一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種針對(duì)空間曲線型鋼箱梁、鋼桿件等箱型鋼構(gòu)件，采取分級(jí)、多種制 造技術(shù)組合應(yīng)用的方式，對(duì)制造的鋼構(gòu)件空間線型進(jìn)行控制，使其達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求的一 種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，城市鋼結(jié)構(gòu)、鋼橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，尤其是城市匝道鋼橋梁市場(chǎng)日益增 大。城市匝道橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多采用箱型、桿件結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式為小空間密加勁型，簡(jiǎn)單的橋 梁只有豎曲線，而較為復(fù)雜的具有平面曲線和豎曲線，最復(fù)雜的、制造難度大的實(shí)屬平面曲 線、豎曲線、扭曲線型的組合線型結(jié)構(gòu)。
[0003] 目前對(duì)于平面線型、豎向線型的鋼構(gòu)件制造技術(shù)已相對(duì)較為成熟，但對(duì)于平面曲 線、豎曲線、扭曲線型組合的空間曲線線型結(jié)構(gòu)制造上還存在很大難度。以往采用以直代曲 方案，通過(guò)接縫處調(diào)整整體線型，但最終成橋線型往往不勻順，雖然不影響結(jié)構(gòu)的受力，但 橋梁外觀很難實(shí)現(xiàn)美觀的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 設(shè)計(jì)目的:避免【背景技術(shù)】中的不足之處，設(shè)計(jì)一種針對(duì)空間曲線型(空間曲線包括 平面線型、豎向線型、扭曲線型等多種線型的疊加）鋼箱梁、鋼桿件等箱型鋼構(gòu)件，采取分 級(jí)、多種制造技術(shù)組合應(yīng)用的方式，對(duì)制造的鋼構(gòu)件空間線型進(jìn)行控制，使其達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 要求的一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法。
[0005] 設(shè)計(jì)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明以城市匝道橋空間曲線型鋼構(gòu)件制造 項(xiàng)目為依托，采取分級(jí)、分步驟的控制思路(先控制平面線型，再控制豎向線型、最后整體控 制扭曲線型)和多種技術(shù)組合(三維展開(kāi)、數(shù)控焰割、輥板技術(shù)、胎型約束、多點(diǎn)頂壓等技術(shù)） 的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)空間曲線型鋼構(gòu)件的制造。
[0006] 空間曲線型鋼構(gòu)件制造方案:通過(guò)三維分析軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣，并在放樣 基礎(chǔ)上增設(shè)加工工藝量，采用高精度數(shù)控設(shè)備下制零件，經(jīng)過(guò)輥板、多點(diǎn)頂壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)板塊 的曲線線型，再在板單元制作胎型上進(jìn)行曲線板單元的組拼與線型控制，最后在鋼構(gòu)件組 拼胎型上完成鋼構(gòu)件整體制作。
[0007] 技術(shù)方案:一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法，⑴零件制作:采用三維CATIA分析 軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣，求取空間曲線板的展開(kāi)形狀，并增設(shè)焰割補(bǔ)償量、變形工藝量、 焊接工藝量等，通過(guò)高精度數(shù)控焰割設(shè)備下制零件;⑵曲面成型要求:對(duì)空間曲線板分析 計(jì)算板長(zhǎng)方向最小曲率，通過(guò)輥板設(shè)備進(jìn)行縱向預(yù)彎;在空間曲線板的特征點(diǎn)處，采用數(shù)控 頂壓設(shè)備控制該點(diǎn)高程，使其各特征控制點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求的空間曲線線型;⑶板單元制作 要求:在板單元制作胎型上，將板單元的面板與胎型對(duì)位定位并卡固，依次組裝加勁肋，控 制加勁的組裝間隙及角度，焊接時(shí)，應(yīng)采用線能量小的工藝施焊;⑷鋼構(gòu)件制作要求:根據(jù) 鋼構(gòu)件特征點(diǎn)制作組拼胎型，保證鋼構(gòu)件底板特征點(diǎn)與胎型支撐密切，并依次組裝隔板和 其他板件，保證所有件的密切度，從而實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件的整體線型。
