CN105499927A - 一种空间曲线型钢构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间曲线型钢构件的制造方法,⑴零件制作:采用三维分析软件对曲线结构进行放样,求取空间曲线板的展开形状,并增设工艺量,通过高精度数控焰割设备下制零件;⑵曲面成型要求:针对空间曲线板分析计算板长方向最小曲率,通过辊板设备预弯,并对特征点采用数控顶压方式使其达到设计线型要求;⑶板单元制作要求:在专用胎型上卡固,依次组装加劲肋,控制加劲肋的组装间隙及角度,焊接时,应采用线能量小的工艺施焊;⑷钢构件制作要求:根据特征点制作专用胎型,保证钢构件底板与胎型密切,依次组装隔板和其他板件,保证所有件的密切度,从而实现结构的整体线型。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对空间曲线型钢箱梁、钢杆件等箱型钢构件,采取分级、多种制造技术组合应用的方式,对制造的钢构件空间线型进行控制,使其达到设计结构要求的一种空间曲线型钢构件的制造方法。
背景技术
近年来,城市钢结构、钢桥梁建设发展迅速,尤其是城市匝道钢桥梁市场日益增大。城市匝道桥结构设计大多采用箱型、杆件结构,结构形式为小空间密加劲型,简单的桥梁只有竖曲线,而较为复杂的具有平面曲线和竖曲线,最复杂的、制造难度大的实属平面曲线、竖曲线、扭曲线型的组合线型结构。
目前对于平面线型、竖向线型的钢构件制造技术已相对较为成熟,但对于平面曲线、竖曲线、扭曲线型组合的空间曲线线型结构制造上还存在很大难度。以往采用以直代曲方案,通过接缝处调整整体线型,但最终成桥线型往往不匀顺,虽然不影响结构的受力,但桥梁外观很难实现美观的要求。
发明内容
设计目的:避免背景技术中的不足之处,设计一种针对空间曲线型(空间曲线包括平面线型、竖向线型、扭曲线型等多种线型的叠加)钢箱梁、钢杆件等箱型钢构件,采取分级、多种制造技术组合应用的方式,对制造的钢构件空间线型进行控制,使其达到设计结构要求的一种空间曲线型钢构件的制造方法。
设计方案:为了实现上述设计目的,本发明以城市匝道桥空间曲线型钢构件制造项目为依托,采取分级、分步骤的控制思路(先控制平面线型,再控制竖向线型、最后整体控制扭曲线型)和多种技术组合(三维展开、数控焰割、辊板技术、胎型约束、多点顶压等技术)的应用,实现空间曲线型钢构件的制造。
空间曲线型钢构件制造方案:通过三维分析软件对曲线结构进行放样,并在放样基础上增设加工工艺量,采用高精度数控设备下制零件,经过辊板、多点顶压技术实现板块的曲线线型,再在板单元制作胎型上进行曲线板单元的组拼与线型控制,最后在钢构件组拼胎型上完成钢构件整体制作。
技术方案:一种空间曲线型钢构件的制造方法,⑴零件制作:采用三维CATIA分析软件对曲线结构进行放样,求取空间曲线板的展开形状,并增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量等,通过高精度数控焰割设备下制零件;⑵曲面成型要求:对空间曲线板分析计算板长方向最小曲率,通过辊板设备进行纵向预弯;在空间曲线板的特征点处,采用数控顶压设备控制该点高程,使其各特征控制点满足设计要求的空间曲线线型;⑶板单元制作要求:在板单元制作胎型上,将板单元的面板与胎型对位定位并卡固,依次组装加劲肋,控制加劲的组装间隙及角度,焊接时,应采用线能量小的工艺施焊;⑷钢构件制作要求:根据钢构件特征点制作组拼胎型,保证钢构件底板特征点与胎型支撑密切,并依次组装隔板和其他板件,保证所有件的密切度,从而实现钢构件的整体线型。
本发明与背景技术相比,一是能够解决空间曲线型钢构件制造线型精度控制问题,对于提高钢结构产品质量有着极其重要意义;二是所用设备均为工程常见机械,在施工实施中额外增加费用不高,具有普遍适用性;三是使用过程中,需根据板单元、钢构件尺寸及线型设计专用胎型,有效控制结构的制造尺寸及线型;四是该施工工装费用与传统制作工艺所用工装费用相差不大,对制造成本无明显增加;五是本工艺方法易操作、成本低,对产品线型控制效果明显,能够在同类项目中大面积推广;六是本申请从零件制作、曲线板成型、曲线板单元制作、钢构件制作等关键工序进行控制,保证每个步骤的制作质量符合相关国家、行业标准的要求,能够确保最终产品的质量。
附图说明
图1是板单元制作线型控制示意图,图1中的顶板特征点标高参数表(mm)如下:
图2是钢构件制作线型控制示意图中钢构件顶面示意图,各特征点标高参数表(mm)如下:
图3是钢构件制作线型控制示意图中钢构件底面示意图,各特征点标高参数表(mm)如下:
。
图4是图2中B-B向的结构示意图。
图5是图2中C-C向的结构示意图。
图6是钢构件组拼胎型示意图。
具体实施方式
