一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及重型不规则钢结构制作领域，具体是一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺：首先采用数控扭面机，制作双曲面的腹板和翼板，采用小车式半自动弧形坡口切割机沿双曲面方向制作坡口；然后制作弧形胎架，组装双曲面弧形钢箱梁；组装完成后，利用全站仪对组装变形进行校对，再采用小车式半自动弧形焊机对双曲面弧形钢箱梁中腹板与翼板角接处的坡口依次进行打底、填充和盖面焊接，焊接后，采用标准角度样板对焊接后的端口进行校正；本发明专利技术有效解决传统钢结构焊接工艺难以制作重型双曲面弧形钢箱梁的问题，本发明专利技术工艺坡口切割面平滑、规范，焊接速度快，焊缝质量好，有效保证了对重型双曲面弧形钢箱梁的加工质量和精度，具有良好的推广前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重型不规则钢结构制作领域，具体是一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺。
技术介绍
钢结构所具备的强度高，塑性和韧性好、良好延展性等特性，决定了自身具备优秀的抗震性能，也使得钢结构在高层建筑、大跨度空间结构和桥梁等方面得到广泛的应用。随着建筑业的快速发展，除具备优秀的抗震性能外，大型建筑对视觉美观的要求也越来越高，为满足大型建筑（特别是高层建筑）视觉美观的要求，越来越多的大型复杂异形钢结构需要被建造，这种大型复杂异形常常表现为形状不规则、多曲面扭转等特征，给建造工作带来巨大的挑战。传统钢结构制作工艺主要包括开坡口、组装、焊接和校正等步骤，以重型双曲面圆弧梁钢结构为例，传统工艺则难以满足制作要求，主要表现在：在开坡口步骤中，传统工艺大多采用手工或弧形轨道进行开坡口作业，由于双曲面圆弧梁曲面的不规则性，会导致所开的坡口产生大量缺口、坡口斜面内凹不平、坡口角度切割不规范、制作工效慢、辅材消耗大、需补焊打磨，同时也会造成焊缝检测不合格等一系列的问题；在圆弧梁主部件组装步骤中，传统及普通组装胎架的方法难以达到双曲面的要求，组装后极易出现曲面不规则，端口校正不准导致安装时相邻的圆弧梁之间无法配对组装致使返工，浪费了大量生产成本，同时也降低了生产效率；在圆弧梁主部件焊接步骤中，对于大型钢结构传统方法是将焊机放置在龙门焊胎架上焊接，但这种焊接方式难以满足圆弧梁中弧线形主焊缝的焊接要求，此外，传统的气保焊施工效率低下，焊接缺陷也较多，焊缝成形不美观，焊接要求也难以达到标准要求；在变形校对步骤中，传统方式大多采用翼缘校正机冷校，这种校正方式同样无法应用于双曲面的弧形边缘，同时，冷校的方式在校正的同时还会影响附近曲面的曲度。
技术实现思路
为解决传统钢结构焊接工艺难以制作重型双曲面弧形钢箱梁的问题，本专利技术提供一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，可有效解决传统焊接工艺在制作重型双曲面弧形钢箱梁过程中出现的坡口切割不规范、焊缝检测不合格返修等一系列问题。本专利技术的具体方案为：一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，所述双曲面弧形钢箱梁为包括两块双曲面圆弧型腹板和两块双曲面圆弧型翼板的框形钢结构，所述双曲面弧形钢箱梁的制作工艺至少包括下料、扭曲成型、双曲面弧形钢箱梁组装、组装变形校对、双曲面弧形钢箱梁焊接和焊接变形校正步骤：（1）下料，建立双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控火焰切割机，制作所设定长度和宽度的腹板初料与翼板初料；（2）扭曲成型，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控扭面机，将腹板初料和翼板初料制作成所设定双曲面的腹板和翼板；采用小车式半自动弧形坡口切割机在腹板和翼板的两侧边缘沿双曲面方向制作坡口；（3）双曲面弧形钢箱梁组装，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，将双曲面弧形钢箱梁的中心轴线放样至找平的钢平台上，并沿着放样后的中心轴线均匀布置若干个间距小于或等于500mm的具有V型托口的胎架单元，拼装弧形胎架，所述每一个胎架单元的V型托口与双曲面弧形钢箱梁中相应部位的腹板和翼板匹配安装；将其中一块翼板吊装放置在弧形胎架中V型托口的一个托口边上，并使用定位焊固定，再将其中一块腹板吊装放置在弧形胎架中V型托口的另一个托口边上；在弧形胎架上的翼板与腹板之间定位拼装若干块与双曲面弧形钢箱梁截面相匹配的工艺隔板，定位焊工艺隔板，所述每块工艺隔板的四个顶角均开有弯曲半径为35mm