CN106271437A - 一种悬索桥分体式主索鞍整体加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，所述主索鞍主要由至少两半鞍体半体以螺栓连接组合而成，主索鞍的设计要求包括：鞍体底面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽每侧槽壁面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；加工方法是，先对各鞍体半体分别进行粗加工，再将粗加工好的各鞍体半体的中分结合面进行精加工，然后在匹配的相邻鞍体半体的中分结合面上加工出相互对应的连接孔、并采用连接螺栓将匹配的相邻鞍体半体连接组合在一起，最后对整体鞍体进行统一的精加工，直至鞍体符合设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及悬索桥的主索鞍，具体是一种悬索桥分体式主索鞍整体加工方法。
背景技术
在悬索桥工程的上部结构中，主索鞍安装在桥梁主塔的顶端，主缆安装在主索鞍的鞍槽内并绕过主索鞍，主缆将整个桥身重量及桥面载荷传递给主索鞍，再通过主索鞍传递到桥梁主塔。因而，主索鞍是悬索桥工程的关键受力部件，其加工制造精度将直接影响到工作受力状况，关系到整个桥梁的质量和安全。
为了保证悬索桥工程质量，主索鞍的设计要求包括：1.鞍体底面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；2.鞍槽每侧槽壁面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；3.鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm。
目前，常规主索鞍按其结构可以分为整体式主索鞍和分体式主索鞍，分体式主索鞍通常是将整个鞍体按主缆延伸方向分成两个或三个结构体积相对较小的鞍体半体，例如中跨鞍体和边跨鞍体，在工程应用中，通过将这些结构体积相对较小的鞍体半体以连接螺栓组合而成整体，见图1和图2所示。索鞍制造商受限于加工设备及技术措施，现有分体式主索鞍的加工方法是：先分别单独加工（包括粗加工和精加工）第一鞍体半体1和第二鞍体半体2，然后将两半鞍体半体通过高强度的连接螺栓3组合在一起，采用人工打磨的方式处理质量缺陷，直至成品。
上述分体式主索鞍的加工方法很难满足上述主索鞍的设计要求，这是因为，由于将各鞍体半体分别以单独加工成型，它们相互之间的加工部位不可避免的存在加工尺寸误差和累积误差，这将直接造成各鞍体半体所组合而成的整体鞍体会出现如下质量问题：
1. 匹配的相邻鞍体半体的底面结合处出现错位而形成的台阶，导致鞍体底面的整体平面度无法满足设计要求的≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面的标准；
2. 匹配的相邻鞍体半体的鞍槽的各圆弧绳槽面半径尺寸及绳槽面台阶宽度尺寸等无法一致，相邻鞍体半体之间绳槽的圆心位置尺寸也无法完全一致，进而导致各圆弧绳槽面在中分结合处出现台阶错位，造成鞍槽两侧槽壁面的平面度分别无法满足设计要求的≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面的标准，同时各圆弧绳槽面的面轮廓度无法满足设计要求的≤1mm/1000mm的标准。
综上所述，上述现有加工方法加工而成的分体式主索鞍的加工质量无法达到设计要求的精度，在严格意义上来讲，已经属于加工质量不合格的次品，最后唯有通过手工打磨的方式消除错位台阶后以勉强应付了事，这将对主索鞍的安装使用及工作受力都产生不利影响。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、加工作业高效、经济效益好且所加工的悬索桥分体式主索鞍能够可靠地满足设计要求的加工方法。
本发明所采用的技术方案是，一种悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，所述主索鞍主要由至少两半鞍体半体以螺栓连接组合而成，所述主索鞍的设计要求包括：鞍体底面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽每侧槽壁面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；所述加工方法是，先对各鞍体半体分别进行粗加工，再将粗加工好的各鞍体半体的中分结合面进行精加工，然后在匹配的相邻鞍体半体的中分结合面上加工出相互对应的连接孔、并采用连接螺栓将匹配的相邻鞍体半体连接组合在一起，最后对整体鞍体进行统一的精加工，直至鞍体符合设计要求。
所述加工方法具体包括下列步骤：
步骤1. 在制造成型的各鞍体半体的毛坯件上分别且相互对应的划出加工全线，检查各毛坯件的加工余量；
步骤2. 对各鞍体半体的毛坯件分别进行粗加工；
对粗加工完毕的每一鞍体半体进行探伤处理，确保加工合格；