实施例1:参照附图1-5。一种空间曲线型钢构件的制造方法,⑴零件制作要求:钢板须进行预处理,消除钢板中的轧制应力、运输残余应力,采用三维分析软件对曲线结构进行放样,求取空间曲线板的展开形状,并结合制造工艺增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量等,通过高精度数控焰割设备下制零件;对空间曲线钢构件的隔板,因其为钢构件组拼的内胎,应对尺寸进行严格控制,采用机械加工予以实现;⑵曲面成型要求:针对空间曲线板线型,分析计算出空间曲线板沿板长方向的最小曲率,通过辊板设备进行预弯处理;结合空间曲线板线型,计算特征点坐标数据,并以此为依据制作曲线板成型胎型,采用数控顶压方式使其特征点达到线型要求;⑶板单元制作要求:将制作符合要求的曲线板在专用胎型上卡固,根据基准线依次组装加劲肋,控制加劲的组装间隙及角度,焊接时,采用线能量小的工艺施焊,对制作的板单元尺寸、线型进行整体检测,对局部偏差可采取热矫正措施进行修整;⑷钢构件制作要求:根据钢构件线型要求,制作可调式组拼胎型(胎型采用型钢制作成纵横梁、立柱及限位支撑体系),组拼时,保证钢构件的底板与胎型完全密切,对不密切部位进行冷矫,使其符合组拼要求;按组装位置线依次组装隔板和其他板件,保证隔板与其他板件的密切度,从而实现结构的整体线型,对钢构件线型局部超差部位,采用热矫正措施。
为了保证各项技术的实施效果,采取以下措施予以控制:
⑴对项目实施过程中所用机械设备的完好性进行检查,保证各设备处于良好运转状态。
⑵根据钢构件线型设计制作组拼胎型,在胎型使用前应对控制尺寸、特征点等处数据进行检测,符合组拼精度要求时方可投入使用。
⑶在空间曲线型钢构件组拼过程中,采用顶压、限位等工装进行钢构件的尺寸、线型的刚性约束,确保线型在公差要求范围内。
⑷实施过程中,应采用高精度水准仪、全站仪(或经纬仪)等测量设备进行钢构件制作精度的跟踪检测,保证产品过程质量达标。
需要理解到的是:上述实例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述,但是这些文字描述,只是对本发明设计思路的简单文字描述,而不是对本发明设计思路的限制,任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改,均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种空间曲线型钢构件的制造方法,其特征是:
⑴零件制作:采用三维CATIA分析软件对曲线结构进行放样,求取空间曲线板的展开形状,并增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量,通过高精度数控焰割设备下制零件;
⑵曲面成型要求:对空间曲线板分析计算板长方向最小曲率,通过辊板设备进行纵向预弯;在空间曲线板的特征点处,采用数控顶压设备控制该点高程,使其各特征控制点满足设计要求的空间曲线线型;
⑶板单元制作要求:在板单元制作胎型上,将板单元的面板与胎型对位定位并卡固,依次组装加劲肋,控制加劲的组装间隙及角度,焊接时,应采用线能量小的工艺施焊;
⑷钢构件制作要求:根据钢构件设计线型,制作能够约束钢构件轮廓尺寸、制造线型的可调式胎型,保证钢构件底板特征点与胎型对应支撑的密切,并依次顶紧组装隔板和其他板件,保证所有件的密切度,从而实现钢构件的整体线型。
2.根据权利要求1所述的空间曲线型钢构件的制造方法,其特征是:
⑴零件制作工艺:钢板须进行预处理,消除钢板中的轧制应力、运输残余应力,采用三维CATIA分析软件对曲线结构进行放样,求取空间曲线板的展开形状,并结合制造工艺增设焰割补偿量、变形工艺量、焊接工艺量等,通过高精度数控焰割设备下制零件;对空间曲线钢构件的隔板,因其为钢构件组拼的内胎,应对隔板进行机加工处理,保证隔板尺寸偏差小于1mm,对角线偏差小于2mm;
⑵曲面成型工艺:针对空间曲线板线型,分析计算出空间曲线板沿板长方向的最小曲率,通过辊板设备进行纵向预弯处理;结合空间曲线板线型,计算曲线板板面特征点坐标数据,并以此为依据制作曲面成型控制胎型,采用数控顶压设备控制特征点高程,使各特征控制点符合设计要求的空间曲线线型;
⑶板单元制作工艺:将制作符合要求的曲线板与板单元制作胎型对位摆放并卡固;根据曲线板上基准线或基准点依次组装加劲肋,控制加劲肋的组装间隙及角度;焊接时,采用线能量小的工艺施焊,施焊应分中、对称作业,尽量减少焊接变形;对制作的板单元尺寸、线型进行整体检测,对局部偏差可采取热矫正措施进行修整;
⑷钢构件制作工艺:根据钢构件线型要求,制作能够约束钢构件轮廓尺寸、制造线型的可调式专用胎型用于组拼;组拼时,保证钢构件底板特征点与胎型支撑完全密切,对不密切部位进行冷矫处理,使其符合组拼要求;按组装位置线依次组装隔板和其他板件,保证隔板与其他板件的密切度,从而实现钢构件整体制造线型;对制作的钢构件线型局部超差部位,可采用热矫正措施予以修整。
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