的弧形凹口；将另一块腹板和翼板先后依次拼装在工艺隔板上方，并分别采用定位焊固定；（4）组装变形校对，双曲面弧形钢箱梁组装完成后，利用全站仪对双曲面弧形钢箱梁的四条外棱线两端端点、以及每一条外棱线与若干个胎架单元平面相交的转折点的三维坐标值进行跟踪测量，确保组装后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求；（5）双曲面弧形钢箱梁焊接，采用小车式半自动弧形焊机对双曲面弧形钢箱梁中腹板与翼板角接处的坡口依次进行打底、数道填充和盖面焊接；（6）焊接变形校正，采用预制的双曲面弧形钢箱梁的端口标准角度样板对焊接后的双曲面弧形钢箱梁端口进行跟踪测量，确保焊接后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求。本专利技术所述的数控扭面机具有工作膜台，工作膜台上设有两条平行布置的导轨，两条导轨上对称滑动安装有若干个扭面装置，所述扭面装置具有移动小车，移动小车内安装有升降装置，移动小车面向导轨的一侧沿垂直方向上装有若干个水平液压缸，每一个水平液压缸缸体通过滑块与升降装置连接，并随着升降装置上下移动，每一个水平液压缸活塞杆端部设有“］”型连接件，“］”型连接件内装有压辊。本专利技术所述的小车式半自动弧形坡口切割机和小车式半自动弧形焊机均是在现有的小车式半自动切割机和小车式半自动焊机的机体底部加装随向滚动装置以及机体两侧加装定位卡紧装置，所述随向滚动装置包括在机体底部沿移动方向前端对称安装的两个万向轮、后端对称安装有两个定向轮，所述定位卡紧装置具有在机体沿移动方向的一侧一前一后分别卡紧在切割工件一侧边缘的引向轮和随动轮A，在机体上沿移动方向的另一侧安装的卡紧在切割工件另一侧边缘的随动轮B。本专利技术所述的引向轮通过挂轴连接有一端转动安装在机体上的摆臂，在引向轮与机体之间还安装有引向弹簧；所述随动轮A上端通过挂轴连接有一端弹性安装在机体上的活动杆，所述挂轴上还卡合安装有用于控制活动杆定向伸缩的U型固定块，U型固定块的一侧焊接有固定在机体上的L型连接板；所述随动轮B通过挂轴连接有开有水平条形通孔的调位臂，在机体面向随动轮B的一侧设有悬臂，在悬臂末端设有锁紧螺栓，锁紧螺栓通过水平条形通孔将调位臂固定在悬臂上。本专利技术中，在现有的小车式半自动切割机割炬和小车式半自动焊机焊枪的两侧均分别加装有水平调位装置和角度调位装置，所述水平调位装置具有一公母套管，公母套管的外管上安装有紧定螺栓，在公母套管的内管上设有测量水平调位幅度的刻度，所述角度调位装置具有连接轴，割炬或焊枪安装在连接轴上，连接轴的一端固定在公母套管上，连接轴的另一端设有螺纹，在螺纹上安装有锁紧螺母。本专利技术所述的每一个胎架单元与双曲面弧形钢箱梁对应部位的垂直截面重合，胎架单元的V型托口具有两个托口边，其中一个托口边的高度与双曲面弧形钢箱梁对应部位翼板截面的高度一致，另一个托口边的高度与双曲面弧形钢箱梁对应部位腹板截面的高度一致。本专利技术中，打底焊接采用CO2气体保护焊接方式完成坡口正面打底，焊接电流为220-280A、电弧电压为28-34V、焊接速度为25-30cm/min；所述填充焊接采用埋弧焊接方式，焊接电流为440-550A、电弧电压为28-34V、焊接速度为26-32cm/min；所述盖面焊接也采用埋弧焊接方式，焊接电流为600-650A、电弧电压为32-34V、焊接速度为20-24cm/min。相比传统的焊接工艺，本专利技术具备的优势在于：1、采用数控扭面机对腹板初料和翼板初料进行精确的双曲面加工，大大提高了双曲面加工精度，加工工效快、效果明显；2、采用小车式半自动弧形坡口切割机进行开坡口加工作业，弧形钢板坡口切割面平滑,坡口角度切割规范，切割速度快，一人可同时操作两到三台设备，切割效率高；加工坡口时，切割机是沿着弧形梁的弧形边线进行开坡口，从而取消了弧形轨道，大大减少了辅助材料的损耗；3、根据放样后的双曲面弧形钢箱梁中心轴线，拼装制作曲线型三维转折点定位胎架，并利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，所述双曲面弧形钢箱梁为包括两块双曲面圆弧型腹板和两块双曲面圆弧型翼板的框形钢结构，所述双曲面弧形钢箱梁的制作工艺至少包括下料、扭曲成型、双曲面弧形钢箱梁组装、组装变形校对、双曲面弧形钢箱梁焊接和焊接变形校正步骤，其特征在于：（1）下料，建立双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控火焰切割机，制作所设定长度和宽度的腹板初料与翼板初料；（2）扭曲成型，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控扭面机，将腹板初料和翼板初料制作成所设定双曲面的腹板和翼板；采用小车式半自动弧形坡口切割机在腹板和翼