CN116902745A - 一种大吨位长轴的起吊工装及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大吨位长轴的起吊工装及其装配方法，包括吊环、吊座、横销、双层吊杆、插销、辐板。吊环穿过吊座放置，与吊座成为一个整体；双层吊杆上部扁平位置开孔，孔处与吊座用横销连接，下部呈长方体，底端开有U形槽，槽两侧开有孔，与辐板用插销连接。辐板整体呈衣状，辐板上部呈半环形，与双层吊杆用插销穿孔连接，其下部设有开口，开口两侧开有剖口，于剖开处焊接并固定长轴。该工装的装配方法包括制作工装、组装工装、安装轴零件、安放工装等步骤。采用该结构，可以使大吨位长轴悬空吊挂，减少了热处理畸变的发生；其装配方法提高工装吊挂工件过程中的稳定性，并且简便易操作，节省人力。
Description
技术领域
本发明涉及一种起吊工装及其装配方法，具体涉及一种大吨位长轴零件的起吊工装及其装配方法，属于热处理工艺技术及工装领域。
背景技术
现有技术中，船舶制造工艺中的长轴类零件热处理前用A3钢或20钢等低碳圆钢作吊具，圆钢需要用氧-乙炔火焰加热圆钢中部及两端，使其具有较好的塑性后，通过人工弯曲成吊环和成一定角度，吊具呈类似“V”形，再将吊具两端分别焊接到轴端上，起吊挂轴的作用，其结构如图1所示。当采用低碳圆钢作吊具时，轴的质量不超过3000kg，且圆钢最大直径不超过φ50mm。而当轴的质量更大后，所用吊具直径要更大才能承载轴的吊挂吨位。圆钢直径越大，使用人力配合用氧-乙炔火焰加热的方法使其变形非常困难，甚至无法弯曲成形。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有生产条件存在的不足，提出一种大吨位长轴零件的起吊工装及其装配方法，可使大吨位长轴悬空吊挂，减少热处理畸变的发生；并且能够提高工装吊挂工件过程中的稳固性。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种大吨位长轴的起吊工装，包括由上至下依次连接的吊环、吊座、吊杆、辐板及轴零件；所述吊座通过设置于其上方的吊环与行车连接并挂于炉外，所述吊杆的顶端通过开孔内穿插的横销与吊座连接，下部置于炉内，底部通过连接件与辐板相连；所述辐板上部呈半环形，其内开有与吊杆底部相匹配的孔位，其下部具有开口，所述开口的两侧对称开有剖口，且所述开口处通过焊接方式与轴零件固定连接；所述辐板下部剖开处与轴焊接部位的横截面S（单位mm2）与轴零件的质量G（单位kg）的关系满足：G≤κ·2S，其中k为安全系数，取值范围为0.8～0.9；装炉时吊杆穿过炉盖孔与吊座一起放置于炉外，防止吊杆与横销的配合在炉内高温的影响下强度降低，出现不稳定性；吊杆下部连接的辐板和轴零件放置于炉内，使得轴零件可以被热处理。
进一步的，所述吊座包括吊座本体及沿吊座本体上部两侧向外延伸的支撑部，所述支撑部放置于炉外的支撑平台上，起吊挂作用；所述吊座本体上开有用于连接吊环的吊孔，在吊孔的下方还开设有用于安装横销的销孔，所述吊孔与销孔处于同一轴线上。
进一步的，所述支撑部与吊座本体的连接处对称开设有呈半圆形的凹槽。该种结构既减轻吊座本体的重量，也有利于吊环穿过凹槽，吊环轻便，便于在行车钩上进行人工拿放操作。
进一步的，所述支撑部的宽度向远端逐渐减小。
进一步的，所述吊杆为双层吊杆，包括吊杆本体及与之连接的吊杆底座，所述吊杆底部呈矩形块，沿矩形块的中心加工出U形槽，使矩形块被分割成两平行设置的板状结构，且U形槽卡接于辐板顶端；两板状结构上对称开设有用于安装插销的安装孔，插销依次穿过安装孔和U形槽后，固定连接吊杆和辐板；所述吊杆本体的顶部具有向上延伸的两平面，形成能够插入吊座内部的连接部，且两平面上开有横销孔，通过横销使吊杆顶端与吊座固定连接。
