CN107378407B - 一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,包括步骤如下,步骤一:先采用Creo软件对圆管钢构件进行三维全真建模;步骤二:将三维全真模型进行放样展开;步骤三:将1:1平面图导入Sinocam软件中编制切割程序,得到钢板切割程序文件;步骤四:根据切割程序文件,利用全自动切割机床进行准确下料;步骤五:再把钢板放置在卷板机上卷制成型;步骤六:对卷制成型的圆管钢构件进行合口和纵缝焊接;步骤七:将焊接好的圆管钢构件放置在卷板机上进行复圆处理;步骤八:对圆管钢构件长度余量进行切割,切割端位于相贯口一端的对侧。本发明解决了传统的加工方法材料消耗量大、切割质量和精度难以保证以及生产效率低的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于钢构件制作领域,涉及一种大截面相贯圆管钢构件及其制作方法。
背景技术
现在对普通的相贯圆管大多采用相贯线切割机进行加工,这种方法尤其适用于成品圆管的相贯口切割。但是,对于大截面圆管相贯切割,切割下来的材料为弧形,很难再次利用,导致材料损耗较大,且切割时构件需要在大型胎架上转动,切割质量及精度难以保证。另外,传统的钢板通常采用对称的三辊卷板机进行卷制,下料时需要预加一段剩余直边,留待钢板卷制成型后进行切除,也导致了材料损耗加大,且增加了施工工序,降低了生产效率。
发明内容
本发明目的是提供一种大截面相贯圆管钢构件及其制作方法,要解决传统的加工方法材料消耗量大、切割质量和精度难以保证以及生产效率低的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,包括步骤如下。
步骤一:先采用Creo软件对圆管钢构件进行三维全真建模;建模时三维全真模型的直径D模等于圆管钢构件的实际中径即:
D模=D实外-t板厚,其中D实外为圆管钢构件的外径,t板厚为圆管钢构件的壁厚;
三维全真模型的长度L模为实际圆管钢构件长度加10~15mm余量。
步骤二:将三维全真模型进行放样展开,其中三维全真模型上展开线的起始开口设置在三维全真模型的相贯端端口的波峰处,导出展开后的1:1的平面图。
步骤三:将1:1的平面图导入Sinocam软件中编制切割程序,得到切割程序文件。
步骤四:在全自动切割机床放置待切割的钢板,根据切割程序文件,调整待切割的钢板位置,并利用全自动切割机床沿着切割线进行准确下料,得到切割完成的钢板。
步骤五:把切割完成的钢板放置在卷板机上卷制成型。
步骤六:对卷制成型的圆管钢构件进行合口和纵缝焊接。
步骤七:将焊接好的圆管钢构件放置在卷板机上进行复圆处理。
步骤八:对复圆处理后的圆管钢构件的长度余量进行切割,切割端位于相贯端的对侧。
优选的,步骤二中展开线沿圆管钢构件的三维全真模型轴向通长设置,展开线的撕裂口宽度为0.1mm~0.5mm。
优选的,步骤二中三维全真模型进行放样展开的具体操作为:设置好撕裂口后,选择圆管钢构件的三维全真模型作为需要展开的面组,并选择撕裂口上的一个点作为基准固定点不动,点击面组展开命令。
优选的,步骤三中编制切割程序时,把1:1的平面图放置在相应规格的钢板上,设置割嘴型号、切割速度、起弧点、切割补偿值和气体压力值。
优选的,步骤五中的卷板机为对称式三辊卷板机或者不对称三辊卷板机或者四辊卷板机。
优选的,步骤六中进行合口和纵缝焊接具体方法为:当卷制成型的圆管钢构件两侧边合口时,将合口处的缝隙进行点焊,焊点每隔800m ~1200mm设置一个,每处焊缝长度不小于50mm;点焊完成后对合口处的缝隙进行焊接,焊缝余高不大于2mm。
优选的,步骤六中纵缝焊接采用在卷制成型的圆管钢构件的自动焊接中心或在专用自动焊接胎架上进行,卷制成型的圆管钢构件内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接。
