[发明专利]相交圆管相贯线焊接坡口的加工方法、系统、设备及介质

说明书

本发明提供了一种相交圆管相贯线焊接坡口的加工方法、系统、设备及介质，包括：根据采集的相交圆管相贯数据，利用解析几何法构建相交圆管相贯模型；基于所述相交圆管相贯模型构建直纹曲面，并根据所述直纹曲面进行曲面剪裁处理，得到坡口曲面模型；基于所述坡口曲面模型进行坡口曲面仿真加工，得到坡口仿真加工方案；其中，所述相交圆管相贯模型至少包括下述的一种或多种：相贯线模型、坡口线模型、相贯线的展开线模型和坡口线的展开线模型；所述相交圆管相贯数据至少包括下述的一种或多种：主管数据和支管数据。本发明通过将建模与加工仿真相结合，实现了坡口曲面加工由模型到实体仿真加工，扩大了大型圆管相贯线加工范围，提高了加工效率。

技术领域

本发明属于相交圆管技术领域，具体涉及一种相交圆管相贯线焊接坡口的加工方法、系统、设备及介质。

背景技术

目前相交管件相贯线焊接坡口的加工大多采用人工打磨或相贯线切割机的方法。人工打磨方法只适用于一些小尺寸的零件加工，且生产效率低，质量差；相贯线切割机对于坡口曲面的加工则要求设备至少满足5轴联动才能实现。由于其受到设备加工能力的限制，不适用于直径超过2米的大型管件相贯线坡口的加工。

在大型深海的海工产品中，为了减少结构受水流体的阻力，圆管相贯焊接导向结构的运用越来越普遍。圆管相贯形导管架结构由于受到风、浪、流的周期载荷及焊接过程残余应力的作用，极易产生低周疲劳和腐蚀开裂，因此对管件焊接坡口及其夹角有特殊要求。为保证焊接强度、焊接力的均匀，要求相贯线上任意点的焊接夹角都相同，因此其焊接坡口的空间曲面形状十分复杂。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种相交圆管相贯线焊接坡口的加工方法，包括：

根据采集的相交圆管相贯数据，利用解析几何法构建相交圆管相贯模型；

基于所述相交圆管相贯模型构建直纹曲面，并根据所述直纹曲面进行曲面剪裁处理，得到坡口曲面模型；

基于所述坡口曲面模型进行坡口曲面仿真加工，得到坡口仿真加工方案；

其中，所述相交圆管相贯模型至少包括下述的一种或多种：相贯线模型、坡口线模型、相贯线的展开线模型和坡口线的展开线模型；

所述相交圆管相贯数据至少包括下述的一种或多种：主管数据和支管数据。

优选的，所述根据采集的圆管相贯数据，利用解析几何法构建圆管相贯模型，包括：

基于采集的主管数据和支管数据，确定相贯线直角坐标系，根据所述相贯线直角坐标系和圆管相贯数据，建立相贯线模型；

将所述相贯线模型中的相贯线沿支管的任意母线展开，构建相贯线的展开线模型；

根据预设的相交圆管相贯几何模型，求解二面角，根据所述二面角计算出相贯线对应支管需加工的坡口角度，并构建坡口线模型和坡口线的展开线模型；

其中，所述相贯线模型至少包括下述一种或多种：内径相贯线曲线和外径相贯线曲线；

所述相贯线的展开线模型至少包括下述一种或多种：内径相贯线曲线的展开线曲线和外径相贯线曲线的展开线曲线。

优选的，所述坡口角度的计算式如下：

其中，h为坡口角度，α为相贯线上任意点通过支管上母线的圆弧角度，r为支管半径，R为主管半径，为主管和支管的夹角，θ为相贯线上任意一点主管和支管的焊接坡口夹角。

优选的，所述内径相贯线曲线的计算式如下：