吊杆顶部的厚度小于吊座底部开口距离4-8mm，厚度不能大于吊座底部的开口，保证双层吊杆上端能穿入吊座底部；双层吊杆底部呈长方体，长方体下部从中间开有起承载辐板和轴的作用的U形槽，U形槽间距大于辐板厚度，保证辐板上端的环能穿入到双层吊杆底部，U形槽两侧开有共中心线的孔，用于与插销配合，吊挂辐板及轴。
进一步的，所述辐板由包括上半部分的半圆环，半圆环底边与等腰梯形的顶边相重合，等腰梯形和下半部分的矩形组成，其孔内搭接于插销上，其下部开剖口延伸出两侧与轴零件焊接固定，所述辐板上的孔与所述插销的外表面相适配。
进一步的，所述辐板开口宽度大于轴端直径1～2mm。
一种大吨位长轴的起吊工装的装配方法，包括如下步骤：
步骤1，制作工装：
步骤1.1，制作吊座，吊座采用ZG25材质铸成，铸后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷；制作横销，横销采用20钢或A3钢轧制而成；
步骤1.2，制作双层吊杆，双层吊杆采用20钢锻造而成，锻后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷；其后在双层吊杆顶部机械加工出两平面并制出横销孔，在其底部机加出U形槽，并镗出两插销孔；
步骤1.3，制作辐板，辐板采用20钢钢板，用火焰切割机加工，并去毛刺；
步骤1.4，制作插销，插销采用20钢轧制而成；
步骤2，组装工装：将双层吊杆顶部对准吊座底部，采用横销连接；
步骤3，安装大吨长轴零件：预热轴零件及焊条，确保轴零件焊接部位表面及焊条干燥，保证焊接质量；预热后在大吨长轴轴零件顶部焊接辐板，焊好后将辐板顶部穿入双层吊杆底部U形槽之间，使辐板上的孔中心线与U形槽上的孔中心线重合，然后穿入插销，让插销同时穿过辐板孔及U形槽上的两孔；
步骤4，安放工装；将双层吊架及其所吊挂的辐板和轴零件放入炉内，并调整其高度，使得双层吊杆顶部的横销孔位于热处理炉外部，然后固定吊座，完成装配。
进一步的，所述步骤3，在焊接辐板之前，需要先在轴上确定好轴端的水平中心位置线，将辐板开口部位穿入轴端的中心位置线上，并保证辐板水平放置，在其剖口部位分别焊好朝上的两条焊缝，焊好后，翻转轴及辐板180°，再焊接两条焊缝。
进一步的，所述辐板下部的剖口处与轴零件端部焊接固定，其焊缝长度L取值范围为100～120mm，以保证轴零件连接稳固，不会脱落。
进一步的，所述大吨位长轴零件焊接处用氧-乙炔火焰均匀预热，且长轴零件焊接处焊前表面温度不低于150℃。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有如下优点：本发明的起吊工装承载的长轴吨位大，且轴的畸变小，工装装配操作简单，节省人力。使用专用辐板焊接于长轴上，并配合其它工装使之悬空，保持稳定性，以解决大吨位长轴的吊挂问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为现有技术中起吊工装的结构示意图。
图2为本发明的工装整体结构示意图。
图3为本发明的大吨位长轴吊挂结构示意图。
图4为本发明的吊座结构示意图。
图5为本发明的吊环结构示意图。
图6为本发明的横销结构示意图。
图7为本发明的双层吊杆结构示意图。
图8为本发明的插销结构示意图。
图9为本发明的辐板结构示意图。
