有卡环，卡环套在丝杠上，卡环与丝杠之间通过轴承连接，轴承的外侧面与卡环的内壁面相连接，轴承的内壁面与丝杠的侧面相连接，卡环的侧面环形设有固定
槽。
[0011]进一步的，在步骤S3中，所述的固定装置包括底板、第一夹板、第二夹板、固定杆、伸缩杆、限位板、紧固装置和气囊，底板为长方形结构，底板的两侧对称设有第一夹板和第二夹板，第一夹板的一侧面与底板的一侧面铰接，第二夹板的一侧面与底板的另一侧面铰接，底板上方设有伸缩杆和紧固装置，第一夹板和第二夹板上均设有固定杆、限位板和气囊。
[0012]所述底板上部面一侧设有两个固定螺栓，底板上部面另一侧设有两个固定螺栓，底板两侧的固定螺栓对称设置，底板两侧的固定螺栓上均设有紧固装置，底板两侧的固定螺栓之间对称设有第一限位槽和第二限位槽，第一限位槽和第二限位槽之间均匀分布有伸缩杆，紧固装置由滑板和挡板构成，滑板上对称设有两个限位孔，两限位孔均贯穿滑板的上部面与下部面，滑板上部面的一侧设有挡板，挡板与滑板呈L型设置，挡板的下部面与滑板的上部面相连接。
[0013]所述第一夹板上部面均匀分布有连接孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BIM+CAM 在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用，其特征在于，包括以下步骤：S1、深化设计根据钢结构构件的特点用使用BIM 技术建立精准三维模型，然后根据模型数据分析及现场安装的实际条件，将空间异形弯扭结构的加工及安装进行分段划分；针对曲形构件在 BIM 软件中进行二次深化设计，构件深化模型，深化模型包括外形及内部构造详细的定位和零件形式，通过软件反复进行尺寸校核，部分弯扭构件采用犀牛、CAD 等软件进行再次建模确保构件的精确性；S2、构件制作阶段根据 Fastcam 下料单，使用专用加工装置进行弯扭构件的壁板加工成型；壁板加工成型后，曲面钢箱梁节段组装根据 BIM 三维模型进行分段模拟安装，明确组装工艺流程，提高组装精度，确保曲型构件加工的精确性；针对弯扭构件加工过程，在BIM 三维模型具体展示施工工艺重点部位控制措施，以确保车间构件加工及安装精度与坡口方向等；S3、构件运输阶段针对弯扭钢构件，利用 BIM 技术模拟运输形式，提前制定固定装置及运输方案，确保途中构件的稳定性，保证构件精度。2.根据权利要求1中所述的BIM+CAM 在空间异形曲面钢结构数字化加工中的应用，其特征在于，在步骤S2中，所述的专用加工装置包括冲压机（1）、支撑台（2）、下压板（5）、上压板（6）、塑形装置、定位装置、限位装置、固定板（3）和限位装置，支撑台（2）一端与冲压机（1）相连接，支撑台（2）设置在冲压机（1）连杆的正下方，支撑台（2）上方设有下压板（5），冲压机（1）连杆的下端设有上压板（6），下压板（5）的上方和上压板（6）的下方上均设有塑形装置，各塑形装置上均设有定位装置，支撑台（2）侧面设有固定板（3），固定板（3）上设有限位装置。3.根据权利要求2所述的空间异形曲面钢结构BIM+CAM数字化加工中的应用，其特征在于，所述下压板（5）的下部面与支撑台（2）的上部面相连接，下压板（5）的上部面均匀且平行分布若干下插口（9），各下插口（9）结构相同，各下插口（9）的内壁上均匀且平行分布有下环形槽（12），各下环形槽（12）结构相同，各下插口（9）的一端均设有下填充孔（10），下填充孔（10）贯穿下压板（5）的侧面与下插口（9）的内壁面，各下填充孔（10）内均设有密封塞（8），各下填充孔（10）的上方均设有下固定孔（11），下固定孔（11）设置在下插口（9）的两端，下插口（9）两端的下固定孔（11）对称设置，下固定孔（11）贯穿下压板（5）的侧面与下插口（9）的内壁面，两对应的下固定孔（11）内设有固定栓（7），固定栓（7）穿过两下固定孔（11）。4.根据权利要求2所述的空间异形曲面钢结构BIM+CAM数字化加工中的应用，其特征在于，所述上压板（6）的上部面与冲压机（1）连杆的下端相连接，上压板（6）的下部面均匀且平行分布若干上插口（13），各上插口（13）结构相同，各上插口（13）的内壁上均匀且平行分布有上环形槽（16），各上环形槽（16）结构相同，各上插口（13）的一端均设有上填充孔（14），上填充孔（14）贯穿上压板（6）的侧面与上插口（13）的内壁面，各上填充孔（14）内均设有密封塞（8），各上填充孔（14）的上方均设有上固定孔（15），上固定孔（15）设置在上插口（13）的两端，上插口（13）两端的上固定孔（15）对称设置，上固定孔（15）贯穿上压板（6）的侧面与上插
口（13）的内壁面，两对应的上固定孔（15）内设有固定栓（7），固定栓（7）穿过两上固定孔（15）。5.根据权利要求2所述的空间异形曲面钢结构BIM+CAM数字化加工中的应用，其特征在于，所述塑形装置由压模板（17）、连接块（18）和连接板（19）构成，压模板（17）一侧对称设有两个结构相同的连接块（18），两连接块（18）上均设有卡槽（20），两连接块（18）一端与压模板（17）相连接，两连接块（18）的另一端设有连接板（19），连接板（19）与压模板（17）平行设置，两连接块（18）之间的压模板（17）上设有穿孔（21），穿孔（21）贯穿压模板（17），穿孔（21）上设有滑槽（22），穿孔（21）的侧面与滑槽（22）的内壁向连通，穿孔（21）上设有定位装置，定位装置由连接轴（23）、定位环（24）和定位翅片（26）构成，连接轴（23）的下端设置在穿孔（21）内，连接轴（23）在穿孔（21）内一端的侧面设有定位环（24），定位环（24）侧内壁与连接轴（23）的侧面相连接，定位环（24）设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志，李萌，陈贺，马逸群，赵双全，刘小杰，董佳节，费恺，
申请(专利权)人：北京亚泰智博科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：