CN107877093A - 一种曲面板加工工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲面板加工工装及加工方法。曲面板加工工装包括多个用于支撑曲面板的立柱，多个立柱并列间隔分布。立柱包括底管、与底管上、下相对设置的顶管、设于底管与顶管之间的丝杠。顶管的顶端用于与曲面板固定连接。丝杠的两端分别与底管、顶管螺纹连接，丝杠的中部设有把持部，通过把持部转动丝杠，调节底管与顶管之间的距离。多个立柱的顶端端面形成一曲面，曲面的曲度与曲面板的设计曲度一致。根据立柱的顶端端面对曲面板的曲度进行校正，使曲面板能够固定在加工工装上。因此，对曲面板再进行加工操作的时候，曲面板不会发生较大的形变量，保证曲面板的形状的稳定，便于曲面板的分段及合拢装配。

Description

一种曲面板加工工装及加工方法

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种曲面板加工工装及加工方法。

背景技术

目前，造船、海工领域，船艏、艉部及结构连接处等应力容易集中的连接位置，需要采用流线型的设计。例如，深水半潜平台的立柱与甲板盒、立柱与浮筒连接处，多使用双曲面板。这些外板的材质与厚度往往要求很高，材质一般都是E36以上，厚度多方为20-35mm之间。双曲面板因留有合拢余量并且未开焊缝坡口，导致车间压型不能一次加工到位，加工曲面精度不高。

装配前切割余量开焊缝坡口，会进一步加大曲面板、双曲面板的精度变形，造成分段、合拢，曲面板、双曲面板装配浪费大量人力、物力。为了保证工期，传统加工方法只能强行在分段、合拢区上装配，装配工要辅以修火工一起合作，因此增加大量装配、修火工时，生产效率较低。并且，大量的整形工序对母材产生较大伤害，造成曲度、光顺度不到位，钢板韧性消减等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够保证曲面加工精度的曲面板加工工装及加工方法。

一种曲面板加工工装，用于对曲面板的曲度进行固定加工，包括多个用于支撑所述曲面板的立柱，多个立柱并列间隔分布，所述立柱包括：

底管；

与所述底管上、下相对设置的顶管，所述顶管的顶端用于与曲面板固定连接；

设于所述底管与所述顶管之间的丝杠，所述丝杠的两端分别与所述底管、所述顶管螺纹连接，所述丝杠的中部设有把持部，通过所述把持部转动所述丝杠，调节所述底管与所述顶管之间的距离；

其中，多个所述立柱的顶端端面形成一曲面，所述曲面的曲度与所述曲面板的设计曲度一致。

在其中一实施方式中，所述顶管的下端及所述底管的上端分别固定设有螺母，所述丝杠的两端通过所述螺母与所述顶管及底管连接。

在其中一实施方式中，多个所述立柱沿横向、纵向均匀分布。

在其中一实施方式中，还包括横撑，多个所述立柱的底管之间通过所述横撑连接。

在其中一实施方式中，还包括底板，所述立柱固定设置于所述底板上。

在其中一实施方式中，还包括所述底架，所述底架包括多个相互交叉设置的横梁及纵梁，所述底板固定设于所述底架上，所述立柱固定设于所述横梁与所述纵梁的交叉点上。

在其中一实施方式中，所述顶管的顶部设有用于放置千斤顶的支撑平台。

在其中一实施方式中，所述顶管的顶端端面设有用于焊接所述曲面板的耳板。

在其中一实施方式中，所述底管的底端设有用于连接导链葫芦的吊耳。

一种曲面板加工方法，用于对曲面板进行校正，包括步骤：

根据曲面板的设计数据，将多个立柱呈矩形间隔排布，调整多个立柱的高度，使多个所述立柱的顶端端面形成一曲面上，且所述曲面的曲度与所述曲面板的设计曲度一致；

吊装所述曲面板，放置于多个立柱上，摆放固定；

根据所述立柱的顶端端面的曲度对所述曲面板的曲度进行调整；

将所述曲面板与所述立柱的顶端封焊固定；

对所述曲面板进行加工；

将所述曲面板与所述立柱的顶端切割分离。

在其中一实施方式中，根据所述立柱的顶端端面的曲度对所述曲面板的曲度进行调整的步骤为：先由曲面板的中间区域开始调整曲度，立柱与调整好曲度的部分曲面板封焊；由曲面板的中间区域向四周扩展，依次调整曲面板的曲度，并与相应的立柱封焊。

