馬鞍口坡口線展開(kāi)圖繪制程序

1、馬鞍口坡口線展開(kāi)圖繪制程序1、 概述 近10年來(lái)，由于管節(jié)點(diǎn)加工設(shè)備和工藝的進(jìn)步，鋼管結(jié)構(gòu)物正越來(lái)越多的被應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，比如海洋平臺(tái)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架，即全部由管結(jié)構(gòu)構(gòu)成，另外如大型履帶吊吊臂也多由管結(jié)構(gòu)構(gòu)成。管結(jié)構(gòu)的加工難點(diǎn)在于管節(jié)點(diǎn)的加工。這是因?yàn)?，一是管?jié)點(diǎn)的相貫線是空間曲線，必須要放樣，二是為了使管節(jié)點(diǎn)全熔透，必須在管端開(kāi)出坡口，坡口線的繪制必須要借助電腦在立體模型中完成，有一定的技巧和難度。本程序給出了管節(jié)點(diǎn)馬鞍口的相貫線和坡口線的繪制方法。2、 相關(guān)名詞的定義 一般來(lái)講，馬鞍口的相貫線和坡口線的形狀與兩個(gè)管的軸交角的大小有關(guān)，下面我們以支管Ø114×10和主

2、管Ø219×10相交、軸交角30度為例，講解一下馬鞍口的相貫線和坡口線的定義，相貫線是指支管的內(nèi)壁與主管的外壁所交成一個(gè)三維的曲線，而坡口線相對(duì) 比較復(fù)雜，它是指在支管開(kāi)完坡口后，在支管的外壁上所形成的一條三維曲線。如圖1所示： 圖 1首先，我們介紹一下與本程序有關(guān)的幾個(gè)主要名詞的定義：管節(jié)點(diǎn)：支管與主管相交構(gòu)成管節(jié)點(diǎn)，如圖2所示： 圖 2馬鞍口：兩個(gè)相交鋼管中，支管被主管截取的斷面形狀酷似馬鞍，稱(chēng)為馬鞍口。如圖3所示：圖 3坡口：為達(dá)到節(jié)點(diǎn)的全熔透，需要在管子厚度方向上開(kāi)出坡口， 在管節(jié)點(diǎn)中，支管的內(nèi)壁和主管相交即為相貫線，由于開(kāi)坡口的原因，外壁不會(huì)與主管相交，在外壁上形

3、成一個(gè)三維曲線即為坡口線。如圖4： 圖 4坡口角：一般是指開(kāi)坡口后，坡口面與水平面的二面角的大小。管節(jié)點(diǎn)坡口角、二面角：一般是指過(guò)支管的中心軸作一個(gè)平面A，平面A與支管的內(nèi)壁和外壁分別形成交線X和Y，并在主管上切出一個(gè)橢圓，橢圓與管節(jié)點(diǎn)馬鞍口相貫線有一個(gè)交點(diǎn)B，過(guò)B作橢圓的切線BC，BC與Y交于N，并在X線上找一點(diǎn)M，在平面A 內(nèi)，MBC大于90度則把切線BC按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45度至BD線，若MBC小于90度則旋轉(zhuǎn)MBC的一半，且一般不小于15度，則CBD為管節(jié)點(diǎn)的坡口角。另外，過(guò)B點(diǎn)作一個(gè)平面B且與主管相切，則平面A和B的二面角為管節(jié)點(diǎn)二面角。管節(jié)點(diǎn)坡口角公式：設(shè)坡口角為，若MBC<9

4、0°則=MBC/2, （公式一） 若MBC>90°則=45° （公式二） 如圖5所示： 圖 53、制圖程序本程序主要是在Inventor和CAD的程序中完成的，它的主要用途為節(jié)省了制圖的時(shí)間和速度，能夠更快更好的把馬鞍口的展開(kāi)線繪制出來(lái)。首先在Inventor中新建一個(gè)零件的模型，用拉伸命令建立兩個(gè)管件的相交模型，在支管上建立一個(gè)過(guò)其中心軸的面A，如圖6所示： 圖 6用陣列命令以中心軸為旋轉(zhuǎn)軸把這個(gè)A面陣列成若干等分（以6等分為例），如圖7所示：圖 7在陣列的不同面中，為了便于作圖，我們按照?qǐng)A周角的大小，對(duì)它們進(jìn)行了劃分，我們把坡口角最小的面所對(duì)應(yīng)的圓周角設(shè)