步骤3. 对各鞍体半体的中分结合面分别进行精加工处理，使每一中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm；
在匹配的相邻鞍体半体的中分结合面上分别加工出相互对应的连接孔；
对各鞍体半体的中分结合面分别进行探伤处理，确保加工合格；
步骤4. 将匹配的相邻鞍体半体组合在一起，使它们的中分结合面相互贴合；用高强度的连接螺栓将各鞍体半体依次连接组合成整体，使匹配的相邻鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm；
步骤5. 对整体鞍体的底面进行精加工处理，使鞍体底面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
对整体鞍体的鞍槽表面进行精加工处理，使鞍槽每侧槽壁面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；
对整体鞍体的鞍槽槽底圆弧几何精度进行检测，确保整个鞍槽槽底轮廓的弧形型线处在同一个圆心上。
步骤3中，所述连接孔包括定位销孔和螺栓孔，所述定位销孔的尺寸公差为0/+0.025mm。
步骤5中，所述圆弧几何精度的检测是采用三维坐标跟踪仪实现。
本发明的有益效果是：上述加工方法将粗加工好的各鞍体半体组合成整体鞍体进行统一的精加工处理，从而消除各鞍体半体之间的加工误差，使加工成品的主索鞍的加工质量能够有效、可靠地严格满足悬索桥主索鞍的设计要求，进而确保所成品分体式主索鞍在悬索桥工程上安装使用及工作受力的可靠性；整个加工方法具有工艺简单、作业高效、劳动强度较轻、经济效益好等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是一种分体式主索鞍的结构示意图。
图2是图1所示主索鞍的关键加工部位的示意图。
图3是图2的A向视图。
图4是图1、图2和图3所示鞍体半体的底部粗加工状态的示意图。
图5是图1、图2和图3所示鞍体半体的鞍槽粗加工状态的示意图。
图6是图4和图5所示鞍体半体的中分结合面的精加工状态的示意图。
图7是分体的各鞍体半体组合成整体的一种精加工状态的示意图。
图8是分体的各鞍体半体组合成整体的另一种精加工状态的示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明为悬索桥分体式主索鞍的整体加工方法。
参见图1所示，本发明的主索鞍按主缆延伸方向分成结构体积相对较小的两半结构，即朝向跨中的第一鞍体半体1和朝向边跨的第二鞍体半体2。在悬索桥工程应用中，第一鞍体半体1和第二鞍体半体2通过多根高强度的连接螺栓3在二者的中分结合面上连接组合而成整体。
参见图2和图3所示，为了保证悬索桥工程的质量，上述主索鞍的设计要求主要包括：
1. 鞍体底面5为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
2. 鞍槽每侧槽壁面10为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
3. 鞍槽槽底各圆弧绳槽面6的面轮廓度≤1mm/1000mm；
4. 鞍体半体的中分结合面4的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面。
上述分体式主索鞍的加工方法是，先对第一鞍体半体1和第二鞍体半体2分别进行粗加工，再将粗加工好的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面分别进行精加工，然后在第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面上分别加工出相互对应的连接孔，采用高强度的连接螺栓3将第一鞍体半体1和第二鞍体半体2连接组合在一起、形成整体鞍体，最后对整体鞍体进行统一的精加工，直至鞍体符合包括上述设计要求在内的设计要求。参见图2至图8所示，前述加工方法具体包括下列步骤：
步骤1. 将制造成型的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的毛坯件分别放置在划线平台上，在第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的毛坯件上分别且相互对应的划出加工全线，检查各毛坯件的加工余量是否满足加工要求；
步骤2. 将第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的毛坯件分别进行粗加工；
即将第一鞍体半体1放置在数控机床的旋转工作台上，按划线找正；对第一鞍体半体1的包括中分结合面4、底面5、侧面7、鞍槽槽壁面10及各圆弧绳槽面6在内的各加工面分别进行粗加工，留余量5mm；
采用超声波探伤仪对粗加工完毕的第一鞍体半体1进行探伤处理，若发现缺陷则进行补焊返修，确保进入步骤3的第一鞍体半体1为合格品；
将第二鞍体半体2放置在数控机床的旋转工作台上，按划线找正；对第二鞍体半体2的包括中分结合面4、底面5、侧面7、鞍槽槽壁面10及各圆弧绳槽面6在内的各加工面分别进行粗加工，留余量5mm；