[0008] 本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，一是能夠解決空間曲線型鋼構(gòu)件制造線型精度控制問(wèn) 題，對(duì)于提高鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要意義;二是所用設(shè)備均為工程常見(jiàn)機(jī)械，在施工 實(shí)施中額外增加費(fèi)用不高，具有普遍適用性;三是使用過(guò)程中，需根據(jù)板單元、鋼構(gòu)件尺寸 及線型設(shè)計(jì)專用胎型，有效控制結(jié)構(gòu)的制造尺寸及線型；四是該施工工裝費(fèi)用與傳統(tǒng)制作 工藝所用工裝費(fèi)用相差不大，對(duì)制造成本無(wú)明顯增加;五是本工藝方法易操作、成本低，對(duì) 產(chǎn)品線型控制效果明顯，能夠在同類項(xiàng)目中大面積推廣;六是本申請(qǐng)從零件制作、曲線板成 型、曲線板單元制作、鋼構(gòu)件制作等關(guān)鍵工序進(jìn)行控制，保證每個(gè)步驟的制作質(zhì)量符合相關(guān) 國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，能夠確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是板單元制作線型控制示意圖，圖1中的頂板特征點(diǎn)標(biāo)高參數(shù)表(mm)如下：
圖2是鋼構(gòu)件制作線型控制示意圖中鋼構(gòu)件頂面示意圖，各特征點(diǎn)標(biāo)高參數(shù)表(mm)如 下：
圖3是鋼構(gòu)件制作線型控制示意圖中鋼構(gòu)件底面示意圖，各特征點(diǎn)標(biāo)高參數(shù)表(mm)如 下：
[0010] 圖4是圖2中B-B向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖5是圖2中C一 C向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖6是鋼構(gòu)件組拼胎型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1:參照附圖1-5。一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法，⑴零件制作要求:鋼 板須進(jìn)行預(yù)處理，消除鋼板中的乳制應(yīng)力、運(yùn)輸殘余應(yīng)力，采用三維分析軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn) 行放樣，求取空間曲線板的展開(kāi)形狀，并結(jié)合制造工藝增設(shè)焰割補(bǔ)償量、變形工藝量、焊接 工藝量等，通過(guò)高精度數(shù)控焰割設(shè)備下制零件;對(duì)空間曲線鋼構(gòu)件的隔板，因其為鋼構(gòu)件組 拼的內(nèi)胎，應(yīng)對(duì)尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制，采用機(jī)械加工予以實(shí)現(xiàn);⑵曲面成型要求:針對(duì)空間曲 線板線型，分析計(jì)算出空間曲線板沿板長(zhǎng)方向的最小曲率，通過(guò)輥板設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎處理;結(jié) 合空間曲線板線型，計(jì)算特征點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)制作曲線板成型胎型，采用數(shù)控頂 壓方式使其特征點(diǎn)達(dá)到線型要求;⑶板單元制作要求:將制作符合要求的曲線板在專用胎 型上卡固，根據(jù)基準(zhǔn)線依次組裝加勁肋，控制加勁的組裝間隙及角度，焊接時(shí)，采用線能量 小的工藝施焊，對(duì)制作的板單元尺寸、線型進(jìn)行整體檢測(cè)，對(duì)局部偏差可采取熱矯正措施進(jìn) 行修整;⑷鋼構(gòu)件制作要求:根據(jù)鋼構(gòu)件線型要求，制作可調(diào)式組拼胎型(胎型采用型鋼制 作成縱橫梁、立柱及限位支撐體系），組拼時(shí)，保證鋼構(gòu)件的底板與胎型完全密切，對(duì)不密切 部位進(jìn)行冷矯，使其符合組拼要求;按組裝位置線依次組裝隔板和其他板件，保證隔板與其 他板件的密切度，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體線型，對(duì)鋼構(gòu)件線型局部超差部位，采用熱矯正措 施。
[0014] 為了保證各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施效果，采取以下措施予以控制： ⑴對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所用機(jī)械設(shè)備的完好性進(jìn)行檢查，保證各設(shè)備處于良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀 ??τ 〇
[0015] ⑵根據(jù)鋼構(gòu)件線型設(shè)計(jì)制作組拼胎型，在胎型使用前應(yīng)對(duì)控制尺寸、特征點(diǎn)等處 數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，符合組拼精度要求時(shí)方可投入使用。
[0016] ⑶在空間曲線型鋼構(gòu)件組拼過(guò)程中，采用頂壓、限位等工裝進(jìn)行鋼構(gòu)件的尺寸、 線型的剛性約束，確保線型在公差要求范圍內(nèi)。
[0017] ⑷實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)采用高精度水準(zhǔn)儀、全站儀(或經(jīng)煒儀)等測(cè)量設(shè)備進(jìn)行鋼構(gòu)件 制作精度的跟蹤檢測(cè)，保證產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