板的两侧边缘沿双曲面方向制作坡口；（3）双曲面弧形钢箱梁组装，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，将双曲面弧形钢箱梁的中心轴线放样在找平的钢平台上，并沿着放样后的中心轴线均匀布置若干个间距小于或等于500mm的具有V型托口的胎架单元，拼装成弧形胎架，所述每一个胎架单元的V型托口与双曲面弧形钢箱梁中相应部位的腹板和翼板匹配安装；将其中一块翼板吊装放置在弧形胎架中V型托口的一个托口边上，并使用定位焊固定，再将其中一块腹板吊装放置在弧形胎架中V型托口的另一个托口边上；在弧形胎架上的翼板与腹板之间定位拼装若干块与双曲面弧形钢箱梁截面相匹配的工艺隔板，定位焊工艺隔板，所述每块工艺隔板的四个顶角均开有弯曲半径为35mm的弧形凹口；将另一块腹板和翼板先后依次拼装在工艺隔板上方，并分别采用定位焊固定；（4）组装变形校对，双曲面弧形钢箱梁组装完成后，利用全站仪对双曲面弧形钢箱梁的四条外棱线两端端点、以及每一条外棱线与若干个胎架单元平面相交的转折点的三维坐标值进行跟踪测量，确保组装后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求；（5）双曲面弧形钢箱梁焊接，采用小车式半自动弧形焊机对双曲面弧形钢箱梁中腹板与翼板角接处的坡口依次进行打底、数道填充和盖面焊接；（6）焊接变形校正，采用预制的双曲面弧形钢箱梁端口标准角度样板对焊接后的双曲面弧形钢箱梁的端口进行校正，确保焊接后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求。...

【技术特征摘要】
1.一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，所述双曲面弧形钢箱梁为包括两块双曲面圆弧型腹板和两块双曲面圆弧型翼板的框形钢结构，所述双曲面弧形钢箱梁的制作工艺至少包括下料、扭曲成型、双曲面弧形钢箱梁组装、组装变形校对、双曲面弧形钢箱梁焊接和焊接变形校正步骤，其特征在于：（1）下料，建立双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控火焰切割机，制作所设定长度和宽度的腹板初料与翼板初料；（2）扭曲成型，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，采用数控扭面机，将腹板初料和翼板初料制作成所设定双曲面的腹板和翼板；采用小车式半自动弧形坡口切割机在腹板和翼板的两侧边缘沿双曲面方向制作坡口；（3）双曲面弧形钢箱梁组装，根据双曲面弧形钢箱梁三维模型，将双曲面弧形钢箱梁的中心轴线放样在找平的钢平台上，并沿着放样后的中心轴线均匀布置若干个间距小于或等于500mm的具有V型托口的胎架单元，拼装成弧形胎架，所述每一个胎架单元的V型托口与双曲面弧形钢箱梁中相应部位的腹板和翼板匹配安装；将其中一块翼板吊装放置在弧形胎架中V型托口的一个托口边上，并使用定位焊固定，再将其中一块腹板吊装放置在弧形胎架中V型托口的另一个托口边上；在弧形胎架上的翼板与腹板之间定位拼装若干块与双曲面弧形钢箱梁截面相匹配的工艺隔板，定位焊工艺隔板，所述每块工艺隔板的四个顶角均开有弯曲半径为35mm的弧形凹口；将另一块腹板和翼板先后依次拼装在工艺隔板上方，并分别采用定位焊固定；（4）组装变形校对，双曲面弧形钢箱梁组装完成后，利用全站仪对双曲面弧形钢箱梁的四条外棱线两端端点、以及每一条外棱线与若干个胎架单元平面相交的转折点的三维坐标值进行跟踪测量，确保组装后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求；（5）双曲面弧形钢箱梁焊接，采用小车式半自动弧形焊机对双曲面弧形钢箱梁中腹板与翼板角接处的坡口依次进行打底、数道填充和盖面焊接；（6）焊接变形校正，采用预制的双曲面弧形钢箱梁端口标准角度样板对焊接后的双曲面弧形钢箱梁的端口进行校正，确保焊接后的双曲面弧形钢箱梁符合设计要求。2.根据权利要求1所述的一种重型双曲面弧形钢箱梁制作工艺，其特征在于：所述数控扭面机具有工作膜台，工作膜台上设有两条平行布置的导轨，两条导轨上对称滑动安装有若干个扭面装置，所述扭面装置具有移动小车，移动小车内安装有升降装置，移动小车面向导轨的一侧沿垂直方向上装有若干个水平液压缸，每一个水平液压缸缸体通过滑块与升降装置连接，并随着升降装置上下移动，每一个水平液压缸活塞杆端部设有“］”型连接件，“］”型连接件内装有压辊。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超群，董纯孝，陈安源，
申请(专利权)人：湖北鑫索建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42