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行业领域

新材料技术,制造业

需求背景

随着对产品高质量的不断追求及成本管控力度的逐步强化，越来越多的零件采取不留余量或少留余量切割，因此对切割件尺寸精度、表面质量及切割面垂直度等要求越来越高。我国管道施工正朝着高质量、高科技、高效能的方向发展，在实际应用中，大中型管道在小型管道切割机床上难以加工，而专用的大型管道切割机又面临体积大而笨重，制造困难，价格高，维修周期长等一系列的问题。比较典型的是美国的SE-4、SE-5马鞍形和弯头管切割机，采用机械和凸轮或连杆机构控制，其控制软件功能较弱。为了开发出一种能满足管道行业要求，切割出符合精度要求的数控切割机，必须要有一种能够求解出各种情况下管接头切割的相关数据的软件来与之配套，现目前开发出来的管接头切割的相关数据软件均无法达到要求。国内生产的管道切割技术普遍存在数控程度低、切割精度不高、切割质量较差、成本高、切割效率较低、劳动强度大、质量难以控制等问题

需解决的主要技术难题

1、技术难点和问题：

1）现有的管道切割技术自动化程度不高。我国管到切割还处于起步阶段，其数控软件功能不够强大，而且操作复杂，亦不能满足切割精度要求。多以人工手持焊枪进行作业为主，不仅劳动强度大，工作效率低，而且还会对工人的安全构成一定程度的威胁。

2）套料技术不合理  管道切割数控技术具有十分复杂的编程，在使用时容易出现操作失误，造成材料的浪费。一般采用ＣAＤ等软件将相应的零件图转化成为比较简单得ＮＧ切割数据，后在数控管道切割机上还需要借助人工的方法进行排料。但是该方法存在一定的局限性，对管道部件的切割容易因为一个小的操作失误造成整个管道的报废。

3） 在实现自动化数控之前，编程时间较长，造成管道切割机工作效率的下降。

管道切割下料难。①涉及材料的材质广泛，包括碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金、双金属复合管、铜合金以及铝合金等。②涉及材料的规格尺寸范围大，包括管材、板材和型材，同时材料尺寸和厚度范围差异较大。③切割下料质量和效率难得到保证。④专用切割设备配置不足，对手工氧乙炔切割依赖较大。

期望实现的主要技术目标

 1）该项管道切割数控系统及自动化改进技术的研发，预计申请知识产权1-2项。我公司在结合自身情况的基础上不断提高学习意识，主动学习、研究管道数控切割技术，引入先进的数控技术手段，培育数控技专业术人才，并形成相关文件标准，切实将管道数控切割技术落实到生产中。

2）根据不同行业要求和标准，建立在被切管轴坡面内进行管管、管板、管球以及圆管开孔情况，在相贯线上进行管道切割的数学模型，利用VC++语言编制轨迹求解软件。利用OpenGL语言与C++结合，开发一个显示平台，在该平台上可以显示相贯接头，显示切割效果图。对于目前市场上的管道切割技术升级，形成管道切割数控及自动化改进技术研发与应用示范，研发成果为一种自动化数控切割机，自动化数控切割机属于管道切割系列产品。该控制系统在Windows操作系统下开发，具有良好的人机交互界面，操作简洁方便。与国外相关技术相比，一定程度上提高了切割速度，还提高了管道的切割质量，同时减少了材料的浪费，降低了生产成本，各部件运动灵敏度高，提高了管道切割机的工作效率。

3）将生产中常用到的切管类型，根据切割特点划分为管端头切割、短管两端切割、主管开孔开槽三大类二十二个小类。这些切割类型基本上能够满足生产加工的需要。

4）本管道数控切割控制系统及自动化改进技术①加工对象范围大。直径为150～1800mm的碳钢、不锈钢、球墨铸铁、铸铁及大部分合金材料管道。甚至直径达100m的油罐。②铣削切割方式,可以切下***～75mm 的金属, 而且不改变机加工表面的物理性能。③加工精度较高。一般情况下,端面垂直度在***范围内。如果使用导轨附件可将加工精度保持在***以内。 

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-10-21

涂铭旌

四川大学

教授

综合评价

该技术需求足够清晰

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