(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

老撾會(huì)蘭龐雅水電站位于老撾南部的Bolaven高原的HOUAY LAMPHAN GNAI河流上，引水系統(tǒng)經(jīng)上平洞、明管、豎井、下平洞、岔管段、支管段至蝸殼進(jìn)口球閥。其中，明管段總長(zhǎng)2134m，設(shè)有20個(gè)鎮(zhèn)墩，其中18個(gè)鎮(zhèn)墩內(nèi)布置有彎管，共計(jì)51節(jié)彎管，鋼襯壁厚14mm～38mm。埋管段分為上平段、豎井段及下平段，總長(zhǎng)度1847m，共計(jì)24節(jié)彎管，鋼襯壁厚34mm～40mm。

岔管總重量為8.7t，主錐管內(nèi)徑2m，支錐管內(nèi)徑1.4m。岔管采用WDB620鋼材，管壁厚度48mm(月牙肋厚度為100mm)。

2 彎管展開(kāi)圖畫(huà)法

2.1 彎管模型

圖1 壓力鋼管立面布置

圖1為13#鎮(zhèn)墩內(nèi)壓力鋼管立面布置圖，選取13#鎮(zhèn)墩內(nèi)的彎管作為研究對(duì)象，繪制1#彎管的展開(kāi)圖。特別注意，展開(kāi)圖應(yīng)選取管壁中性面(板中)進(jìn)行。

圖2 1#彎管等分放樣

2.2 數(shù)據(jù)收集

彎管展開(kāi)圖繪制所需數(shù)據(jù)收集可使用幾何作圖法和數(shù)值計(jì)算法，對(duì)比兩種方法，幾何作圖法方便簡(jiǎn)單且清晰明了。

2.2.1 幾何作圖法

如圖2所示，將1#彎管圖取出，并旋轉(zhuǎn)至線AB水平，畫(huà)出俯視圖圓P，將圓P分成24等分。以第一、二象限為例，在等分點(diǎn)上做上標(biāo)記0、1、2、3、……11、12，并過(guò)各等分點(diǎn)向上作豎直線與線段CD、線段AB相交，與線段CD相交點(diǎn)標(biāo)記為0’(C點(diǎn))、1’、2’、3’、……11’、12’(D點(diǎn))，與線段AB相交點(diǎn)標(biāo)記為0”(B點(diǎn))、1”、2”、3”、……11”、12”(A點(diǎn))。定義L(n)=n’n” (n=0、1、2、……11、12)，在圖中依次量取L(0)、L(1)、L(2)、……L(11)、L(12)的長(zhǎng)度。

2.2.2 數(shù)值計(jì)算法

用數(shù)值計(jì)算的方法計(jì)算出L(n)。如圖1所示已知數(shù)據(jù)，可以使用公式計(jì)算L(n)：

L(n)=BC+r(1-cosα(n))tan(β/2) (n=0、1、2、……11、12)

其中，r為彎管中性面截面圓的半徑；α(n)=15°n。

n取值不同，從而計(jì)算出L(0)、L(1)、L(2)、……L(11)、L(12)的長(zhǎng)度。

2.3 展開(kāi)圖繪制

彎管的縱縫方向位于下偏左45°(上游向下游看)，其縱縫長(zhǎng)度等于L(9)。首先，畫(huà)一條水平線，其長(zhǎng)度等于彎管中性面截面圓的周長(zhǎng)。將水平線分成24等分，過(guò)25個(gè)點(diǎn)(23個(gè)等分點(diǎn)，2個(gè)端點(diǎn))依次向下作豎直線，其長(zhǎng)度依次為L(zhǎng)(9)、L(8)、……L(1)、L(0)、L(1)……L(11)、L(12)、L(11)、L(10)、L(9)。用樣條曲線將豎直線的下端點(diǎn)依次連接并擬合。13#彎管在縱縫位置展開(kāi)的效果圖如圖3所示。

圖3 彎管展開(kāi)圖

3 岔管展開(kāi)圖畫(huà)法

3.1 岔管模型

從岔管結(jié)構(gòu)圖中提取岔管中性面(板中)輪廓圖，并在各部分上做標(biāo)記1#、2#、3#。岔管是由錐管、月牙肋焊接而成，1#為主錐管，2#、3#為支錐管，位于2#與3#之間部分是月牙肋(如圖4所示)。

