馬鞍口坡口線展開圖繪制程序文件

./馬鞍口坡口線展開圖繪制程序概述近10年來,由于管節(jié)點加工設備和工藝的進步,鋼管結(jié)構物正越來越多的被應用于各個行業(yè)當中,比如海洋平臺的基礎結(jié)構——導管架,即全部由管結(jié)構構成,另外如大型履帶吊吊臂也多由管結(jié)構構成。管結(jié)構的加工難點在于管節(jié)點的加工。這是因為,一是管節(jié)點的相貫線是空間曲線,必須要放樣,二是為了使管節(jié)點全熔透,必須在管端開出坡口,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)點馬鞍口的相貫線和坡口線的繪制方法。相關名詞的定義一般來講,馬鞍口的相貫線和坡口線的形狀與兩個管的軸交角的大小有關,下面我們以支管?114×10和主管?219×10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,相貫線是指支管的壁與主管的外壁所交成一個三維的曲線,而坡口線相對比較復雜,它是指在支管開完坡口后,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的幾個主要名詞的定義：管節(jié)點：支管與主管相交構成管節(jié)點,如圖2所示：圖2馬鞍口：兩個相交鋼管中,支管被主管截取的斷面形狀酷似馬鞍,稱為馬鞍口。如圖3所示：圖3坡口：為達到節(jié)點的全熔透,需要在管子厚度方向上開出坡口,在管節(jié)點中,支管的壁和主管相交即為相貫線,由于開坡口的原因,外壁不會與主管相交,在外壁上形成一個三維曲線即為坡口線。如圖4：圖4坡口角：一般是指開坡口后,坡口面與水平面的二面角的大小。管節(jié)點坡口角、二面角：一般是指過支管的中心軸作一個平面A,平面A與支管的壁和外壁分別形成交線X和Y,并在主管上切出一個橢圓,橢圓與管節(jié)點馬鞍口相貫線有一個交點B,過B作橢圓的切線BC,BC與Y交于N,并在X線上找一點M,在平面A,∠MBC大于90度則把切線BC按逆時針方向旋轉(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)點的坡口角。另外,過B點作一個平面B且與主管相切,則平面A和B的二面角為管節(jié)點二面角。管節(jié)點坡口角公式：設坡口角為α,若∠MBC<90°則α=∠MBC/2,〔公式一若∠MBC>90°則α=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)省了制圖的時間和速度,能夠更快更好的把馬鞍口的展開線繪制出來。首先在Inventor中新建一個零件的模型,用拉伸命令建立兩個管件的相交模型,在支管上建立一個過其中心軸的面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,我們按照圓周角的大小,對它們進行了劃分,我們把坡口角最小的面所對應的圓周角設為零度,把坡口角最大的面所對應的圓周角為180度,以圖7為例：D面所對應的圓周角為0度,C面所對應的圓周角為30度,B面所對應的圓周角為60度,A面所對應的圓周角為90度,E面所對應的圓周角為120度,F面所對應的圓周角為150度,G面所對應的圓周角為180度,如圖所示：X方向為圓周的弧長,Y方向上為我們下面要測量的長度：圖8其次,在陣列的每個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平面做一個二維草圖,在"二維草圖面板"上點擊"投影幾何圖元"按鈕,則投影線在平面A上顯示；然后,在平面草圖上點擊右鍵,選擇"剖切圖形按鈕",則管節(jié)點被A面切開的斷面顯現(xiàn)出來,如圖8所示：圖9再次,設平面A與主管外壁相交的橢圓線為E,平面A與支管的壁和外壁相交的直線分別為X和Y,并在直線X上找一點M,設橢圓E與支管壁相交與B點,過B點做橢圓E的切線BC,然后在平面A測量∠MBC的大小,若∠MBC>90°則坡口角的大小按照〔公式二進行計算；若∠MBC<90°則坡口角的大小按照〔公式一進行計算。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量我們所需要的數(shù)據(jù),首先,設直線X、Y在與支管端與外壁的交點分別為P、Q；其次,在我們建立的模型中分別測量出線段PB和QN的長度,并把它們記錄下來,其他幾個面也按同樣的方法作出它們的坡口角和測量出它們的母線長度,如圖11所示：圖11再次,我們把已經(jīng)測得的數(shù)據(jù)填進一個表格,統(tǒng)計好它們所對應的圓周角的度數(shù),把它們一一對應的輸入到AutoCAD中,用我們已經(jīng)測得的母線長度,以及它們所對應的圓周角找出展開線所對應的點,用樣條曲線繪制出我們所需要的馬鞍口展開線,如圖12所示：圖12馬鞍口坡口線展開圖4、管節(jié)點馬鞍口樣板圖實例以下是我們給出的我們已經(jīng)做出來的模型和相關數(shù)據(jù),以供參考：圖13馬鞍口模型圖通過圖13我們可以測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等分為例,如表1所示：表1測量數(shù)據(jù)表圓周角〔°03060901201501801501209060300弧長<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,用描點法繪制出馬鞍口坡口線的展開圖,如圖14所示：圖