一种连接钢管曲面的切割装置及其方法与流程

1.本发明涉及土木工程建设领域，尤其是一种连接钢管曲面的切割装置及其方法。


背景技术：

2.在桥梁或水上临时栈桥等土木工程领域中，对地势险要的山区或水上施工时，广泛运用搭设的钢管支架作为上部结构的支撑，其具有施工速度快、地形适用性强、承载能力大等特点。
3.但在施工过程中对支架搭设的稳定性也有着较高要求，若干竖向承载钢管需利用横向或者斜向钢管将其连接成一体，加强整体支架的稳定性、抗倾覆能力。连接钢管与竖向承载钢管搭接的交接面因为搭设角度、钢管直径等因素形成较为复杂的曲面。在对交接曲面的切割过程中，施工人员很难确定或者模拟出该曲面的正确参数，导致连接钢管与承载钢管搭接时出现较大缝隙，影响搭接质量以及施工效率。
4.综上所述，急需设计一种能提高连接钢管曲面切割精度、切割效率的切割装置及其方法。


技术实现要素：

5.本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种能提高连接钢管曲面切割精度、切割效率的切割装置及其方法。
6.为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种连接钢管曲面的切割装置，包括连接钢管，包覆在连接钢管外的平面图形贴纸，沿平面图形贴纸曲线在连接钢管上布设切割线，割嘴沿切割线在连接钢管上运动。
7.作为本发明的一种优选方案，所述连接钢管下布设有槽钢。
8.作为本发明的一种优选方案，包括主钢管、主钢管的侧面连接有斜向布设的连接钢管。
9.一种连接钢管曲面的切割方法，包括以下步骤：
10.步骤一、实物建模：按照设计图纸中主钢管、连接钢管的直径、搭接角度、搭接位置等参数画出实物三维图；
11.步骤二、三维曲面图转换成二维平面图：提取出主钢管、连接钢管相交的三维曲面，将提取的三维曲面微分成多个等分点，计算出每个等分点与标准截面的长度，以标准截面为横坐标，计算长度为纵坐标，将所有长度依次画入一个平面坐标轴中，用模拟曲线连接出端点，最后得出相交三维曲面的二维平面图，然后标注图形中横坐标的长度，纵坐标的高度；
12.步骤三、制作平面图形贴纸：将二维平面图按照实际标注尺寸打印，检查贴纸上标注数据与实测数据是否吻合；数据对应后沿着曲线将阴影部分剪切下来，平面图形贴纸制作完成；
13.步骤四、切割钢管：将剪切好的贴纸包裹在待切割的连接钢管上，利用石笔沿着贴
纸曲线刻画出切割线，切割时以刻画的切割线为基准，均匀推动割嘴移动，并随时转动连接钢管使待切割点朝上，直至完成切割。
14.作为本发明的一种优选方案，包括以下步骤：
15.步骤五、钢管下垫槽钢：切割到连接钢管的四分之三时，待切割部分下垫槽钢。
16.作为本发明的一种优选方案，包括以下步骤：
17.步骤六、打磨切割钢管：将连接钢管切割处进行打磨。
18.作为本发明的一种优选方案，包括以下步骤：
19.步骤七、连接钢管：将连接钢管切割处与主钢管指定位置焊接。
20.作为本发明的一种优选方案，所述步骤二中的标准截面的尺寸为连接钢管的周长。
21.作为本发明的一种优选方案，所述步骤三中的平面图形贴纸的尺寸与实际标注尺寸的比例为1:1。
22.作为本发明的一种优选方案，所述步骤二中的三维曲面微分成的等分点数目为50。
23.本发明的有益效果是：本发明根据三维模型精确计算出钢管搭接处的曲面参数，能直接指导现场连接钢管的切割工作，有效避免了切割曲面不符合实际需求的问题，保证了施工质量的可控；该切割操作简单，现场操作人员只需按照切割线进行切割工作，施工人员能快速掌握，提高了工作效率；有效的避免因钢管切割出的曲面与主钢管不贴合导致返工从而增加焊接工作，减少了钢管材料的浪费，同时缩短了施工工期。
附图说明
24.图1是本发明主钢管和连接钢管连接时的状态图；
25.图2是本发明a向局部视图；
26.图3是本发明平面图形贴纸的示意图；