5、為零度，把坡口角最大的面所對(duì)應(yīng)的圓周角為180度，以圖7為例：D面所對(duì)應(yīng)的圓周角為0度，C面所對(duì)應(yīng)的圓周角為30度，B面所對(duì)應(yīng)的圓周角為60度，A面所對(duì)應(yīng)的圓周角為90度，E面所對(duì)應(yīng)的圓周角為120度，F(xiàn)面所對(duì)應(yīng)的圓周角為150度，G面所對(duì)應(yīng)的圓周角為180度，如圖所示：X方向?yàn)閳A周的弧長(zhǎng)，Y方向上為我們下面要測(cè)量的長(zhǎng)度：圖 8其次，在陣列的每個(gè)平面上分別建立草圖，并做出他們的坡口角。下面我們以A平面為例介紹一下坡口角的做法：首先，在A平面內(nèi)做一個(gè)二維草圖，在“二維草圖面板”上點(diǎn)擊“投影幾何圖元”按鈕，則投影線在平面A上顯示；然后，在平面草圖上點(diǎn)擊右鍵，選擇“剖切圖形按鈕”，則管節(jié)點(diǎn)被A面切開(kāi)

6、的斷面顯現(xiàn)出來(lái)，如圖8所示：圖 9再次，設(shè)平面A 與主管外壁相交的橢圓線為E，平面A與支管的內(nèi)壁和外壁相交的直線分別為X 和Y，并在直線X上找一點(diǎn)M，設(shè)橢圓E與支管內(nèi)壁相交與B點(diǎn)，過(guò)B點(diǎn)做橢圓E的切線BC，然后在平面A內(nèi)測(cè)量MBC的大小，若MBC>90°則坡口角的大小按照（公式二）進(jìn)行計(jì)算；若MBC<90°則坡口角的大小按照（公式一）進(jìn)行計(jì)算。以平面A為例，其中DBC即為坡口角，如圖9所示：圖 10最后，也是最重要的一步，就是要在我們建立的模型中測(cè)量我們所需要的數(shù)據(jù)，首先，設(shè)直線X 、Y在與支管端與內(nèi)外壁的交點(diǎn)分別為P、Q；其次，在我們建立的模型中分別測(cè)量出線段

7、PB和QN的長(zhǎng)度，并把它們記錄下來(lái)，其他幾個(gè)面也按同樣的方法作出它們的坡口角和測(cè)量出它們的母線長(zhǎng)度，如圖11 所示：圖 11再次，我們把已經(jīng)測(cè)得的數(shù)據(jù)填進(jìn)一個(gè)表格，統(tǒng)計(jì)好它們所對(duì)應(yīng)的圓周角的度數(shù)，把它們一一對(duì)應(yīng)的輸入到AutoCAD中，用我們已經(jīng)測(cè)得的母線長(zhǎng)度，以及它們所對(duì)應(yīng)的圓周角找出展開(kāi)線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用樣條曲線繪制出我們所需要的馬鞍口展開(kāi)線，如圖12所示：圖 12 馬鞍口坡口線展開(kāi)圖4、管節(jié)點(diǎn)馬鞍口樣板圖實(shí)例以下是我們給出的我們已經(jīng)做出來(lái)的模型和相關(guān)數(shù)據(jù)，以供參考：圖 13 馬鞍口模型圖通過(guò)圖13我們可以測(cè)量出我們所需要的數(shù)據(jù)，然后把這些數(shù)據(jù)編制成表格，以軸交角為30度，把圓周角12等分為

8、例，如表1所示：表 1 測(cè)量數(shù)據(jù)表圓周角（°）03060901201501801501209060300弧長(zhǎng)(mm)029.84559.6989.535119.38149.266179.021208.916238.761268.686298.451328.296358.142相貫線(mm)253.85269.859310.245356.456391.652410.859416.663410.859391.652356.456310.245269.859253.85坡口線(mm)216.529240.805298.373356.202393.838413.505419.511413.505393.838356.202298.373240.805216.529 把表1中的數(shù)據(jù)輸入到AutoCAD中，用描點(diǎn)法繪制出馬鞍口坡口線的展開(kāi)圖，如圖14所示：圖