工程中鋼管與鋼管的相貫搭接廣泛的應用于油氣管道、壓力容器以及各種形式的管桁架鋼結構中。數控相貫線切割設備是對鋼管相貫部位切割下料的設備,可以有效的提高工程質量和生產效率。為了使數控相貫線切割設備能準確的對管件進行相貫線切割,采用相貫線數控編程系統準確、的提取出管件在各種相貫形式下且能滿足焊接坡口要求的相貫線加工數據。在數控相貫線切割設備的運動控制系統軟硬件平臺及機械結構大體相同的情況下,相貫線數控編程系統的技術水平決定了整個設備的使用價值。 本文研究了相貫線數控編程的兩大編程技術,即：節點參數化編程與基于AutoCAD技術的管桁架自動放樣編程。對其所涉及的關鍵技術展開深入的理論研究,并在此基礎上自主開發出一套集成了這兩大技術的相貫線切割機數控編程系統。 在節點參數化編程的研究上,本課題主要做了以下幾方面的工作： (1)綜合分析和歸納了工程實際中的相貫節點形式,找出了每一類節點的共同特點,在此基礎上研究了以簡單基本節點為基礎處理復雜節點相貫的技術方法。 (2)研究出一種基于空間解析法的相貫線建模計算方法,建立了各種基本相貫類型的數學計算模型,并結合該方法建立的單管相貫數模型,推導出了復雜的多管相貫節點在各種自定義的搭接順序下管件相貫數據的計算方法。 (3)在所建立的數學模型基礎上,研究了各種焊接坡口及切割過程軌跡補償的計算方法。 (4)在Visual C++開發環境下以各種節點相貫數學模型為基礎,設計開發出多軸聯動相貫線切割機數控編程系統的節點參數化編程部分。 (5)在軟件的功能設計中除了涵蓋各種節點類型的單節編輯外,還以單節點計算為基礎設計了桁架雙端通用編輯模塊和節點組合模塊。在桁架雙端通用編輯中歸類了實際工程中99%的桁架類型,用戶使用非常方便。節點組合功能可以讓用戶根據需要將不同節點進行任意的組合。 (6)為了增強軟件的人機交互,在軟件中設計了相貫斷面的二維、三維顯示,相貫線的仿真切割等輔助功能。 在基于AutoCAD技術的管件自動放樣編程功能的研究上,本課題所做的工作如下： (1)對管桁架各種相貫形式在AutoCAD上實現相貫線自動放樣所涉及根據管桁架中心線模型自動生成三維實體模型、放樣圖展開以及從放樣計算后的三維模型上實現多根管件相貫線數據的自動提取、切割數據的套排料等方面做了研究。 (2)特別是在建立管件對象坐標系,在具有復雜拓撲關系的相貫管件三維模型上尋找內外壁有效相貫數據等疑難問題上本課題研究出了相應的處理辦法。 (3)結合相貫線的切割工藝,根據AutoCAD上生成的相貫管件三維模型,對加工數據的坡口角度及切割軌跡補償的計算進行了研究,解決了過渡區域的切割問題。 (4)在理論研究的基礎上,運用ObjectARX開發工具對AutoCAD進行了管桁架相貫線數控編程功能的二次開發工作。 (5)開發的相貫加工功能中,軟件根據給定的管徑壁厚等信息自動生成管件的三維模型,在進行相貫節點編輯以后,可對各管件自動編號,后按照設定的相貫加工指標自動生成管件的相貫加工數據,多個加工數據可按照待切料長進行套排料,同時軟件中設計了管件相貫線展開和生成管桁架的施工圖等輔助功能。 在論文的后總結了課題的主要研究成果,以及本文的主要創新點,結合本課題研究的多軸聯動相貫線數控編程系統在實際相貫線切割使用中的一些不足,提出了今后研究工作中有待進一步改進和完善之處。

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