采用超声波探伤仪对粗加工完毕的第二鞍体半体2进行探伤处理，若发现缺陷则进行补焊返修，确保进入步骤3的第二鞍体半体2为合格品；
步骤3. 将探伤合格的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2分别再次放置于数控镗床的旋转工作台上，对它们的底面5分别进行半精加工处理，留余量3mm；
分别对半精加工完毕的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4进行精加工处理，使第一鞍体半体1的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm，使第二鞍体半体2的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm；
在第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4上分别钻铰加工出相互对应的连接孔。该连接孔包括两个定位销孔8和多个螺栓孔9，要求定位销孔8的尺寸公差为0/+0.025mm，要求螺栓孔9的尺寸公差匹配于连接螺栓3。从而使第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4上形成两两对应的连接孔。
以渗透或磁粉探伤的方式对第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4分别进行探伤处理，检查它们的表面是否有缺陷，确保进入步骤4的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2为加工合格品；
步骤4. 将弹簧销子穿入第一鞍体半体1或第二鞍体半体2的中分结合面4上的定位销孔8内；
将第一鞍体半体1和第二鞍体半体2组合在一起，使它们的中分结合面4相互贴合；
将高强度的连接螺栓3穿入第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4上两两对应的螺栓孔9内，将第一鞍体半体1和第二鞍体半体2连接组合成整体、形成整体鞍体；
用塞尺检查第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4之间的贴合间隙，确保中分结合面4之间的贴合间隙≤0.5mm，若中分结合面4之间的贴合间隙＞0.5mm，则将第一鞍体半体1和第二鞍体半体2拆分开，重复执行步骤3的半精加工处理，直至组合在一起的第一鞍体半体1和第二鞍体半体2的中分结合面4之间的贴合间隙≤0.5mm；
步骤5. 将整体鞍体放置在数控镗床的旋转工作台上，按已加工的底面5及侧面7找正；
对整体鞍体的底面5进行统一的精加工处理，使整体鞍体底面5的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
将数控镗床的工作台旋转，采用UG数控编程对整体鞍体的鞍槽表面进行精加工处理，使鞍槽每侧槽壁面10的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面6的面轮廓度≤1mm/1000mm；
采用三维坐标跟踪仪，对整体鞍体的鞍槽槽底圆弧几何精度进行检测，确保整个鞍槽槽底轮廓的弧形型线处在同一个圆心上；
步骤6. 将精加工完毕的整体鞍体拆分开；
分别对第一鞍体半体1和第二鞍体半体2进行后续的精整打磨、涂装等后续处理，直至成品。
实施例2
本发明为悬索桥分体式主索鞍的整体加工方法。
本发明的主索鞍按主缆延伸方向分成结构体积相对较小的三半结构，即朝向跨中的第一鞍体半体、中部的第二鞍体半体和朝向边跨的第三鞍体半体。在悬索桥工程应用中，第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体依次通过多根高强度的连接螺栓在它们的中分结合面上连接组合而成整体。
为了保证悬索桥工程的质量，上述主索鞍的设计要求主要包括：
1. 鞍体底面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
2. 鞍槽每侧槽壁面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
3. 鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；
4. 鞍体半体的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面。
上述分体式主索鞍的加工方法是，先对第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体分别进行粗加工，再将粗加工好的第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面分别进行精加工，然后在第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面上分别加工出相互对应的连接孔，在第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面上分别加工出相互对应的连接孔，采用高强度的连接螺栓将第一鞍体半体和第二鞍体半体连接组合在一起，将第二鞍体半体和第三鞍体半体连接组合在一起，以此使三半鞍体半体连接组合在一起、形成整体鞍体，最后对整体鞍体进行统一的精加工，直至鞍体符合包括上述设计要求在内的设计要求。前述加工方法具体包括下列步骤：
