[发明专利]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、均匀波浪式腹板辊轧、上下非均匀波浪式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)所述钢拱的波浪式腹板包含的波浪个数n，为设定值；2)每个波浪的波长l，以所述腹板中轴线计，为设定值；3)以所述拱形腹板中轴线计的拱形腹板设计弧长L，L＝nl；4)所述拱形腹板高度h₀，为设定值；5)所述拱形腹板设计曲率半径R，以腹板中轴线计，为设定值；6)所述拱形腹板下料长度s，s=n∫0l1+y′2dx,]]>y=f sin(2πxl),]]>其中y表示沿所述腹板侧面方向，x表示沿所述腹板长度方向；7)所述拱形腹板靠近上翼缘一侧边缘波幅(上波幅)高度f_t与均匀波浪腹板波幅高度f比值的极限值(最小值)α，为设定值；8)所述腹板均匀波折的最小波幅为f_min，于是所述波浪式腹板的均匀波幅高度需要满足f＞f_min，f_min可通过下式确定：∫0lmin1+[d(fminsin(2πx/lmin))dx]2dx=s/n]]>lmin=lt maxRR+h0/2]]>∫0lt max1+[d(ft minsin(2πx/lt min))dx]2dx=s/n]]>f_tmin＝αf式中l_min为所述腹板均匀波折的最小波长，l_tmax为所述拱形腹板靠近上翼缘一侧边缘波长(上波长)的最大值，f_tmin为上波幅高度的最小值；9)所述钢拱上翼缘板长度L_ft，Lft=LR(R+h0/2);]]>10)所述钢拱下翼缘板长度L_fd，Lfd=LR(R-h0/2);]]>11)所述钢拱翼缘宽度b，为设定值；第二控制模块，为翼缘板冷弯成型模块，控制上翼缘平板和下翼缘平板冷弯成所述钢拱的上翼缘板和下翼缘板；第三控制模块，为均匀波浪腹板辊轧模块，控制所述平腹板轧制成均匀波浪式腹板；第四控制模块，为拱形波浪板辊轧模块，控制所述均匀波浪式腹板轧制成上下非均匀波浪式拱形腹板，输入以下参数：所述非均匀波浪式腹板下翼缘一侧的加深压痕区域边缘的波长(下波长)l_d，ld=R-h0/2Rl;]]>所述非均匀波浪式腹板下翼缘一侧加深压痕区域边缘的波幅(下波幅)设计高度f_d，按照下述公式计算：∫0ld1+[d(fdsin(2πx/ld))dx]2dx=s/n]]>第五控制模块，为焊接模块，用以焊接所述波浪式拱形腹板与所述钢拱的上翼缘板和下翼缘板；步骤(2)：第一控制模块为下料模块，控制平腹板和上下平翼缘板的下料，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_fd和b；L_ft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：所述拱形腹板设计曲率半径R，以腹板中轴线计；步骤(3.2)：所述冷弯机根据输入参数，将上下翼缘平板分别弯曲成曲率半径为R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波浪式腹板辊轧机轧制所述均匀波浪式腹板，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波浪式辊轧机：钢拱腹板包含的波浪个数n，波幅高度f；步骤(4.2)：平腹板通过所述均匀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，可以一次辊轧成均匀波浪式腹板；步骤(5)：第四控制模块控制非均匀波浪式腹板辊轧机将所述均匀波浪式腹板轧制成所述拱形波浪式腹板，即上下非均匀波浪式腹板，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波浪式腹板辊轧机：钢拱腹板包含的波浪个数n，下波幅高度f_d；步骤(5.2)：将所述均匀波浪式腹板通过所述拱形波浪板辊轧，以下波幅高度为控制参量，加深下翼缘一侧的腹板区域压痕，而上翼缘一侧腹板区域压痕自动被拉伸，便形成上下非均匀波浪式拱形腹板；步骤(6)：第五控制模块控制所述上下非均匀波浪式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与所述腹板；步骤(6.2)：自动焊接机沿着所述翼缘与所述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和非均匀波浪式腹板，最终形成波浪腹板钢拱。