优选的,步骤七中焊接好的圆管钢构件的复圆处理在纵缝焊接完成24小时后进行,具体方法为:将焊接好的圆管钢构件置于卷板机上反复进行滚压,消除剩余直边,并利用弧形样板靠模检查焊接好的圆管钢构件的圆度,弧形样板靠模采用计算机放样、全自动数控切割机下料。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明利用Creo三维建模软件以及三辊卷板机改良卷制工艺进行相贯圆管的制作,节省了钢板材料,减少了施工工序,提高了施工质量及效率,技术可靠,经济合理。
2、本发明中利用切割程序文件对应放置在待切割的钢板上,做为钢板的切割模型,使钢板切割更精确,并且切割掉的部分能最大限度的二次利用,从源头上节约了钢板材料,提高材料使用率,减少材料损耗,使得制造成本降低。
3、本发明中大截面相贯圆管钢构件的施工方法,减少了采购昂贵的相贯切割机成本,且制作方法成熟可靠,可广泛推广,且在钢板卷制时节省了剩余直边的钢板材料,提高了材料利用率。
6、本发明将三维建模软件、数控编程软件有机结合到钢结构制造工艺中,切实解决了施工中的难题,提高了施工精度与效率,节约了成本,为后续其他工艺的解决提供了参考,如天圆地方构件的制作,拓宽了解决问题思路,增加了解决问题的方法。
7、本发明中的方法与传统的制作方法相比,减少了施工工序,提高了施工效率与质量。
8、本发明将部分车间的作业搬至办公室,在电脑上完成,使得作业更加规范化、标准化、精细化,同时将将理论与实际统一,软件与施工结合,从源头节约了材料,减少了施工工序,保证了施工的效率及质量,为后续更复杂的构件制作提供了解决思路与方法。
9、在钢板卷圆时,平板两端各有一段长度由于接触不到上辊而不发生弯曲,称为剩余直边,工艺上将平板开始弯曲的最小力臂叫做理论剩余直边,该段直边的大小与设备结构及其弯曲形式有关,通常为1.5~2.5倍的待卷钢板板厚;传统工艺共有三种方式解决剩余直边的难题,第一,在压力机上用通用模具进行多次压弯成型,缺点是成型质量差、效率低,且需要配备合适的压力机等设备;第二,在三辊卷板机上用专用模具预弯,缺点是需要根据所制圆管直径匹配相应的模板,成本较高;第三,在下料时钢板加长形成工艺头,使剩余直边处于工艺头,用于切割,缺点是产生较大的材料损耗;而本发明卷制时,钢板置于卷板机的上下辊轴之间,当上辊轴下降时,钢板便受到弯矩的作用而发生弯曲变形,由于上下辊轴的转动,通过辊轴与钢板间的摩擦力带动钢板移动,使钢板受压位置连续不断的发生变化,从而形成平滑的曲面,完成卷制成型工作,成型质量好、效率高,解决了传统的统工艺成本较高、成型质量差、效率低以及产生较大的材料损耗的缺陷。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明中步骤一中建立的圆管钢构件三维全真模型示意图。
图2是本发明圆管钢构件的三维全真模型展开时的过程图。
图3是本发明的三维全真模型展开后的平面图置于待切割的钢板上的状态图。
图4是本发明中的切割完成的钢板放在卷板机进行卷制的过程图。
图5是本发明中的对卷制成型圆管钢构件进行合口的过程图。
图6是本发明中对焊接好的圆管钢构件进行复圆处理的过程图。
图7是本发明的步骤七中利用的样板靠模示意图。
附图标记:1—三维全真模型、2—展开线、3—相贯端、4—平面图、5—待切割的钢板、6—切割线、7—切割完成的钢板、8—卷板机、9—卷制成型的圆管钢构件、10—焊接好的圆管钢构件、11—样板靠模。
具体实施方式
本实施例为大截面相贯圆管钢构件的施工方法,先对圆管钢构件进行三维全真建模,再进行放样展开,导出信息,编制切割程序,利用全自动切割机床进行下料,再把钢板放置在卷板机上,采用改进后的工艺进行卷制,最后进行圆管钢构件纵缝焊接并切割余量。
这种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,包括步骤如下。