步骤1. 将制造成型的第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的毛坯件分别放置在划线平台上，在第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的毛坯件上分别且相互对应的划出加工全线，检查各毛坯件的加工余量是否满足加工要求；
步骤2. 将第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的毛坯件分别进行粗加工；
即将第一鞍体半体放置在数控机床的旋转工作台上，按划线找正；对第一鞍体半体的包括中分结合面、底面、侧面、鞍槽槽壁面及各圆弧绳槽面在内的各加工面分别进行粗加工，留余量5mm；
采用超声波探伤仪对粗加工完毕的第一鞍体半体进行探伤处理，若发现缺陷则进行补焊返修，确保进入步骤3的第一鞍体半体为合格品；
将第二鞍体半体放置在数控机床的旋转工作台上，按划线找正；对第二鞍体半体的包括中分结合面、底面、侧面、鞍槽槽壁面及各圆弧绳槽面在内的各加工面分别进行粗加工，留余量5mm；
采用超声波探伤仪对粗加工完毕的第二鞍体半体进行探伤处理，若发现缺陷则进行补焊返修，确保进入步骤3的第二鞍体半体为合格品；
将第三鞍体半体放置在数控机床的旋转工作台上，按划线找正；对第三鞍体半体的包括中分结合面、底面、侧面、鞍槽槽壁面及各圆弧绳槽面在内的各加工面分别进行粗加工，留余量5mm；
采用超声波探伤仪对粗加工完毕的第三鞍体半体进行探伤处理，若发现缺陷则进行补焊返修，确保进入步骤3的第三鞍体半体为合格品；
步骤3. 将探伤合格的第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体分别再次放置于数控镗床的旋转工作台上，对它们的底面分别进行半精加工处理，留余量3mm；
分别对半精加工完毕的第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面进行精加工处理，使第一鞍体半体的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm，使第二鞍体半体的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm，亦使第三鞍体半体的中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm；
在第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面上分别钻铰加工出相互对应的连接孔；在第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面上分别钻铰加工出相互对应的连接孔。前述连接孔包括两个定位销孔和多个螺栓孔，要求定位销孔的尺寸公差为0/+0.025mm，要求螺栓孔的尺寸公差匹配于连接螺栓。从而使第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面上形成两两对应的连接孔，第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面上形成两两对应的连接孔。
以渗透或磁粉探伤的方式对第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面分别进行探伤，检查它们的表面是否有缺陷，确保进入步骤4的第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体为加工合格品；
步骤4. 将弹簧销子分别穿入第二鞍体半体的两端中分结合面上的定位销孔内；
将第一鞍体半体和第二鞍体半体按匹配的中分结合面组合在一起，使它们的匹配的中分结合面相互贴合；将第三鞍体半体亦和第二鞍体半体按匹配的中分结合面组合在一起，使它们的匹配的中分结合面相互贴合；
将部分高强度的连接螺栓穿入第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面上两两对应的螺栓孔内，将另部分高强度的连接螺栓穿入第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面上两两对应的螺栓孔内，将第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体依次连接组合成整体、形成整体鞍体；