在其中一实施方式中，对所述曲面板进行加工步骤，包括：

划出加强结构线，根据加强结构线装配加强结构、焊接加强结构；

对曲面板加强结构焊缝背面进行淬火处理，以释放焊缝焊接时产生的应力；

对曲面板四周留有的加工余量进行切割，并开出焊缝坡口，为曲面板片体与分段合拢装配进行准备。

通过上述曲面板加工工装利用上述加工方法，首先利用加工工装的立柱顶端端面形成与曲面板的标准设计数据一致的曲面，以立柱的顶端端面为基准，对曲面板的曲度进行校正，以使曲面板能够封焊固定在加工工装上，使曲面板的曲度数值固定。当曲面板固定在加工工装上之后，对曲面板再进行加工操作的时候，曲面板不会发生较大的形变量，保证曲面板的形状的稳定，便于曲面板的分段及合拢装配。因此，可以保证曲面板车间加工精度较高，防止曲面板在切割焊缝余量变形严重的问题，效率高，缩短工期、提升效率。并且，在曲面板加工工装上校正曲面板，方便施工人员操作，并保证安全性。

附图说明

图1为本实施方式的曲面板加工工装的结构示意图；

图2为根据图1所示的曲面板加工工装的立柱结构示意图；

图3为根据图1所示的曲面板加工工装的俯视图；

图4为本实施方式的曲面板加工方法的流程图；

图5为根据图1所示的曲面板加工方法中步骤S150的具体流程图。

附图标记说明如下：10、曲面板加工工装；11、立柱；111、底管；112、螺母；113、顶管；114、吊耳；115、丝杠；116、支撑平台；117、把持部；13、底架；131、横梁；132、纵梁；15、底板；16、横撑；20、曲面板。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种曲面板加工工装10用于曲面板20进行曲度校正，并将曲面板固定加工。曲面板加工工装10为利用球扁钢制作一个宽3米，长8米的框架结构平台。曲面板加工工装10能够适用于现有多数半潜钻井平台、半潜生活平台。其中，曲面板可以为2.5米*8米、3.2米*8米、2.5米*6米规格的双曲度板。

请参阅图1及图2，本实施方式的曲面板加工工装10包括多个用于支撑曲面板20的立柱11，多个立柱11并列间隔分布。多个立柱11沿横向、纵向均匀分布。多个立柱11呈矩形分布。

具体在本实施方式中，曲面板加工工装10包括底架13及底板15。请参阅图2，底架13包括多个相互交叉设置的横梁131及纵梁132。底板15固定设于底架13上，立柱11固定设置于底板15上，立柱11固定设于横梁131与纵梁132的交叉点上。横梁131与纵梁132的交叉点为加强位置，该处的强度较高，有利于稳定支撑立柱11。

请参阅图2，立柱11包括底管111、顶管113及设于底管111与顶管113之间的丝杠115。底管111与顶管113通过丝杆连接，且底管111、顶管113均匀丝杠115螺纹连接。

底管111为管状结构，并且，底管111的下端固定设于底板15上。底管111的上端设有螺母112。螺母112固定焊接在底管111的上端。可以理解，当底管111的内侧壁开设有内螺纹时，螺母112可以省略。其中，底管111可以为圆钢。

底管111的底端设有用于连接导链葫芦的吊耳114。“导链葫芦”又名“手拉葫芦”，是一种使用简易、携带方便的手动起重工具。导链葫芦运用了轮轴的原理从而起到了省力的作用，适用于工厂、矿山、建筑工地、码头、船泊、仓库等安装作业。具体在本实施方式中，当该立柱11对应处的曲面板的曲度相对于设计曲度较小的时候，通过导链葫芦下拉曲面板，以增大该处曲面板的曲度，以使该处曲面板的曲度与设计值相符。

顶管113为管状结构，顶管113与底管111上、下相对设置。并且，顶管113的下端也设有螺母112。螺母112固定焊接在顶管113的下端。可以理解，当顶管113的内侧壁开设有内螺纹时，螺母112可以省略。其中，顶管113可以为圆钢。

顶管113的顶端用于与曲面板固定连接。具体地，顶管113的顶端端面设有用于焊接曲面板的耳板。通过耳板可以将曲面板与顶管113封焊连接。耳板可以便于立柱11与曲面板封焊连接。当曲面板与立柱11之间解除连接关系的时候，只需要切割耳板，即可使曲面板与立柱11分离，避免对立柱11造成损坏。可以理解，耳板可以省略，曲面板与顶管113的顶端端面直接固定连接。

