CN101664876B - 大型悬索桥散索鞍加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大型悬索桥散索鞍加工方法，该散索鞍由鞍头和鞍体组合焊接构成，所述鞍体由底块和筋板组合焊接构成，底块的底面上有键槽，加工步骤是：(1)在数控机床旋转工作台上，分别加工好鞍头和底块，底块上的键槽暂不加工；(2)在地面工作台上，将筋板焊接在底块上，构成鞍体；(3)在地面工作台上，将鞍头和鞍体组合焊接为整体；(4)在地面工作台上，加工键槽。本方法利用常规通用设备即可满足加工要求，不必添置大型设备，经济效果突出。

Description

大型悬索桥散索鞍加工方法
技术领域
本发明涉及悬索桥，具体涉及大型悬索桥散索鞍的加工方法。
背景技术
在现代桥梁建设中，悬索桥由于跨越能力大、抗震性能好、外型美观，已经成为大跨度桥梁的首选桥型。
散索鞍是悬索桥的重要受力构件，一般由铸造鞍头1和鞍体焊接而成，如图1、图2所示。
中、小型散索鞍，其结构较小、重量较轻，重工行业的常规设备即可加工，传统制造工艺是：分别将鞍头、鞍体粗加工后再焊接为整体，最后整体精加工。
随着交通事业的飞速发展和悬索桥设计、施工水平不断提高，悬索桥的跨越能力越来越大，新的跨径纪录不断刷新。随着悬索桥跨径增加，为保证散索鞍的强度，其结构尺寸和重量同步增加，大型散索鞍的重量超过100吨，这就带来了传统重工行业的设备能力不足问题，机床旋转工作台的几何尺寸和承载能力有限，无法满足散索鞍整体加工的要求，如单纯采用增加投资来改造或更新设备、厂房，提升加工能力，势必大幅度增加散索鞍的制造成本，进而增大桥梁的造价。
发明内容
本发明的目的，是提供一种大型散索鞍分体加工制造方法。它能大大降低对设备能力要求，充分利用常规通用设备制造大型散索鞍，达到节约投资、节约制造成本的目的。
本发明的技术解决方案是：
一种大型悬索桥散索鞍加工方法，该散索鞍由鞍头和鞍体组合焊接构成，所述鞍体由底块和筋板组合焊接构成，底块的底面上有键槽，该方法的加工步骤是：
(1).在数控机床旋转工作台上，分别加工好鞍头和底块，底块上的键槽暂不加工；
(2).在地面工作台上，将筋板焊接在底块上，构成鞍体；
(3).在地面工作台上，将鞍头和鞍体组合焊接为整体；
(4).在地面工作台上，加工键槽。
所述鞍头加工的步骤是：
①.铸造鞍头毛坯，在其一个侧面焊接工艺支撑平垫；
②.将鞍头通过该工艺支撑平垫固定在数控机床旋转工作台上，分别粗加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2，留加工余量；
③.粗加工后进行探伤，修补铸造缺陷；
④.缺陷修补后进行精加工，具体步骤如下：
a.将鞍头重新置于数控机床旋转工作台上，加工工艺基准面，包括在端面F1上铣一条直角槽，形成工艺基准面A和工艺基准面B；将鞍头侧面上的首/末块筋板的外侧面加工成工艺基准面C；其中，工艺基准面A和工艺基准面C作为水平找正的两个十字基准，以保证鞍头水平和垂直公差；工艺基准面B作为鞍头平行找正基准和与鞍体键槽距离测量基准，以保证键槽与鞍头平行度和位置度要求；
b.分别精加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2。
所述鞍体加工的步骤是：
①.锻造底块毛坯；
②.将底块毛坯置于数控机床工作台上，加工底平面G；
③.将底块置于地面工作台上，焊接筋板，构成鞍体。
所述鞍头和鞍体焊接步骤是：
①.在鞍头的鞍槽内安装工艺支撑；
②.将鞍头倒置于地面工作台上，鞍头底平面D向上，通过工装垫平固定；
③.将鞍体倒置于鞍头底平面D上，鞍体的底块在上，根据工艺基准面A、B、C，通过工装调整鞍体与鞍头的相对位置，使之满足以下三个要求：