步骤一:根据结构图纸,先采用Creo软件对圆管钢构件进行三维全真模型1的建模;建立1:1全真的三维全真模型1为了提高放样精度,三维全真模型1的厚度选为t板厚=1mm;三维全真模型1的直径D模等于圆管钢构件的实际中径,即:D模=D实外-t板厚;在实际施工中,钢板卷制时虽然有所延展,但是圆管钢构件在纵缝焊接时,有部分的径向焊接收缩,理论计算结合实际经验,钢板延展与焊缝收缩值大致相当,因此理论钢板宽度可以作为钢板下料的实际宽度;三维全真模型1的长度L模为实际长度加10~15mm余量;预防组装误差进行切割校正及纵缝焊接时的轴向收缩;打开Creo三维建模软件,新建模型,进入零件设计模块,此时软件默认单位为:牛顿、毫米、秒,按照结构图纸,利用软件的拉伸、切割、旋转等功能,精确绘制圆管钢构件(薄壁圆管)。
步骤二:将三维全真模型1进行放样展开,其中三维全真模型1上展开线2的起始开口设置在三维全真模型1的相贯端3端口的波峰处(展开后相贯端3的边缘线为正弦曲线,有波峰和波谷);导出展开后的1:1的平面图4。
步骤三:将1:1的平面图4导入Sinocam软件中编制切割程序,得到切割程序文件,切割程序文件中包括有切割路径、切割后钢板的外形等,切割时,控制割嘴按照这个路线进行切割。
步骤四:在全自动切割机床放置待切割的钢板5,根据切割程序文件,调整待切割的钢板5位置,并利用全自动切割机床沿着切割线6进行准确下料,得到切割完成的钢板7;
步骤五:把切割完成的钢板7放置在卷板机8上卷制成型。
步骤六:对卷制成型的圆管钢构件9进行合口和纵缝焊接;当卷制成型的圆管钢构件9两侧边合口时,将合口处的缝隙进行点焊,焊点每隔1000mm设置一个,每处焊缝长度不小于50mm;点焊完成后对合口处的缝隙进行焊接,焊缝余高不大于2mm。
当然在其他实施例中,焊点的距离可以根据施工环境在800m ~1200mm范围内确定。
步骤七:在纵缝焊接完成24小时后,将焊接好的圆管钢构件10放置在卷板机8上进行复圆处理;将焊接好的圆管钢构件10置于卷板机8上反复进行滚压,消除剩余直边,并利用弧形样板靠模11检查焊接好的圆管钢构件10的圆度,弧形样板靠模11采用计算机放样、全自动数控切割机下料。
步骤八:对复圆处理后的圆管钢构件的长度余量进行切割,切割端位于相贯端3的对侧。
本实施例中,步骤二中展开线2沿圆管钢构件的三维全真模型1轴向通长设置,展开线2的撕裂口宽度为0.1mm~0.5mm。
本实施例中,步骤二中三维全真模型1进行放样展开的具体操作为:设置好撕裂口后,选择圆管钢构件的三维全真模型1作为需要展开的面组,并选择撕裂口上的一个点作为基准固定点不动,点击面组展开命令。
本实施例中,步骤三中编制切割程序时,把1:1的平面图4放置在相应规格的钢板上,设置割嘴型号、切割速度、起弧点、切割补偿值和气体压力值。
本实施例中,步骤五中的卷板机8可以用对称式三辊卷板机也可以用不对称三辊卷板机还可以用四辊卷板机;切割完成的钢板7的卷制如下。
1、卷制设备;钢管加工一般有两种方式,压制和卷制,由于压制对钢板表面有压痕损伤及压制内应力过大,一般均采用卷制成型;常用的卷板机有对称式三辊卷板机、不对称三辊卷板机、四辊卷板机,其中对称式三辊卷板机因结构简单、紧凑、重量轻、操作简便,最为常用。
2、卷制原理;卷制时,钢板置于卷板机的上下辊轴之间,当上辊轴下降时,钢板便受到弯矩的作用而发生弯曲变形,由于上下辊轴的转动,通过辊轴与钢板间的摩擦力带动钢板移动,使钢板受压位置连续不断的发生变化,从而形成平滑的曲面,完成卷制成型工作。
3、钢板卷制;
a)对称三辊卷板机卷制时,对内径为D1的圆管钢构件,卷制曲率半径为D1/2+300mm,卷制后形状如图4所示。
b)卷制成型的圆管钢构件合口时,在图4位置处下压,按照循序渐进原则,每次下压高度50mm,然后进行转动至两端合口,合口后形状如图5所示;两端剩余直边合口时,必须保证合口处平整,合口间隙控制在0~2mm之间,不允许错边等缺陷。
