管桁架杆件切割中使用计算机建模的作用
作者: 日期:2018-12-26 15:08:04 人气:
     管桁架是指由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构,管桁架即是指结构中的杆件均为圆管杆件。
  管桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力,应力在截面上均匀分布,因而容易发挥材料的作用,这些特点使得桁架结构用料经济,结构自重小。易于构成各种外形以适应不同的用途,譬如可以做成简支桁架、拱、框架及塔架等,因而桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑,如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中得到了广泛运用。
  大部分桁架结构中的杆件均在节点处采用焊接连接,而在焊接之前,需预先按将要焊接的各杆件焊缝形状进行腹杆及弦杆的下料切割,这就需要对腹杆端头进行相贯线切割及弦杆的开槽切割。由于桁架结构中各杆件与杆件之间是以相贯线型式相交,杆件端头断面形状比较复杂,因此在实际切割加工中一般采用机械自动切割加工和人工手工切割加工两种方法进行加工。
  当采用手工切割时需要预先进行1:1放实样,用模板或样杆按实际相交的角度及相贯线放出实际的断面形状,然后再根据此断面形状进行加工。但是该种方法极不完善,有着众多无法克服的缺点,例如,当某一工程形状较为复杂,像桁架在空间中以波浪或是其他空间曲线形式出现时,杆件及节点众多而又各不相同,在此情况下要做出所有各不相同的杆件及节点的样板就是一项极为庞大及复杂的工作,而且由于样杆制作时的误差,放样划线时的误差、手工切割时产生的误差,都会导致切割出的断面形状与实际所需形状有较大的出入,这样就会导致进行相贯线焊接时的困难及焊接后不能满足质量要求。
  另一种方法是利用数控相贯线切割机进行机械自动切割,但是现在的绝大多数数控切割机都是采用参数化编程系统,,即需要工程技术人员首先对工程图纸进行消化,人工拆图、手工计算出各杆件相贯线形状的各个参数,例如:各杆件管心间中心距,距母线偏转角,相贯斜角角度,杆件坡口角度值,两杆件偏心交贯时的相贯偏心距离,杆件开槽的槽口大小、位置等参数,然后将这些参数值输入计算机中,由计算机生成机床可识别的加工代码后进行机械切割。这种方法虽然实现了自动化切割,精度也比较高。但是在人工拆图、手工计算参数这一工作过程中工作量非常巨大,遇到杆件节点数量众多,并且各参数均不相同的情况下数百、数千根杆件的参数计算将是异常庞大的工作量。
  而现在可以在数控切割相贯线杆件的基础上,再进一步采用计算机进行空间管桁架的三维建模,再辅以专门的相贯线断面形状自动生成的辅助软件,即可有效地解决这一问题。
  现今北京林克曼数控有限责任公司所开发的PIPE2002设计软件所具有的三维节点展开功能便实现了这一设想。通过这种新技术便可实现桁架结构中两管、三管直至多管相贯、多模式相贯、各种任意形式相贯的支管端头相贯线截面以及主管开孔形状的自动生成,依据计算机自动生成的形状以及其他一些参数值便可对杆件进行自动切割加工,这将使生产效率、制作精度得到大幅度的提高。
  这种新技术的重点便在于采用AutoCAD软件进行空间三维实体建模,应该说,只要对CAD能够熟练掌握的工程技术人员,进行三维建模是不会有太大困难的。在CAD中建立了桁架的三维实体模型后,只需采用PIPE2002设计软件的“生成轮廓”操作即可实现相贯线的自动生成。
  管件焊缝的坡口角度值等参数均可事先预设好,在生成相贯线轮廓的同时一并生成,实现了管件的切割全自动化,无需任何的二次人工拆图及手工计算。工程技术人员完成这一工作后,只需将计算机自动生成数据文件拷入机床计算机中,然后便可进行自动化切割了。
  但是以这种方法进行加工时,应特别注意在建立复杂结构的三维模型时,需要设计人员有足够的耐心及以认真、仔细的态度去绘制,否则有可能因为空间线条过多、过于复杂而出现一些错误,使得绘制出的三维模型与图纸要求不符,最终会造成所有杆件的加工错误。造成巨大的损失,这一点应特别注意。
  综上所述,这样一种新技术,在管桁架结构的制作过程中,将使整个生产的效率得到极大提升,同时生产出的构件质量以及外观质量都将显著改善,对整个管桁架结构的生产及安装过程都将起到极大的推动作用。
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