附图说明：1-吊环，2-吊座，3-横销，4-双层吊杆，5-插销，6-辐板，7-大吨位长轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本实施例提供的一种大吨位长轴零件的起吊工装，结构如图2至图9所示，包括吊环、吊座、设于吊座下部与吊座连接的双层吊杆，及设于吊杆下部的辐板。其特征在于：所述吊座挂于炉外，所述双层吊杆下部位于炉内，其底部所连接的辐板呈衣状。所述辐板上部呈半环形，环内有孔，其下部设有开口，开口两侧打有剖口C20～30，于剖开处焊接轴零件，开口宽度大于轴的直径1～2mm。辐板下部开口处通过焊接固定轴零件；所述辐板下部与轴焊接部位的横截面S（单位mm2）与轴零件的质量G（单位kg）的关系满足：G≤κ·2S，其中k为安全系数，取值范围为0.8～0.9；装炉时双层吊杆穿过炉盖孔与吊座一起放置于炉外，防止双层吊杆与横销的配合在炉内高温的影响下强度降低，出现不稳定性；双层吊杆下部连接的辐板和轴零件放置在炉内，使得轴零件可以被热处理。辐板厚度和轴焊接部位的宽度是其承载能力的重要指标，二者相乘得横截面积，保证承载的能力。
所述双层吊杆通过横销与吊座连接。所述双层吊杆顶部为具有一定厚度的两平面，厚度不能大于吊座底部的开口，保证双层吊杆上端能穿入吊座底部，两平面中设有横销孔。双层吊杆底部呈长方体，长方体下部从中间开有U形槽，U形槽间距大于辐板厚度，保证辐板上端的环能穿入到双层吊杆底部，U形槽两侧开有共中心线的孔，用于与插销配合，吊挂辐板及轴。工装组装后，U形槽在双层吊架下部，起承载辐板和轴的作用。
所述辐板由包括上半部分的半圆环，半圆环底边与等腰梯形的顶边相重合，等腰梯形和下半部分的矩形组成，其孔内搭接于插销上，其下部开剖口，延伸出两侧与轴零件焊接固定，所述辐板上的孔与所述插销的外表面相适配。此种结构的辐板具有一定程度的稳定性，其下部通过焊接固定轴零件后，保证轴垂直悬空。辐板下部吊挂的轴零件的质量G＞3000kg。
本实施例中的大吨位长轴零件的起吊工装的装配方法，包括如下步骤：
第一步，制作工装：制作吊座，吊座采用ZG25材质铸成，铸后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷；制作横销，横销采用20钢或A3钢轧制而成；制作双层吊杆，双层吊杆采用20钢锻造而成，锻后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷。之后在双层吊杆顶部机械加工出两平面并制出横销孔，在其底部机加出U形槽，并镗出两插销孔；制作辐板，辐板采用20钢钢板，用火焰切割机加工，并去毛刺；制作插销，插销采用20钢轧制而成。
第二步，组装工装：将双层吊杆顶部对准吊座底部，采用横销连接。
第三步，安装大吨长轴零件：预热轴零件及焊条，确保轴零件要焊接表面及焊条干燥，保证焊接质量。预热后在大吨长轴轴零件顶部焊接辐板，焊好后将辐板穿入双层吊杆底部U形槽之间，使辐板上的孔中心线与U形槽上的孔中心线重合，然后穿入插销，让插销同时穿过辐板孔及U形槽上的两孔。同时，在焊接辐板之前，需要先在轴上确定好轴端的水平中心位置线，将辐板开口部位穿入轴端的中心位置线上，辐板水平放置，在其剖口部位分别焊好朝上的两条焊缝，焊好后，翻转轴及辐板180。 ，再焊领悟两条焊缝。采用这种方法，有利于保持大吨位长轴的重心，减少大吨位长轴的畸变，也有利于工装的稳定性。
第四部，安放工装；将双层吊架及其所吊挂的辐板和轴零件放入内部，并调整其高度，使得双层吊杆顶部的横销孔位于热处理炉外部，然后固定吊座。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种大吨位长轴零件的起吊工装，其特征在于：包括由上至下依次连接的吊环、吊座、吊杆、辐板及轴零件；
所述吊座通过设置于其上方的吊环与行车连接并挂于炉外，所述吊杆的顶端通过开孔内穿插的横销与吊座连接，下部置于炉内，底部通过连接件与辐板相连；
所述辐板上部呈半环形，其内开有与吊杆底部相匹配的孔位，其下部具有开口，所述开口的两侧对称开有剖口，且所述开口处通过焊接方式与轴零件固定连接；所述辐板下部剖开处与轴焊接部位的横截面S与轴零件的质量G的关系满足：G≤κ·2S，其中k为安全系数，取值范围为0.8～0.9；
吊杆穿过炉盖孔与吊座一起放置于炉外，吊杆下部连接的辐板和轴零件放置于炉内，使得轴零件可以被热处理。
