多管、板相贯件数控切割关键技术问题研究

摘要

在管道、桥梁、建筑等行业中，常存在多管、板等相贯情况。为了保证结构的美观和稳定性，对管子切割的时候一般要求沿其相贯线来进行，有时候还要留出焊接坡口，对于多管、板的坡口切割还要实现一次切割成形。为了开发出一种能够满足行业需求，切割出符合精度要求的数控切管机，必须就多管、板相贯件数控切割的一些关键问题予以研究。 本文针对多管、板相贯件的数控切割现状，首先分析比较几种圆管切割方法的切割原理、特点及应用范围。分析了生产中常用到的管结构类型；介绍了相贯线切割的有关参数，分析选择了相贯线的求解方法，利用三维空间齐次坐标变换，结合空间解析几何知识建立了管-管、管-板相贯的数学模型，并求解出相贯线上任意点两面角的表达式等切割控制变量，设计了相应的计算机程序流程图，能够自动计算出数控切割所需的各项参数。 在分析数控切割管件相贯线原理的基础上，分析研究了在满足给定逼近误差的条件下，空间直线段逼近复杂空间曲线的DDA积分插补算法以及提高DDA法插补质量的措施。研究了数控切管机切割过程中需要的控制变量。介绍了一种相贯线数控火焰切割机的设计思路、主要结构、性能特点、适用范围和控制方法。 本文通过研究的多管、板相贯件数控切割的几个关键问题，为研制实用性及经济性更好的数控圆管切割机提供了有益的参考依据。

目录

文摘

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1绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外数控切管机的研究现状和发展

1.2.1国外研究状况

1.2.2国内研究状况

1.3课题研究的主要内容

2常见相贯线切割方法简介

2.1气体火焰切割

2.1.1气体火焰切割原理

2.1.2气割特点及应用范围

2.1.3钢管的气体火焰切割

2.1.4气体火焰切割技术的新发展

2.2等离子弧切割

2.2.1等离子弧切割原理

2.2.2等离子弧切割分类及特点

2.3激光切割

2.3.1激光切割原理及分类

2.3.2激光切割特点及应用范围

2.4切割方法的选择

3圆管相贯线切割的数学建模

3.1圆管相贯接头切割加工的分类

3.1.1承载式管接头

3.1.2承压式管接头

3.2圆管接头切割类型

3.3相贯线的求解方法

3.4相贯线上的参数

3.4.1相贯线的两面角

3.4.2相贯线上坡口角

3.4.3焊接坡口角的选择

3.4.4实际切割角

4多管、板相贯的数学建模

4.1坐标系的变换

4.2相贯线方程的建立

4.2.1单根支管与主管相贯

4.2.2多根支管与主管相贯

4.2.3管、板相贯的相贯线方程

4.3相贯线上的两面角计算

4.3.1管-管相贯时的两面角

4.3.2管-板相贯时的两面角

4.4实际切割角

4.4.1管-管相贯的实际切割角

4.4.2管-板相贯的实际切割角

4.5被切管外表面的切割线

4.6相贯线求解流程图

5相贯线数控切割的研究

5.1数控切割管件相贯线原理

5.1.1数控切割管件相贯线的原理

5.1.2切割轨迹运动关系描述及切割运动的分解

5.2相贯线的插补计算

5.2.1插补方法的选择

5.2.2 DDA插补原理及流程图

5.2.3提高DDA法插补质量的措施

5.2.4误差控制和估算

5.3数控切管机的研究

5.3.1数控切管机的设计原理

5.3.2数控管子相贯线火焰切割机的介绍

6结语

参考文献

致谢