顶管113的顶部设有用于放置千斤顶的支撑平台116。具体地，支撑平台116固定焊接于顶管113的上方，距离顶端端部300mm位置。当曲面板的曲度相对于设计曲度较大的时候，通过千斤顶对该处的曲面板向上顶起，以减小该处曲面板的曲度，以使该处曲面板的曲度与设计值相符。

丝杠115设于底管111与顶管113之间。丝杠115的两端分别与底管111、顶管113螺纹连接。具体地，丝杠115的上端及下端均开设有外螺纹。丝杠115的上端与顶管113的下端的螺母112螺纹连接，丝杠115的下端与底管111的上端的螺母112螺纹连接。

并且，丝杠115的中部设有把持部117，通过把持部117转动丝杠115，调节底管111与顶管113之间的距离。把持部117为多边形，用于与扳手固定，以通过扳手转动丝杠115。具体在本实施方式中，把持部117为与丝杠115为一体成型的螺母112。

其中，由于多个立柱11均匀排布，则多个立柱11的顶端端面形成一曲面。根据曲面板的设计数据，对立柱11的高度进行调节，以使多个立柱11顶端端面形成的曲面的曲度与曲面板的设计数据一致。因此，依据立柱11顶端端面形成的曲面，对曲面板进行曲度校正，易于检测，操作方便。

本实施方式的曲面板加工工装10还包括横撑16，多个立柱11的底管111之间通过横撑16连接。横撑16可以防止立柱11间倾倒，加强固定立柱11之间的连接关系。可以理解，横撑16可以为角钢。

本发明还提供一种曲面板加工方法。

一种曲面板加工方法，用于对曲面板进行校正，包括步骤：

步骤S110，根据曲面板的设计数据，将多个立柱呈矩形间隔排布，调整多个立柱的高度，使多个所述立柱的顶端端面形成一曲面上，且所述曲面的曲度与所述曲面板的设计曲度一致。

利用本实施方式的曲面板加工工装10，依据设计图纸，对曲面板进行打点肋位，对应在曲面板的肋位安装立柱，使多个立柱以曲面板的形状进行分布。利用丝杠115，依次调节多个立柱的高度到位，使多个立柱的顶端端面形成一个与曲面板的设计数据一致的曲面。

步骤S120，吊装曲面板，放置于多个立柱上，摆放固定。

将车间加工后的曲面板，吊至曲面板加工工装10上。依据设计图纸，将曲面板进行摆放固定。

步骤S130，根据立柱的顶端端面的曲度对曲面板的曲度进行调整。

具体包括：当曲面板该肋位处的曲度较大，可以在立柱上设置支撑平台116，利用支撑平台116，放置千斤顶加以外力调整。通过千斤顶对该肋位处的曲面板向上顶起，以减小该肋位处曲面板的曲度，以使该肋位处曲面板的曲度与设计值相符。

当曲面板该肋位处的曲度较小，可以在立柱的底端设有用于连接导链葫芦的吊耳114。利用吊耳114连接导链葫芦加以外力调整。通过导链葫芦对该肋位处的曲面板向下拉，以增大该肋位处曲面板的曲度，以使该肋位处曲面板的曲度与设计值相符。

根据立柱的顶端端面的曲度对曲面板的曲度进行调整的步骤为：先由曲面板的中间区域开始调整曲度，立柱与调整好曲度的部分曲面板封焊；由曲面板的中间区域向四周扩展，依次调整曲面板的曲度，并与相应的立柱封焊。

步骤S140，将曲面板与立柱的顶端封焊固定。

通过以上方法将曲面板的各肋位的曲度调整到与设计数据的曲度值相符后，在立柱的顶端端面上设置耳板，通过耳板将立柱与曲面板封焊固定，防止因切割余量、装配结构、焊接结构造成的二次变形。

