波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法

摘要

本发明涉及波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法，属于波浪腹板钢拱加工技术领域。其特征在于，在计算机的控制下，依次通过下料、冷弯、均匀腹板辊轧、拱形波浪腹板辊轧、焊接五个阶段可完成拱形波浪腹板的加工。在均匀腹板辊轧与拱形波浪腹板辊轧过程中，分别以均匀波浪腹板的波幅高度和拱形波浪腹板的下波幅高度为控制变量。本发明的优点在于腹板的弯拱成型非常简便，且下料过程极大节约钢材，通过计算机辅助工艺的应用，可以高效精确地完成构件加工。

主权项

1.波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法，其特征在于，所述方法是在一个由计算机、下料机、均匀的波浪腹板辊轧机、上下非均匀的波浪腹板辊轧机以及焊接机组成的波浪腹板钢拱计算机辅助成型系统中按以下步骤实现的：步骤(1)：在所述计算机中设定以下五个控制模块，其中：第一控制模块为下料模块，控制平腹板和上、下翼缘平板的下料，输入以下设计参数：1)钢拱的波浪腹板包含的波浪个数n，为设定值；2)钢拱的波浪腹板的每个波浪的波长l，以钢拱的波浪腹板中轴线计，为设定值；3)钢拱的波浪腹板设计弧长L，以钢拱的波浪腹板中轴线计，L＝nl；4)钢拱的波浪腹板高度h₀，为设定值；5)钢拱的波浪腹板设计曲率半径R，以钢拱的波浪腹板中轴线计，为设定值；6)钢拱的波浪腹板下料长度s，其中y表示沿钢拱的波浪腹板侧面方向，x表示沿钢拱的波浪腹板长度方向，f为均匀的波浪腹板的波幅高度，为设定值；7)钢拱的波浪腹板靠近上翼缘一侧边缘的波幅高度f_t与均匀的波浪腹板波幅高度f的比值的极限值α，为设定值；8)均匀的波浪腹板的波浪的最小波幅高度为f_min，于是均匀的波浪腹板的波浪的波幅高度f需要满足f＞f_min，f_min可通过下式确定：${\int }_0^{l_{\min }}\sqrt{1+{\left[\frac{d\left(f_{\min }\sin (2\mathrm{\pi x}/l_{\min })\right)}{\mathrm{dx}}\right]}^2}\mathrm{dx}=s/n$$l_{\min }=l_{t\max }\frac{R}{R+h_0/2}$${\int }_0^{l_{t\max }}\sqrt{1+{\left[\frac{d\left(f_{t\min }\sin (2\mathrm{\pi x}/l_{t\min })\right)}{\mathrm{dt}}\right]}^2}\mathrm{dx}=s/n$                f_t min＝αf式中，l_min为均匀的波浪腹板的波浪的最小波长，l_tmax为钢拱的波浪腹板靠近上翼缘一侧边缘波长的最大值，f_tmin为钢拱的波浪腹板的上波幅高度的最小值；9)所述钢拱的上翼缘板长度L_ft，10)所述钢拱的下翼缘板长度L_fd，11)所述钢拱的上、下翼缘板的宽度b，为设定值；第二控制模块，为翼缘板冷弯成型模块，控制上、下翼缘平板冷弯成所述钢拱的上、下翼缘板；第三控制模块，为均匀的波浪腹板辊轧模块，控制平腹板轧制成均匀的波浪腹板；第四控制模块，为上下非均匀的波浪腹板辊轧模块，控制均匀的波浪腹板轧制成上下非均匀的波浪腹板，输入以下参数：所述上下非均匀的波浪腹板在靠近下翼缘一侧的加深压痕区域边缘的波长l_d，$l_d=\frac{R-h_0/2}{R}l;$所述上下非均匀的波浪腹板在靠近下翼缘一侧加深压痕区域边缘的波幅设计高度f_d，按照下述公式计算：${\int }_0^{l_d}\sqrt{1+{\left[\frac{d\left(f_d\sin (2\mathrm{\pi x}/l_d)\right)}{\mathrm{dx}}\right]}^2}\mathrm{dx}=s/n$第五控制模块，为焊接模块，用以焊接所述上下非均匀的波浪腹板与所述钢拱的上、下翼缘板；步骤(2)：第一控制模块为下料模块，控制平腹板和上、下翼缘平板的下料，其步骤如下：步骤(2.1)：所述计算机向下料机输入三组数据，分别为：s和h₀；L_ft和b；L_fd和b；步骤(2.2)：下料机根据三组数据，下料形成三块板条：以s和h₀作为下料的长度与宽度，输出给下料机，可以获得一长条平腹板；以L_ft和b作为下料的长度与宽度，可以获得上翼缘平板；以L_fd和b作为下料的长度与宽度，可以获得下翼缘平板；步骤(3)：第二控制模块控制所述上、下翼缘平板冷弯成拱形板，其步骤如下：步骤(3.1)：所述计算机调取下述参数传送入冷弯机：钢拱的波浪腹板设计曲率半径R，以钢拱的波浪腹板中轴线计，钢拱的波浪腹板高度h₀；步骤(3.2)：所述冷弯机根据输入参数，将所述钢拱的上翼缘平板弯曲成曲率半径为R+h₀/2的拱形板，将所述钢拱的下翼缘平板弯曲成曲率半径为R-h₀/2的拱形板，形成所述钢拱的上、下翼缘板；步骤(4)：第三控制模块控制所述均匀的波浪腹板辊轧机轧制均匀的波浪腹板，其步骤如下：步骤(4.1)：所述计算机调取下述参数传送入所述均匀的波浪腹板辊轧机：钢拱的波浪腹板包含的波浪个数n，均匀的波浪腹板的波幅高度f；步骤(4.2)：平腹板通过所述均匀的波浪腹板辊轧机进行辊轧，根据输入参数，以波幅高度为控制参量，一次辊轧形成均匀的波浪腹板，其包含n个波浪，每个波浪的波幅高度为f；步骤(5)：第四控制模块控制非均匀的波浪腹板辊轧机将所述均匀的波浪腹板轧制成上下非均匀的波浪腹板，其具体步骤如下：步骤(5.1)：所述计算机调取下述参数传送到所述上下非均匀的波浪腹板辊轧机：钢拱的波浪腹板包含的波浪个数n，钢拱的波浪腹板靠近下翼缘一侧的波幅设计高度f_d；步骤(5.2)：将均匀的波浪腹板通过所述上下非均匀的波浪腹板辊轧机，以靠近下翼缘一侧的边缘的波幅高度为控制参量，加深靠近下翼缘一侧的波浪压痕，使靠近下翼缘一侧的边缘的波幅高度达到f_d，而靠近上翼缘一侧的波浪压痕自动被拉伸，便形成上下非均匀的波浪腹板；步骤(6)：第五控制模块控制所述上下非均匀的波浪腹板与所述上、下翼缘板焊接形成所述波浪腹板钢拱，其步骤如下：步骤(6.1)：按照成型位形对准所述上、下翼缘板与所述上下非均匀的波浪腹板；步骤(6.2)：自动焊接机沿着所述上、下翼缘板与所述上下非均匀的波浪腹板接触部位进行一次扫描，确定焊接路径；步骤(6.3)：自动焊接机沿着步骤(6.2)中确定的焊接路径进行焊接，可连接所述上、下翼缘板和所述上下非均匀的波浪腹板，最终形成波浪腹板钢拱。