空间大型弯曲圆钢管加工误差理论研究

发布时间：2017-06-05 13:16

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【摘要】：随着空间弯管的跨度越来越大,形状越来越复杂,在空间弯管制造拼装过程中误差的传递和累积问题越来越凸显。目前空间弯管制作工艺流程中对于弯管加工制造之后产生的加工累积误差主要采取两种方法：第一,进一步提高工程中每个分段弯管的制造精度。然而工厂生产中所依据的钢结构施工验收规范已经给出了最适宜的加工经济精度,在这个基础上每增加一个精度等级,加工的难度会呈几何级增长。第二,对加工误差过大的空间弯管采取施工完毕后的机械矫正和火焰矫正的方法来达到允许误差范围。可是这会增加多余的时间成本和人力成本,而且会造成管内产生残余应力。综上,还没有形成一套完整的大型空间弯管的加工误差理论。这与当下空间钢结构蓬勃发展的趋势是不相符的,因此,必须研究出一套适合大型空间弯管的加工误差控制理论。本文以大型空间弯管为研究对象,以控制加工累积误差为核心,针对空间弯管的加工累积误差做了以下研究：(1)应用空间曲线基本理论,空间弯管轴线关键点表达方法,基于UG环境对空间弯管几何信息的自动获取进行二次开发,并对空间弯管分段点设计三维坐标的获取方法进行了分析。(2)针对空间弯管加工误差的主要因素弯管制造误差和拼装误差的成因分别进行理论分析和有限元分析,研究规范中对制造误差的允许范围,以及减小拼装误差的工艺措施。(3)对制造误差和拼装误差的累积模型进行研究,对拼装的弯管进行分析,确定其具体的线位移误差和角位移误差。以某工程实例为背景分析影响累积误差模型的主要因素是角位移误差。(4)基于尺寸链理论建立累积误差的尺寸链问题,提出正偏差环和负偏差环相错的误差相互抵偿方法。根据累积误差模型的主要因素对累积误差的控制方法进一步的优化,建立累积误差进一步优化的数学模型,实现累积误差最优控制。
【关键词】：大跨度 空间弯管 累积误差 误差控制 尺寸链
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU758.16;TG306
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 课题背景11-13
• 1.2 圆钢管结构国内外发展概况13-14
• 1.3 空间弯曲圆钢管的制作工艺及成形原理14-19
• 1.3.1 空间弯曲圆钢管特点14
• 1.3.2 空间弯曲圆钢管制作工艺14-16
• 1.3.3 弯管制造误差产生原因及研究现状16-18
• 1.3.3.1 弯管制造原理16-17
• 1.3.3.2 弯管制造误差研究现状17-18
• 1.3.4 弯管间对接焊缝的拼接误差研究现状18-19
• 1.4 空间弯管误差控制方法及相关领域研究现状19-21
• 1.4.1 空间弯管误差控制方法19
• 1.4.2 相关领域误差分析方法19-20
• 1.4.3 尺寸链分析方法20-21
• 1.5 本文主要研究内容21-22
• 2 空间弯管加工方法与三维设计坐标点获取22-33
• 2.1 空间曲线基本理论22-23
• 2.2 弯管的分段加工23-24
• 2.3 空间弯管轴线关键点的数学描述24-28
• 2.3.1 弯管空间几何信息24-27
• 2.3.2 空间弯管坐标转换方法27-28
• 2.4 基于UG环境的空间弯管几何信息自动获取28-30
• 2.4.1 空间弯管三维模型几何信息28-29
• 2.4.2 钢管几何信息自动获取的实现29-30
• 2.5 分段点设计坐标的获取30-32
• 2.5.1 AutoCAD三维建模法30
• 2.5.2 坐标系旋转变换法30-32
• 2.5.2.1 旋转变换模型30-31
• 2.5.2.2 旋转变换的参数求解31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 空间弯管加工误差的成因和规范33-43
• 3.1 空间弯管制造和拼装误差成因33-40
• 3.1.1 空间弯管制造误差影响因素分析33-37
• 3.1.2 钢管对接焊缝收缩变形的数值模拟37-40
• 3.1.2.1 钢管间焊接方式37-38
• 3.1.2.2 对接焊缝物理模型38
• 3.1.2.3 有限元数值模拟38-39
• 3.1.2.4 数值模拟计算结果39-40
• 3.2 弯管制造规范40-41
• 3.3 空间弯管对接焊缝规范41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 制造和拼装误差的累积模型43-56
• 4.1 弯管制造误差和拼装误差分析方法43-48
• 4.1.1 线位移误差影响45-46
• 4.1.2 拼装时角位移误差的影响46-47
• 4.1.3 拼接误差的计算47-48
• 4.1.4 制造和拼装误差累积计算模型48
• 4.2 空间弯管误差累积模型48-50
• 4.3 制造和拼装误差的确定50-52
• 4.3.1 制造误差对线位移误差和角位移误差的影响50-52
• 4.3.2 拼装误差的确定52
• 4.4 某工程中合龙口累积误差分析52-55
• 4.4.1 坐标法计算累积误差52-53
• 4.4.2 三种误差的单独影响53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 空间弯管误差控制技术研究56-66
• 5.1 基于尺寸链的累积误差控制方法56-61
• 5.1.1 尺寸链基本概念56-57
• 5.1.2 空间弯管尺寸链问题的建立57
• 5.1.3 累积误差相互抵偿讨论57-60
• 5.1.4 工程中误差相互抵偿的效果60-61
• 5.2 累积误差控制技术的优化61-64
• 5.2.1 误差控制模型的建立62-64
• 5.2.2 工程中累积误差优化的效果64
• 5.3 本章小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 论文研究结论总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 作者简历72

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1 杨兴邦;杨远志;;计算机辅助加工误差统计分析[J];机械;1992年02期

2 刘贵富;齿轮加工误差对齿轮传递运动的影响[J];机械工程师;1994年06期

3 孙丽媛;用

本文编号：423833