本实施例中,步骤六中纵缝焊接采用在卷制成型的圆管钢构件9的自动焊接中心或在专用自动焊接胎架上进行,卷制成型的圆管钢构件9内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接。
上述工艺,将理论与实际统一,软件与施工结合,从源头节约了材料,减少了施工工序,保证了施工的效率及质量,为后续更复杂的构件制作提供了解决思路与方法。
Claims (6)
1.一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于,包括步骤如下:
步骤一:先采用Creo软件对圆管钢构件进行三维全真建模;建模时三维全真模型(1)的直径D模等于圆管钢构件的实际中径即:
D模=D实外-t板厚,其中D实外为圆管钢构件的外径,t板厚为圆管钢构件的壁厚;
三维全真模型(1)的长度L模为实际圆管钢构件长度加10~15mm余量;
步骤二:将三维全真模型(1)进行放样展开,其中三维全真模型(1)上展开线(2)的起始开口设置在三维全真模型(1)的相贯端(3)端口的波峰处,导出展开后的1:1的平面图(4);展开线(2)沿圆管钢构件的三维全真模型(1)轴向通长设置,展开线(2)的撕裂口宽度为0.1mm~0.5mm;所述三维全真模型(1)进行放样展开的具体操作为:设置好撕裂口后,选择圆管钢构件的三维全真模型(1)作为需要展开的面组,并选择撕裂口上的一个点作为基准固定点不动,点击面组展开命令;
步骤三:将1:1的平面图(4)导入Sinocam软件中编制切割程序,得到切割程序文件;
步骤四:在全自动切割机床放置待切割的钢板(5),根据切割程序文件,调整待切割的钢板(5)位置,并利用全自动切割机床沿着切割线(6)进行准确下料,得到切割完成的钢板(7);
步骤五:把切割完成的钢板(7)放置在卷板机(8)上卷制成型;
步骤六:对卷制成型的圆管钢构件(9)进行合口和纵缝焊接;
步骤七:将焊接好的圆管钢构件(10)放置在卷板机(8)上进行复圆处理 ;
步骤八:对复圆处理后的圆管钢构件的长度余量进行切割,切割端位于相贯端(3)的对侧。
2.根据权利要求1所述的一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于:步骤三中编制切割程序时,把1:1的平面图(4)放置在相应规格的钢板上,设置割嘴型号、切割速度、起弧点、切割补偿值和气体压力值。
3.根据权利要求2所述的一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于:步骤五中的卷板机(8)为对称式三辊卷板机或者不对称三辊卷板机或者四辊卷板机。
4.根据权利要求2所述的一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于:步骤六中进行合口和纵缝焊接具体方法为:当卷制成型的圆管钢构件(9)两侧边合口时,将合口处的缝隙进行点焊,焊点每隔800m ~1200mm设置一个,每处焊缝长度不小于50mm;点焊完成后对合口处的缝隙进行焊接,焊缝余高不大于2mm。
5.根据权利要求4所述的一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于:步骤六中纵缝焊接采用在卷制成型的圆管钢构件(9)的自动焊接中心或在专用自动焊接胎架上进行,卷制成型的圆管钢构件(9)内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接。
6.根据权利要求5所述的一种大截面相贯圆管钢构件的施工方法,其特征在于:步骤七中焊接好的圆管钢构件(10)的复圆处理在纵缝焊接完成24小时后进行,具体方法为:将焊接好的圆管钢构件(10)置于卷板机(8)上反复进行滚压,消除剩余直边,并利用弧形样板靠模检查焊接好的圆管钢构件(10)的圆度,弧形样板靠模采用计算机放样、全自动数控切割机下料。
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