1、马鞍口坡口线展开图绘制程序第 1 页 马鞍口坡口线展开图绘制程序1、 概述近 10 年来，由于管节点加工设备和工艺的进步，钢管结构物正越来越多的被应用于各个行业当中，比如海洋平台的基础结构导管架，即全部由管结构构成，另外如大型履带吊吊臂也多由管结构构成。管结构的加工难点在于管节点的加工。这是因为，一是管节点的相贯线是空间曲线，必须要放样，二是为了使管节点全熔透，必须在管端开出坡口，坡口线的绘制必须要借助电脑在立体模型中完成，有一定的技巧和难度。本程序给出了管节点马鞍口的相贯线和坡口线的绘制方法。2、 相关名词的定义一般来讲，马鞍口的相贯线和坡口线的形状与两个管的轴交角的大小有关，下面我们以支管
2、 11410 和主管 21910 相交、轴交角 30 度为例，讲解一下马鞍口的相贯线和坡口线的定义，相贯线是指支管的内壁与主管的外壁所交成一个三维的曲线，而坡口线相对 比较复杂，它是指在支管开完坡口后，在支管的外壁上所形成的一条三维曲线。如图 1所示： 图 1马鞍口坡口线展开图绘制程序第 2 页 首先，我们介绍一下与本程序有关的几个主要名词的定义：管节点：支管与主管相交构成管节点，如图 2 所示： 图 2马鞍口：两个相交钢管中，支管被主管截取的断面形状酷似马鞍，称为马鞍口。如图 3 所示：图 3坡口：为达到节点的全熔透，需要在管子厚度方向上开出坡口， 在管节点中，支管的内壁和主管相交即为相贯线
3、，由于开坡口的原因，外壁不会与主管相交，在外壁上形成一个三维曲线即为坡口线。如图 4：马鞍口坡口线展开图绘制程序第 3 页 图 4坡口角：一般是指开坡口后，坡口面与水平面的二面角的大小。管节点坡口角、二面角：一般是指过支管的中心轴作一个平面 A，平面 A 与支管的内壁和外壁分别形成交线 X 和 Y，并在主管上切出一个椭圆，椭圆与管节点马鞍口相贯线有一个交点 B，过 B 作椭圆的切线 BC，BC 与 Y 交于 N，并在 X 线上找一点 M，在平面 A 内，MBC 大于 90 度则把切线 BC 按逆时针方向旋转 45 度至 BD 线，若MBC 小于 90 度则旋转MBC 的一半，且一般不小于 15
4、 度，则CBD 为管节点的坡口角 。另外，过 B 点作一个平面 B 且与主管相切，则平面 A 和 B 的二面角为管节点二面角。管节点坡口角公式：设坡口角为 ，若MBC90则 =45 （公式二） 如图 5 所示： 马鞍口坡口线展开图绘制程序第 4 页 图 53、制图程序本程序主要是在 Inventor 和 CAD 的程序中完成的，它的主要用途为节省了制图的时间和速度，能够更快更好的把马鞍口的展开线绘制出来。首先在 Inventor 中新建一个零件的模型，用拉伸命令建立两个管件的相交模型，在支管上建立一个过其中心轴的面 A，如图 6 所示： 图 6用阵列命令以中心轴为旋转轴把这个 A 面阵列成若干
5、等分（以 6 等分为例） ，如图 7 所示：马鞍口坡口线展开图绘制程序第 5 页 图 7在阵列的不同面中，为了便于作图，我们按照圆周角的大小，对它们进行了划分，我们把坡口角最小的面所对应的圆周角设为零度，把坡口角最大的面所对应的圆周角为 180 度，以图 7 为例：D 面所对应的圆周角为 0 度，C 面所对应的圆周角为 30 度，B 面所对应的圆周角为 60 度，A 面所对应的圆周角为 90 度，E 面所对应的圆周角为 120 度，F 面所对应的圆周角为 150 度，G 面所对应的圆周角为 180 度，如图所示：X 方向为圆周的弧长，Y方向上为我们下面要测量的长度：图 8其次，在阵列的每个平面
6、上分别建立草图，并做出他们的坡口角。下面我们以 A 平面为例介绍一下坡口角的做法：首先，在 A 平面内做一个二维草图，在“二维草图面板”上点击“投影几何图元”按钮，则投影线在平面 A 上显示；然后，在平面草图上点击右键，选择“剖切图形按钮” ，则管节点被 A 面切开的断面显现出来，如图 8 所示：图 9再次，设平面 A 与主管外壁相交的椭圆线为 E，平面 A 与支管的内壁和外壁相交的直线分别为 X 和 Y，并在直线 X 上找一点 M，设椭圆 E 与支管内壁相交与 B 点，过 B 点做马鞍口坡口线展开图绘制程序第 6 页 椭圆 E 的切线 BC，然后在平面 A 内测量MBC 的大小，若MBC90
7、则坡口角的大小按照（公式二）进行计算；若MBC90则坡口角的大小按照（公式一）进行计算。以平面 A 为例，其中DBC 即为坡口角，如图 9 所示：图 10最后，也是最重要的一步，就是要在我们建立的模型中测量我们所需要的数据，首先，设直线 X 、Y 在与支管端与内外壁的交点分别为 P、Q；其次，在我们建立的模型中分别测量出线段 PB 和 QN 的长度，并把它们记录下来，其他几个面也按同样的方法作出它们的坡口角和测量出它们的母线长度，如图 11 所示：马鞍口坡口线展开图绘制程序第 7 页 图 11再次，我们把已经测得的数据填进一个表格，统计好它们所对应的圆周角的度数，把它们一一对应的输入到 Aut
8、oCAD 中，用我们已经测得的母线长度，以及它们所对应的圆周角找出展开线所对应的点，用样条曲线绘制出我们所需要的马鞍口展开线，如图 12 所示：图 12 马鞍口坡口线展开图4、管节点马鞍口样板图实例以下是我们给出的我们已经做出来的模型和相关数据，以供参考：马鞍口坡口线展开图绘制程序第 8 页 图 13 马鞍口模型图通过图 13 我们可以测量出我们所需要的数据，然后把这些数据编制成表格，以轴交角为30 度，把圆周角 12 等分为例，如表 1 所示：表 1 测量数据表圆周角（） 0 30 60 90 120 150 180 150 120 90 60 30 0弧长(mm) 029.84559.69
9、89.535119.38149.266179.021208.916238.761268.686298.451328.296358.142相贯线(mm)253.85269.859310.245356.456391.652410.859416.663410.859391.652356.456310.245269.859253.85坡口线(mm)216.529240.805298.373356.202393.838413.505419.511413.505393.838356.202298.373240.805216.529把表 1 中的数据输入到 AutoCAD 中，用描点法绘制出马鞍口坡口线的展开图，如图 14 所示：马鞍口坡口线展开图绘制程序第 9 页 图 14 马鞍口样板图（轴交角为 30 度，其中黄色线代表相贯线，绿色线代表坡口线）综上所述，马鞍口坡口线展开图的绘制方法基本已经讲解完了，通过以上程序的介绍，希望您能够在其中学会马鞍口坡口线展开图的绘制方法，当然，其中肯定还有很多不足之处，希望能够提出宝贵意见。