27.图4是本发明的结构示意图；
28.图中附图标记：主钢管1，连接钢管2，平面图形贴纸3，割嘴4，槽钢5，切割线21。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明作详细说明。
30.如图1
‑
4所示，一种连接钢管曲面的切割装置，包括连接钢管2，包覆在连接钢管2外的平面图形贴纸3，沿平面图形贴纸3曲线在连接钢管2上布设有切割线21，割嘴4沿切割线21在连接钢管2上运动。
31.连接钢管2下布设有槽钢5，保证割嘴4切割到连接钢管2的四分之三时，连接钢管2不受重力下垂影响切割的准确性。
32.平面图形贴纸3由三维曲面图转化，主钢管1和连接钢管2三维交接曲面利用微分原理计算投影在二维平面，并通过对二维平面的等比例打印将二维平面打印到平面图形贴纸3，利用平面图形贴纸3包裹待切割的连接钢管2即可得出连接钢管的切割线21。
33.一种连接钢管曲面的切割装置，包括主钢管1、主钢管1的侧面连接有斜向布设的连接钢管2，若干主钢管1利用横向或者斜向连接钢管2将若干主钢管1连接成一体，加强整
体支架的稳定性、抗倾覆能力。
34.一种连接钢管曲面的切割方法，包括以下步骤：
35.步骤一、实物建模：按照设计图纸中主钢管1、连接钢管2的直径、搭接角度、搭接位置等参数画出实物三维图，该三维图建模优选为cad三维建模。
36.步骤二、三维曲面图转换成二维平面图：提取出主钢管1、连接钢管2相交的三维曲面，将提取的三维曲面微分成多个等分点，等分点的个数需根据连接钢管直径大小选择，确保后续计算出的曲面平顺圆滑，满足精度要求，进一步，计算出每个等分点与标准截面的长度，以标准截面为横坐标，计算长度为纵坐标，将所有长度依次画入一个平面坐标轴中，用模拟曲线连接出端点，最后得出相交三维曲面的二维平面图，然后标注图形中横坐标的长度，纵坐标的高度。
37.步骤三、制作平面图形贴纸：将二维平面图按照实际标注尺寸打印，检查贴纸上标注数据与实测数据是否吻合；数据对应后沿着曲线将阴影部分剪切下来，平面图形贴纸3制作完成。
38.步骤四、切割钢管：将剪切好的贴纸包裹在待切割的连接钢管2上，利用石笔沿着贴纸曲线刻画出切割线21，切割时以刻画的切割线21为基准，均匀推动割嘴4移动，并随时转动连接钢管2使待切割点朝上，直至完成切割。
39.切割时，选择平整开阔场地进行切割钢管并时刻保持钢管的稳定，防止钢管发生滚动影响切割面线形，割嘴4沿着切割线21平缓稳定移动，割嘴4采用喷射的气体进行切割，割嘴4切割时需保证喷出的气体压力稳定，波动的氧气压力将使切割断面质量明显劣变；当然，气压压力应根据所使用的割嘴类型、切割的钢管厚度而调整。
40.步骤五：切割到连接钢管2的四分之三时，在待切割部分下垫有槽钢5，保持切割的稳定性，防止连接钢管2受重力下垂影响切割的准确性。
41.步骤六：对连接钢管2切割处进行打磨，保证连接钢管2与主钢管1的顺利搭接，减少连接钢管2与主钢管1搭接处的缝隙，提高了搭接质量以及施工效率。
42.步骤七：实现连接钢管2切割处与主钢管1指定位置的焊接。
43.步骤二中的标准截面的尺寸为连接钢管2的周长，保证平面图形贴纸完全贴合在连接钢管2上。
44.步骤三中的平面图形贴纸的尺寸与实际标注尺寸的比例为1:1，现场操作人员只需按照平面图形贴纸的实际尺寸进行打印，现场操作人员能快速掌握，提高了工作效率。
45.步骤二中的三维曲面微分成的等分点数目为50，根据实际操作中得出的数目，能大致保证平面图形贴纸上的曲面平顺圆滑。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
47.尽管本文较多地使用了图中附图标记：主钢管1，连接钢管2，平面图形贴纸3，割嘴4，槽钢5，切割线21等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神
相违背的。