利用Auto CAD求解大型钢板制烟囱的下料尺寸

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摘要：工程施工过程中，一些大型构件由于受施工场地的限制，采用传统的现场放样方法，其施工操作非常困难，施工人员劳动强度相当大，且准确度不高。本文简单介绍利用auto cad软件的绘图功能快速求解大体积钢板制烟囱的下料尺寸的方法 ，此方法具有放样精度高，实用性强及应用效果较好等特点，可大幅度减轻工程技术人员和铆工的劳动强度。

关键词：烟囱；放样；Auto CAD绘图

中图分类号：C35文献标识码： A

宁夏宝塔能源化工有限公司80万t/a汽柴油加制氢联合装置中有一转化炉钢板制烟囱，如图1所示，该烟囱高50米，EL+30000以下为圆锥型，圆锥底面直径为φ4000，顶部直径为φ2000，烟囱设计壁厚为δ=14，EL+30000以上为圆柱型，EL+30000以下为圆锥体，

其示意图如图2，本文主要介绍利用Auto CAD软件求解烟囱EL+30000以下圆锥体现场下料尺寸的方法。

1. 利用AutoCAD画出烟囱的展开图

1.1 烟囱EL+30000以下为圆锥体，其主视图如图2，将圆锥体上两条母线AB,CD延长相交与一点O ，读取LOA=30046.69mm, LOD=60063.45mm,如图3。

1.2 分别以LOA，LOD为半径，画同心圆, 烟囱底部直径为φ4000，求解出φ4000对应圆的周长为L=3.14*4014=12603.96mm (烟囱所用钢板为δ=14mm，φ4014为圆的中径)。求L=12603.96mm为弧长所对应的圆心角，L=απr/180，α=（12603.96*180）/（3.13*60063.45）=12.98°，在同心圆上画出12.98°的角，与大圆交与O1，C, 与小圆交与B, D。扇形O1CBD即是烟囱EL+30000以下部分的展开图，如图4。

2 在展开图上求解烟囱下料尺寸

2.1以O1为圆心，以5600mm为半径画圆（此项目上使用的钢板规格为6000*1500，为制方便每边各留200mm的余量）， 与以LOD为半径的圆相交与A1，再将线段O1A1向圆心的方向偏移1400mm，连接O A1,与与O1A1偏移的线段相交与A2，再以OA2为半径，以O为圆心画圆，与O1A1偏移的线段交与A3,示意图如图5.

2.2 找到弦 O1A1的中点N，作弦 O1A1的垂线与弧O1A1交与一点M,连接NM，将线段NM以200mm等间距依次向右偏移,当偏移线与A1的距离小于等于200mm时停止偏移（也可选择更小间距，此处为示意图清晰，选择200mm），与NA1交与N1, N2，……N13, 与弧MA1交与M1, M2，……,M13，分别标注线段NM,N1M1，N2M2，……，N13M13的实长，

示意图如图6。按照同样的方法， 做出线段PL, P1L1, ……，P13L13 ,分别标注其实长。线段NM ，PL左面的部分与右面是对称的，

下料时用右面的数据即可。

2.3 用上述方法依次向圆心的方向作图，标注出弦所对应的拱高的实长，在此要注意的是：画到第15个图时，当向圆心的方向偏移L=5600mm的弦长时，偏移距离由1400mm改为1350mm, 因为圆的半径变小，弦所对应的拱高变大，若还按1400mm偏移，所做的的图宽度将大于1500mm，不在尺寸为6000*1500的钢板范围内。当作到第22个图时，作第21个图时所形成的圆与以LOA为半径的圆的距离小于1350mm，不需要做偏移，在作第21个图时所形成的圆上做一R=5600mm为半径的圆O2，与圆交与一点K，连接OK，O O2,分别与以LOA为半径的圆交与两点S,T，连接弦ST，O2K，按照2.2所述方法画出拱高，读取拱高实长，如图7，读取弧ST，O2K之间的距

图7

离为1019.66mm。作完22个图，同时得到24个同心圆，读取角12.98°所对应的24个弧长的实长，如图8。

图8

3. 按照CAD图已求解出的尺寸在钢板上画下料线

在规格为6000*1500的钢板上找到长边的中点M，如图6所示，向下偏移65.3mm，做出线段MN，再过N点作出钢板长边的平行线段O1A1，将线段O1A128等分， 按照图6所示的数据，画出拱高，得到M, M1, M2，……,M13一系列点，平滑的连接各点，得到弧 O1A1，

按上述方法在钢板上画出弧 A3A2，得到扇形O1A1 A2A3, 从图8读取到弧 O1A1的长度为5602.03mm，图9中弧O1C的长度为12610.06mm,

下料时按照图9所示下料，第三块板的弧长为1405.99mm。以上所述为烟囱底部第一带板的下料方法，其余各带参照上述方法即可。

图9

4分析对比

4.1 误差分析

按照上述方法工人在现场下料，烟囱制成功后实测图上φ4028所对应的烟囱实际直径为φ4 024，相差4mm，图上φ2010所对应的烟囱实际直径为φ2008，相差2mm，误差比较小。

4.2 与以往传统的放样方法对比

4.2.1 实物现场展开图画法，由于此烟囱高30m,直径为φ4 000，实际展开放样需画R=60063.45mm的圆，一般施工现场空余场地面积小，不平整，无法进行该类构件的现场放样，即便有足够大的空余场地，如此大尺寸现场放样操作误差肯定较大，且工人放样劳动强度大，效率低。

4.2.2按比例放样，铆工按比例缩小后现场放样，求得缩小后的放样尺寸，然后将缩小后的放样尺寸按原比例放大，再按放大后的尺寸下料, 此种放样方法精确度小，误差比较大。

结术语

运用AutoCAD软件的绘图功能，对一些结构复杂，体积庞大的构件进行展开放样，解决了因受场地限制无法进行现场放样操作或按比例放样误差大的问题，“无纸化”展开放样，实物下料，具有准确、实用、不受场地限制、人工成本低等特点，可大幅减轻铆工的劳动强度。文中所描述的方法特别适用于大型构件及非标构件。

参考文献

[1]张春英. 钣金放样展开新解[M]. 河北：河北科学技术出版社，1995

[2]王隆太. 机械CAD/ CAM技术[M]. 北京：机械工业出版社，2004. 133-150

[3]杨玉杰. 钣金展开200例. 北京：机械工业出版社，2004