a.鞍体的垂直中心线与鞍头的垂直中心线重合；
b.鞍体底块底平面G与鞍头底平面D平行；
c.鞍体与鞍头的相对高度符合设计要求，即组合后的散索鞍的高度符合设计要求。
④.对鞍头和鞍体的结合部施焊；
⑤.焊后整体热处理，消除焊接应力；
⑥.拆除鞍槽内的工艺支撑，割掉鞍头侧面的工艺支撑平垫，并用砂轮磨平割痕。
所述键槽加工步骤是：
将组焊后的散索鞍置于地面工作台上，鞍槽出口端向上，鞍体底块用方箱支垫，鞍头用工装夹持，根据鞍头精加工时制作的工艺基准面A、B、C，找正找平，先粗加工键槽，再用千分尺测量键槽至鞍头工艺基准面C的距离，用经纬仪、高度尺测量键槽和鞍头工艺基准面B的高度差，计算加工余量，精加工键槽。
本发明的效果：
本发明对大型散索鞍的鞍头和鞍体进行分体加工，然后组合焊接，利用常规通用设备即可满足加工要求，不必添置大型设备，经济效果突出。
附图说明
图1是散索鞍的结构和它的加工面示意图
图2是图1的左视图
图3是鞍头加工示意图
图4是键槽加工示意图
图5是图4中I部分的放大图
具体实施方式
为便于理解本发明，首先介绍散索鞍的结构和它的加工面。
参见图1、图2：散索鞍由鞍头1和鞍体两部分组合焊接构成，鞍体又由底块3和筋板2组合焊接构成。
鞍头1的加工面有底平面D、鞍槽面E、两个端面F1和F2。鞍体底块3的加工面有底面G、键槽H。
大跨径(大于1000米)的悬索桥，其散索鞍的几何尺寸、重量都很大，高度超过3米，重量超过100吨，常规机床旋转工作台的几何尺寸和承载能力有限，无法满足散索鞍整体加工的要求，如果添置大型机床，随之建造相应的车间，势必增大加工企业固定资产投资，大幅度增加散索鞍的制造成本，进而增大桥梁的造价。
本发明用常规通用机床先对鞍头1和鞍体进行分体加工，然后组焊为整体，无须添置大型机床，避免增大加工企业固定资产投资，可大幅度降低散索鞍的制造成本，进而降低桥梁的造价。
本发明的工艺步骤是：
(1).在数控机床的旋转工作台上，分别加工好鞍头1和底块3，底块3上的键槽H暂不加工。
(2).在地面工作台上，将筋板2焊接在底块3上，构成鞍体。
(3).在地面工作台上，将鞍头1和鞍体组合焊接为整体。
(4).在地面工作台上，加工底块3底面上的键槽H。
各部件的具体加工步骤如下：
鞍头加工，参见图3：
①.铸造鞍头1的毛坯，在其一个侧面焊接工艺支撑平垫9。
②.将鞍头1通过该工艺支撑平垫9固定在数控机床11的旋转工作台8上，分别粗加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2，各留加工余量5mm；加工顺序不限，一般先加工底平面D，再加工两个端面F1和F2，最后加工鞍槽面E，一个面加工完之后，转动工作台8，再加工下一面，各面均须法向对应机床旋转轴，刀具10从法向加工。
③.粗加工后进行探伤，修补铸造缺陷。
④.缺陷修补后进行精加工，具体步骤如下：
a.将鞍头1重新置于数控机床旋转工作台8上，加工工艺基准面，包括在端面F1上铣一条直角槽，形成工艺基准面A和工艺基准面B；将鞍头1侧面上的首/末块筋板的外侧面加工成工艺基准面C；其中，工艺基准面A和工艺基准面C作为水平找正的两个十字基准，以保证鞍头水平和垂直公差；工艺基准面B作为鞍头平行找正基准和与鞍体键槽距离测量基准，以保证键槽与鞍头平行度和位置度要求。
b.分别精加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2，加工顺序与粗加工相同。
鞍体加工：
①.锻造底块3的毛坯。
②.将底块3的毛坯置于数控机床工作台8上，加工底平面G。
③.将底块3置于地面工作台4上，在其顶面焊接筋板2，构成鞍体。
鞍头和鞍体组合焊接：