步骤S150，对曲面板进行加工。

具体地，步骤S150，对曲面板进行加工步骤，包括：

步骤S151，划出加强结构线，根据加强结构线装配加强结构、焊接加强结构。

曲面板按照标准数据值在工装胎架上调整并固定好后，根据设计图纸，依据加强结构的位置在曲面板上划线，划线后将加强结构定位、装配、焊接，形成一个小片体。

步骤S152，对曲面板加强结构的焊缝背面进行淬火处理，以释放焊缝焊接时产生的应力。

按照工艺要求，对曲面板加强结构的焊缝背面进行淬火处理，释放焊缝因焊接产生的残余应力。对焊缝背面进行淬火处理，会有效的减少曲面板的变形量，保证曲度板曲度数值。

步骤S153，对曲面板四周留有的加工余量进行切割，并开出焊缝坡口，为曲面板片体与分段合拢装配进行准备。

曲面板的四周的余量切割，焊缝坡口开好，减少曲面板的变形。

步骤S160，将曲面板与立柱的顶端切割分离。

曲面板加工完毕后，自然冷却。切割立柱上方固定的耳板，进行曲面板与立柱分离。吊装各个小片体，然后运至分段、合拢工位，进行装配、定位、焊接作业。

采用该曲面板校正方法及工装，作业效率显著提高，装配、焊接质量有保证，施工人员劳动强度降低，有效的缩短了建造工期。

通过上述曲面板加工工装10利用上述加工方法，首先利用加工工装的立柱顶端端面形成与曲面板的标准设计数据一致的曲面，以立柱的顶端端面为基准，对曲面板的曲度进行校正，以使曲面板能够封焊固定在加工工装上，使曲面板的曲度数值固定。当曲面板固定在加工工装上之后，对曲面板再进行加工操作的时候，曲面板不会发生较大的形变量，保证曲面板的形状的稳定，便于曲面板的分段及合拢装配。因此，可以保证曲面板车间加工精度较高，防止曲面板在切割焊缝余量变形严重的问题，效率高，缩短工期、提升效率。并且，在曲面板加工工装10上校正曲面板，方便施工人员操作，并保证安全性。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种曲面板加工工装，用于对曲面板的曲度进行固定加工，其特征在于，包括多个用于支撑所述曲面板的立柱，多个立柱并列间隔分布，所述立柱包括：

底管；

与所述底管上、下相对设置的顶管，所述顶管的顶端用于与曲面板固定连接；

设于所述底管与所述顶管之间的丝杠，所述丝杠的两端分别与所述底管、所述顶管螺纹连接，所述丝杠的中部设有把持部，通过所述把持部转动所述丝杠，调节所述底管与所述顶管之间的距离；

其中，多个所述立柱的顶端端面形成一曲面，所述曲面的曲度与所述曲面板的设计曲度一致。

2.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，所述顶管的下端及所述底管的上端分别固定设有螺母，所述丝杠的两端通过所述螺母与所述顶管及底管连接。

3.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，多个所述立柱沿横向、纵向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，还包括横撑，多个所述立柱的底管之间通过所述横撑连接。

5.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，还包括底板，所述立柱固定设置于所述底板上。

6.根据权利要求5所述的曲面板加工工装，其特征在于，还包括所述底架，所述底架包括多个相互交叉设置的横梁及纵梁，所述底板固定设于所述底架上，所述立柱固定设于所述横梁与所述纵梁的交叉点上。

7.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，所述顶管的顶部设有用于放置千斤顶的支撑平台。

8.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，所述顶管的顶端端面设有用于焊接所述曲面板的耳板。

9.根据权利要求1所述的曲面板加工工装，其特征在于，所述底管的底端设有用于连接导链葫芦的吊耳。

10.一种曲面板加工方法，用于对曲面板进行校正，包括步骤：

根据曲面板的设计数据，将多个立柱呈矩形间隔排布，调整多个立柱的高度，使多个所述立柱的顶端端面形成一曲面上，且所述曲面的曲度与所述曲面板的设计曲度一致；

吊装所述曲面板，放置于多个立柱上，摆放固定；

根据所述立柱的顶端端面的曲度对所述曲面板的曲度进行调整；

将所述曲面板与所述立柱的顶端封焊固定；

对所述曲面板进行加工；

将所述曲面板与所述立柱的顶端切割分离。

11.根据权利要求10所述的曲面板加工方法，其特征在于，根据所述立柱的顶端端面的曲度对所述曲面板的曲度进行调整的步骤为：先由曲面板的中间区域开始调整曲度，立柱与调整好曲度的部分曲面板封焊；由曲面板的中间区域向四周扩展，依次调整曲面板的曲度，并与相应的立柱封焊。

12.根据权利要求10所述的曲面板加工方法，其特征在于，对所述曲面板进行加工步骤，包括：

划出加强结构线，根据加强结构线装配加强结构、焊接加强结构；

对曲面板加强结构焊缝背面进行淬火处理，以释放焊缝焊接时产生的应力；

对曲面板四周留有的加工余量进行切割，并开出焊缝坡口，为曲面板片体与分段合拢装配进行准备。