3.2 3#支錐管等分放樣

從圖4中將3#支錐管取出，并旋轉(zhuǎn)至AB水平(如圖5所示)。延長(zhǎng)兩邊母線BC和AD與過(guò)M點(diǎn)的水平線相交于F、E點(diǎn)，反向延長(zhǎng)母線BC和AD相交于O點(diǎn)。在圖5中畫(huà)出俯視圖底圓P，并將圓P分成36等分，以第二象限為例，做上標(biāo)記0(F’點(diǎn))、1、2、……17、18(E’點(diǎn))。將圓P上的各等分點(diǎn)投影至線段EF上，并將EF上各投影點(diǎn)與O點(diǎn)連接，連接線與線段CM相交于0’(C點(diǎn))、1’、2’、……8’、9’；與線段DM相交于10’、11’、……17’、18’(D點(diǎn))。過(guò)0’(C點(diǎn))、1’、2’、……8’、9’作水平線與線段CF相交于0”(C點(diǎn))、1”、2”、……8”、9”；過(guò)10’、11’、……17’、18’作水平線與線段DE相交于10”、11”、……17”、18”(D點(diǎn))。量取O點(diǎn)至0”(C點(diǎn))、1”、……17”、18”(D點(diǎn))的距離。

圖4 岔管模型輪廓

圖5 支錐管等分放樣

3.3 3#支錐管展開(kāi)圖繪制

圖6 3#支錐管展開(kāi)

用樣條曲線依次連接0、1、2……8、9、M”，M”、10、11……17、18并擬合，所得曲線為圖5中折線CMD的對(duì)應(yīng)展開(kāi)曲線。在圖6中，在線段O’0上量取0B’(0B’與圖5中AB的長(zhǎng)度相等)，以O(shè)’為圓心，B’為起點(diǎn)作圓弧，圓弧端點(diǎn)G落在線段O’K上。選中已畫(huà)展開(kāi)圖輪廓線，使用MIRROR命令沿O’K進(jìn)行鏡像，創(chuàng)建展開(kāi)圖的另一半。

3#錐管展開(kāi)圖繪制完成后，修改調(diào)整展開(kāi)圖，變換成在縱縫位置進(jìn)行展開(kāi)的錐管放樣圖，用于下料圖繪制。

3.4 1#、2#錐管展開(kāi)圖繪制

1#主錐管展開(kāi)圖繪制方法(包括特殊點(diǎn)及縱縫位置的畫(huà)法)與3#錐管展開(kāi)圖繪制所采用的方法類似，這里不再敘述。2#支錐管與3#支錐管結(jié)構(gòu)相同，其展開(kāi)圖也完全相同(包括縱縫位置)。

3.5 月牙肋圖形繪制

月牙肋的外緣為橢圓弧，可使用AutoCAD中的橢圓工具繪制；內(nèi)緣為拋物線，可建立坐標(biāo)系，繪制坐標(biāo)點(diǎn)，用樣條曲線連接坐標(biāo)點(diǎn)并擬合。

4 放樣及保證措施

在過(guò)去，展開(kāi)放樣大多是在空曠的鋼板平臺(tái)上用幾何方法制作樣板或劃線下料，或用計(jì)算的方法求展開(kāi)坐標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，現(xiàn)在已有更多的方法達(dá)到這一目的。掌握好彎管及岔管的展開(kāi)圖繪制方法，即可在AutoCAD中完成展開(kāi)放樣，繪制下料圖，將下料圖導(dǎo)入數(shù)控程序完成下料。

使用AutoCAD繪制下料圖時(shí)，可在圖中畫(huà)出各輔助線，比如滾壓線、拼裝線。數(shù)控切割機(jī)是用程序驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)切割工具對(duì)物體進(jìn)行切割。利用此特點(diǎn)，將切割工具進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，在預(yù)演切割過(guò)程中，隨著機(jī)床運(yùn)動(dòng)，改造的部位在鋼板上進(jìn)行劃線操作，從而將下料圖繪制在鋼板上；對(duì)主要控制尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，無(wú)誤后可下料。這樣做法一是檢驗(yàn)彎管及岔管部件下料圖的準(zhǔn)確性，二是減少人工繪制輔助線這一工序。

岔管是金屬結(jié)構(gòu)的重要組成部分，為保證岔管制作順利完成，檢驗(yàn)AutoCAD中放樣圖是否正確，可在岔管下料前，使用薄鐵皮制作岔管模型；在CAD中將岔管各部件的下料圖按一定比例縮小，導(dǎo)入數(shù)控程序，在薄鐵皮上劃線；使用相應(yīng)的工具完成岔管模型各部件的下料，將各部件組拼完成模型制作。岔管模型制作完成后，不僅可以校核各拼裝尺寸，還可用于指導(dǎo)岔管制作。

5 結(jié)語(yǔ)

在AutoCAD中繪制彎管及岔管的展開(kāi)圖，完成其展開(kāi)放樣，這種方法不僅減少了繁瑣的工作程序，而且還方便、快速并有效地提高了放樣的準(zhǔn)確性。所以，掌握使用AutoCAD方法繪制彎管及岔管的展開(kāi)圖很有必要。