①.在鞍头1的鞍槽内安装工艺支撑，以防止后序焊接和热处理时鞍槽变形。
②.将鞍头1倒置于地面工作台4上，鞍头底平面D向上，通过工装垫平固定。
③.将鞍体倒置于鞍头底平面D上，鞍体的底块3在上，根据工艺基准面A、B、C，通过工装调整鞍体与鞍头的相对位置，使之满足以下三个要求：
a.鞍体的垂直中心线与鞍头1的垂直中心线重合；
b.鞍体底块3底平面G与鞍头底平面D平行；
c.鞍体与鞍头的相对高度符合设计要求，即组合后的散索鞍的高度符合设计要求。
④.对鞍头和鞍体的结合部施焊。
⑤.焊后整体热处理，消除焊接应力。
⑥.拆除鞍槽内的工艺支撑，割掉鞍头侧面的工艺支撑平垫，并用砂轮磨平割痕。
键槽加工，参见图4、图5：
将组焊后的散索鞍置于地面工作台4上，鞍槽出口端向上，鞍体底块3用方箱5支垫，根据鞍头1精加工时制作的工艺基准面A、B、C，找正找平。先粗加工键槽H，再用千分尺测量键槽至鞍头工艺基准面C的距离，用经纬仪、高度尺测量键槽和鞍头工艺基准面B的高度差，计算加工余量，精加工键槽H。
至此，散索鞍加工完毕。

Claims (1)

1.一种大型悬索桥散索鞍加工方法，该散索鞍由鞍头和鞍体组合焊接构成，所述鞍体由底块和筋板组合焊接构成，底块的底面上有键槽，其特征在于，该方法的加工步骤是：
(1).在数控机床旋转工作台上，分别加工好鞍头和底块，底块上的键槽暂不加工；
(2).在地面工作台上，将筋板焊接在底块上，构成鞍体；
(3).在地面工作台上，将鞍头和鞍体组合焊接为整体；
(4).在地面工作台上，加工键槽；
所述鞍头加工的步骤是：
①.铸造鞍头毛坯，在其一个侧面焊接工艺支撑平垫；
②.将鞍头通过该工艺支撑平垫固定在数控机床的旋转工作台上，分别粗加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2，留加工余量；
③.粗加工后进行探伤，修补铸造缺陷；
④.缺陷修补后进行精加工，具体步骤如下：
a.将鞍头重新置于数控机床旋转工作台上，加工工艺基准面，包括在端面F1上铣一条直角槽，形成工艺基准面A和工艺基准面B；将鞍头侧面上的首/末块筋板的外侧面加工成工艺基准面C；其中，工艺基准面A和工艺基准面C作为水平找正的两个十字基准，以保证鞍头水平和垂直公差；工艺基准面B作为鞍头平行找正基准和与鞍体键槽距离测量基准，以保证键槽与鞍头平行度和位置度要求；
b.分别精加工底平面D、鞍槽面E、端面F1和F2；
所述鞍体加工的步骤是：
1).锻造底块毛坯；
2).将底块毛坯置于数控机床工作台上，加工底平面G；
3).将底块置于地面工作台上，焊接筋板，构成鞍体；
所述鞍头和鞍体焊接步骤是：
1>.在鞍头的鞍槽内安装工艺支撑；
2>.将鞍头倒置于地面工作台上，鞍头底平面D向上，通过工装垫平固定；
3>.将鞍体倒置于鞍头底平面D上，鞍体的底块在上，根据工艺基准面A、B、C，通过工装调整鞍体与鞍头的相对位置，使之满足以下三个要求：
(a).鞍体的垂直中心线与鞍头的垂直中心线重合；
(b).鞍体底块底平面G与鞍头底平面D平行；
(c).鞍体与鞍头的相对高度符合设计要求，即组合后的散索鞍的高度符合设计要求；
4>.对鞍头和鞍体的结合部施焊；
5>.焊后整体热处理，消除焊接应力；
6>.拆除鞍槽内的工艺支撑，割掉鞍头侧面的工艺支撑平垫，并用砂轮磨平割痕；
所述键槽加工步骤是：将组焊后的散索鞍置于地面工作台上，鞍槽出口端向上，鞍体底块用方箱支垫，鞍头用工装夹持，根据鞍头精加工时制作的工艺基准面A、B、C，找正找平，先粗加工键槽，再用千分尺测量键槽至鞍头工艺基准面C的距离，用经纬仪、高度尺测量键槽和鞍头工艺基准面B的高度差，计算加工余量，精加工键槽。
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