用塞尺检查第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙，确保中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm，若中分结合面4之间的贴合间隙＞0.5mm，则将第一鞍体半体和第二鞍体半体拆分开，重复执行步骤3的半精加工处理，直至组合在一起的第一鞍体半体和第二鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm；
同时，用塞尺检查第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙，确保中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm，若中分结合面4之间的贴合间隙＞0.5mm，则将第二鞍体半体和第三鞍体半体拆分开，重复执行步骤3的半精加工处理，直至组合在一起的第二鞍体半体和第三鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm；
步骤5. 将整体鞍体放置在数控镗床的旋转工作台上，按已加工的底面及侧面找正；
对整体鞍体的底面进行统一的精加工处理，使整体鞍体底面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
将数控镗床的工作台旋转，采用UG数控编程对整体鞍体的鞍槽表面进行精加工处理，使鞍槽每侧槽壁面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；
采用三维坐标跟踪仪，对整体鞍体的鞍槽槽底圆弧几何精度进行检测，确保整个鞍槽槽底轮廓的弧形型线处在同一个圆心上；
步骤6. 将精加工完毕的整体鞍体拆分开；
分别对第一鞍体半体、第二鞍体半体和第三鞍体半体进行后续的精整打磨、涂装等后续处理，直至成品。
以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
Claims (4)
1.一种悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，所述主索鞍主要由至少两半鞍体半体以螺栓连接组合而成，所述主索鞍的设计要求包括：鞍体底面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽每侧槽壁面为同一平面且整体平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；其特征在于，所述加工方法是，先对各鞍体半体分别进行粗加工，再将粗加工好的各鞍体半体的中分结合面进行精加工，然后在匹配的相邻鞍体半体的中分结合面上加工出相互对应的连接孔、并采用连接螺栓将匹配的相邻鞍体半体连接组合在一起，最后对整体鞍体进行统一的精加工，直至鞍体符合设计要求。
2.根据权利要求1所述悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，其特征在于，所述加工方法具体包括下列步骤：
步骤1. 在制造成型的各鞍体半体的毛坯件上分别且相互对应的划出加工全线，检查各毛坯件的加工余量；
步骤2. 对各鞍体半体的毛坯件分别进行粗加工；
对粗加工完毕的每一鞍体半体进行探伤处理，确保加工合格；
步骤3. 对各鞍体半体的中分结合面分别进行精加工处理，使每一中分结合面的平面度≤0.08mm/1000mm、且全平面≤0.2mm；
在匹配的相邻鞍体半体的中分结合面上分别加工出相互对应的连接孔；
对各鞍体半体的中分结合面分别进行探伤处理，确保加工合格；
步骤4. 将匹配的相邻鞍体半体组合在一起，使它们的中分结合面相互贴合；用高强度的连接螺栓将各鞍体半体依次连接组合成整体，使匹配的相邻鞍体半体的中分结合面之间的贴合间隙≤0.5mm；
步骤5. 对整体鞍体的底面进行精加工处理，使鞍体底面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面；
对整体鞍体的鞍槽表面进行精加工处理，使鞍槽每侧槽壁面的平面度≤0.08mm/1000mm、以及≤0.5mm/全平面，鞍槽槽底各圆弧绳槽面的面轮廓度≤1mm/1000mm；
对整体鞍体的鞍槽槽底圆弧几何精度进行检测，确保整个鞍槽槽底轮廓的弧形型线处在同一个圆心上。
3.根据权利要求2所述悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，其特征在于，步骤3中，所述连接孔包括定位销孔和螺栓孔，所述定位销孔的尺寸公差为0/+0.025mm。
4.根据权利要求2所述悬索桥分体式主索鞍整体加工方法，其特征在于，步骤5中，所述圆弧几何精度的检测是采用三维坐标跟踪仪实现。
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2016
- 2016-08-31 CN CN201610776755.XA patent/CN106271437B/zh active Active
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