[0018] 需要理解到的是:上述實(shí)例雖然對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路作了比較詳細(xì)的文字描述， 但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述，而不是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的 限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法，其特征是： ⑴零件制作:采用三維CATIA分析軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣，求取空間曲線板的展開(kāi) 形狀，并增設(shè)焰割補(bǔ)償量、變形工藝量、焊接工藝量，通過(guò)高精度數(shù)控焰割設(shè)備下制零件； ⑵曲面成型要求:對(duì)空間曲線板分析計(jì)算板長(zhǎng)方向最小曲率，通過(guò)輥板設(shè)備進(jìn)行縱向 預(yù)彎;在空間曲線板的特征點(diǎn)處，采用數(shù)控頂壓設(shè)備控制該點(diǎn)高程，使其各特征控制點(diǎn)滿足 設(shè)計(jì)要求的空間曲線線型； (3)板單元制作要求:在板單元制作胎型上，將板單元的面板與胎型對(duì)位定位并卡固， 依次組裝加勁肋，控制加勁的組裝間隙及角度，焊接時(shí)，應(yīng)采用線能量小的工藝施焊； ⑷鋼構(gòu)件制作要求:根據(jù)鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)線型，制作能夠約束鋼構(gòu)件輪廓尺寸、制造線型 的可調(diào)式胎型，保證鋼構(gòu)件底板特征點(diǎn)與胎型對(duì)應(yīng)支撐的密切，并依次頂緊組裝隔板和其 他板件，保證所有件的密切度，從而實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件的整體線型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法，其特征是： ⑴零件制作工藝:鋼板須進(jìn)行預(yù)處理，消除鋼板中的乳制應(yīng)力、運(yùn)輸殘余應(yīng)力，采用三 維CATIA分析軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣，求取空間曲線板的展開(kāi)形狀，并結(jié)合制造工藝增設(shè) 焰割補(bǔ)償量、變形工藝量、焊接工藝量等，通過(guò)高精度數(shù)控焰割設(shè)備下制零件;對(duì)空間曲線 鋼構(gòu)件的隔板，因其為鋼構(gòu)件組拼的內(nèi)胎，應(yīng)對(duì)隔板進(jìn)行機(jī)加工處理，保證隔板尺寸偏差小 于1mm，對(duì)角線偏差小于2mm; ⑵曲面成型工藝:針對(duì)空間曲線板線型，分析計(jì)算出空間曲線板沿板長(zhǎng)方向的最小曲 率，通過(guò)輥板設(shè)備進(jìn)行縱向預(yù)彎處理;結(jié)合空間曲線板線型，計(jì)算曲線板板面特征點(diǎn)坐標(biāo)數(shù) 據(jù)，并以此為依據(jù)制作曲面成型控制胎型，采用數(shù)控頂壓設(shè)備控制特征點(diǎn)高程，使各特征控 制點(diǎn)符合設(shè)計(jì)要求的空間曲線線型； (3)板單元制作工藝:將制作符合要求的曲線板與板單元制作胎型對(duì)位擺放并卡固；根 據(jù)曲線板上基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)點(diǎn)依次組裝加勁肋，控制加勁肋的組裝間隙及角度;焊接時(shí)，采用 線能量小的工藝施焊，施焊應(yīng)分中、對(duì)稱作業(yè)，盡量減少焊接變形;對(duì)制作的板單元尺寸、線 型進(jìn)行整體檢測(cè)，對(duì)局部偏差可采取熱矯正措施進(jìn)行修整； ⑷鋼構(gòu)件制作工藝:根據(jù)鋼構(gòu)件線型要求，制作能夠約束鋼構(gòu)件輪廓尺寸、制造線型 的可調(diào)式專用胎型用于組拼;組拼時(shí)，保證鋼構(gòu)件底板特征點(diǎn)與胎型支撐完全密切，對(duì)不密 切部位進(jìn)行冷矯處理，使其符合組拼要求;按組裝位置線依次組裝隔板和其他板件，保證隔 板與其他板件的密切度，從而實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件整體制造線型;對(duì)制作的鋼構(gòu)件線型局部超差部 位，可采用熱矯正措施予以修整。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間曲線型鋼構(gòu)件的制造方法，⑴零件制作：采用三維分析軟件對(duì)曲線結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣，求取空間曲線板的展開(kāi)形狀，并增設(shè)工藝量，通過(guò)高精度數(shù)控焰割設(shè)備下制零件；⑵曲面成型要求：針對(duì)空間曲線板分析計(jì)算板長(zhǎng)方向最小曲率，通過(guò)輥板設(shè)備預(yù)彎，并對(duì)特征點(diǎn)采用數(shù)控頂壓方式使其達(dá)到設(shè)計(jì)線型要求；⑶板單元制作要求：在專用胎型上卡固，依次組裝加勁肋，控制加勁肋的組裝間隙及角度，焊接時(shí)，應(yīng)采用線能量小的工藝施焊；⑷鋼構(gòu)件制作要求：根據(jù)特征點(diǎn)制作專用胎型，保證鋼構(gòu)件底板與胎型密切，依次組裝隔板和其他板件，保證所有件的密切度，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體線型。
【IPC分類】B23P15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105499927
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510989994
【發(fā)明人】王曉輝, 康玉梅, 張亞娟, 李拴林, 雷云, 曹偉
【申請(qǐng)人】中鐵寶橋集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日