2.根据权利要求1所述的大吨位长轴热处理吊挂工装，其特征在于：所述吊座包括吊座本体及沿吊座本体上部两侧向外延伸的支撑部，所述支撑部放置于炉外的支撑平台上，起吊挂作用；所述吊座本体上开有用于连接吊环的吊孔，在吊孔的下方还开设有用于安装横销的销孔，所述吊孔与销孔处于同一轴线上。
3.根据权利要求2所述的大吨位长轴热处理吊挂工装，其特征在于：所述支撑部与吊座本体的连接处对称开设有呈半圆形的凹槽。
4.根据权利要求2所述的大吨位长轴热处理吊挂工装，其特征在于：所述支撑部的宽度向远端逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的大吨位长轴热处理吊挂工装，其特征在于：所述吊杆为双层吊杆，包括吊杆本体及与之连接的吊杆底座，所述吊杆底部呈矩形块，沿矩形块的中心加工出U形槽，使矩形块被分割成两平行设置的板状结构，且U形槽卡接于辐板顶端；两板状结构上对称开设有用于安装插销的安装孔，插销依次穿过安装孔和U形槽后，固定连接吊杆和辐板；所述吊杆本体的顶部具有向上延伸的两平面，形成能够插入吊座内部的连接部，且两平面上开有横销孔，通过横销使吊杆顶端与吊座固定连接。
6.根据权利要求1所述的大吨位长轴热处理吊挂工装，其特征在于：所述辐板由包括上半部分的半圆环，半圆环底边与等腰梯形的顶边相重合，等腰梯形和下半部分的矩形组成，其孔内搭接于插销上，其下部开剖口延伸出两侧与轴零件焊接固定，所述辐板上的孔与所述插销的外表面相适配。
7.一种大吨位长轴起吊工装的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，制作工装：
步骤1.1，制作吊座，吊座采用ZG25材质铸成，铸后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷；制作横销，横销采用20钢或A3钢轧制而成；
步骤1.2，制作双层吊杆，双层吊杆采用20钢锻造而成，锻后正火处理，正火工艺为：930℃×3.5H，空冷；其后在双层吊杆顶部机械加工出两平面并制出横销孔，在其底部机加出U形槽，并镗出两插销孔；
步骤1.3，制作辐板，辐板采用20钢钢板，用火焰切割机加工，并去毛刺；
步骤1.4，制作插销，插销采用20钢轧制而成；
步骤2，组装工装：将双层吊杆顶部对准吊座底部，采用横销连接；
步骤3，安装大吨长轴零件：预热轴零件及焊条，确保轴零件焊接部位表面及焊条干燥，保证焊接质量；预热后在大吨长轴轴零件顶部焊接辐板，焊好后将辐板顶部穿入双层吊杆底部U形槽之间，使辐板上的孔中心线与U形槽上的孔中心线重合，然后穿入插销，让插销同时穿过辐板孔及U形槽上的两孔；所述辐板开口宽度大于轴端直径1～2mm；
步骤4，安放工装；将双层吊架及其所吊挂的辐板和轴零件放入炉内，并调整其高度，使得双层吊杆顶部的横销孔位于热处理炉外部，然后固定吊座，完成装配。
8.根据权利要求7所述的大吨位长轴热处理吊挂工装的装配方法，其特征在于：所述步骤3，在焊接辐板之前，需要先在轴上确定好轴端的水平中心位置线，将辐板开口部位穿入轴端的中心位置线上，并保证辐板水平放置，在其剖口部位分别焊好朝上的两条焊缝，焊好后，翻转轴及辐板180°，再焊接两条焊缝，剖口为C20～30。
9.根据权利要求7所述的大吨位长轴热处理吊挂工装的装配方法，其特征在于：所述辐板下部的剖口处与轴零件端部焊接固定，其焊缝长度L取值范围为100～120mm，以保证轴零件连接稳固，不会脱落。
10.根据权利要求7所述的大吨位长轴热处理吊挂工装的装配方法，其特征在于：所述大吨位长轴零件焊接处用氧-乙炔火焰均匀预热，且长轴零件焊接处焊前表面温度不低于150℃。
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