專利名稱：一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)部件的加工方法，特別是一種加工效率高的橢圓形鋼構(gòu)件 的加工方法。
背景技術(shù)：
在建設(shè)過程中需要設(shè)計一種上部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，局部為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的建筑。 上部鋼結(jié)構(gòu)包括主拱結(jié)構(gòu)、主拱桁架結(jié)構(gòu)、中間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、次拱及次拱桁架結(jié)構(gòu)。主 拱結(jié)構(gòu)最大跨度為116m，次拱跨度為36m，截面為橢圓形和圓形變截面。拱結(jié)構(gòu)上有 樹枝狀V形支撐，用來支撐整個屋面結(jié)構(gòu)，V形支撐截面為圓錐管。誡形主拱為橢圓形 形變到錐形橢圓形再形變到圓管三種，且要求不同形狀之間平滑過渡。按照傳統(tǒng)加工 方法，根本滿足不了工程周期的要求。為了提高工效，優(yōu)化加工工藝，滿足工程需要， 所以，通過對成形的分析，由橢圓的近似畫法得出了一套新的加工式法。
傳統(tǒng)的加工方式是根據(jù)圖紙尺寸下對稱的兩塊板料然后用壓機壓制，壓成二個半 橢圓再合攏，拼成一個橢圓；對板厚30、 40、短軸1400、長軸1600的橢圓，半個周 長有2.2米多長;又笨又重，IO米多長一片要壓三天時間。并且吊上吊下很不安全。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種橢圓形 鋼構(gòu)件的加工方法。
技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，包括以下步驟 一，準備一塊長方形鋼板； 二，放樣展開，畫出以下各線
步驟A，小頭展開圓勢曲線ll、大頭展開圓勢曲線以及與大、小頭處環(huán)縫的坡口； 步驟B,大、小圓弧過渡線共四根，以分出大圓弧區(qū)、小圓弧區(qū)和大、小圓弧過 渡區(qū)；
步驟C，兩側(cè)端余量線、四根壓頭線和縱縫坡口，縱縫設(shè)置在小圓弧區(qū)，壓頭余 量處和所述壓頭線區(qū)域組成壓頭區(qū)，；
其中，步驟C中，壓頭線的畫法為從兩側(cè)端余量線朝中間各畫四根壓頭線；大 頭展開圓勢曲線處間距為100mm，在小圓弧展開時按錐體放樣所求出的小圓弧圓心
03、 04與大頭處分點的連線同小頭展開圓勢曲線的交點，即為小頭處的分點；在大圓 弧展開區(qū)，按錐體放樣時所求出的兩個大圓弧圓心Ob 02與大頭處分點的連線同小頭 展開圓勢曲線的交點，即為小頭處的分點；
步驟D，加工母線15:在小頭展開圓勢曲線和大頭展開圓勢曲線之間按照大頭 展開圓勢曲線處間距l(xiāng)OOmm分點，與按錐體放樣時求出的五個大圓弧圓心02、 03、
04、 Os相連同小頭展開圓勢曲線的交點，即為小頭處的分點；
4步驟三，數(shù)控切割，包括以下步驟
步驟A，對于大、小圓弧過渡線，壓頭線和加工母線，數(shù)控時先噴粉畫線； 步驟B，小頭處、大頭處以相同的角速度進行切割出放樣展開的扇形，同時割出 小頭、大頭的坡口，即小、大頭和處與相鄰小管節(jié)的對接處的坡口； 步驟四，壓頭，包括以下步驟
步驟A，用油壓機按壓頭線進行近兩側(cè)圓弧區(qū)的預壓成形，并用樣板檢查，誤差 控制小于lram;
步驟B，壓頭區(qū)的圓弧區(qū)壓好后，若有壓頭余量應先割去，并開好縱縫坡口； 步驟五，巻軋成形，包括以下步驟
步驟A，將鋼板吊進巻板機首先要將鋼板上的加工母線置放至與上軋輥中心線 平行；
步驟B，先巻橢圓大圓弧圓勢，后巻橢圓小圓弧圓勢，巻板機上輥下壓時，控制
下壓量初壓時一般在30mm、到20mm、再到lOmra，形成近似橢圓的鋼板；
步驟C，當鋼板各圓弧成形到80%時，上輥的下壓量應改為5mm至2mm之間；直至
用樣板檢査合格為止；
步驟六，焊接將巻制好的鋼板兩端縱縫焊接得到橢圓形鋼構(gòu)件。
本發(fā)明中，步驟二中，若第四根壓頭線正好在大、小圓弧過渡線處的距離^50mm
左右，則要再畫第五根壓頭線，且第五根壓頭線距大、小圓弧過渡線的距離為150mm。 本發(fā)明中，步驟五中巻軋時要不斷改變下壓的位置和下壓量。 本發(fā)明中，步驟五中鋼板每巻一遍都要對工件上脫落的氧化皮進行清理。 本發(fā)明中，步驟五中先巻橢圓大圓弧圓勢，后巻橢圓小圓弧圓勢。 有益效果本發(fā)明所述的加工方法，巻制橢圓形鋼構(gòu)件效率更高，精度更好，加
工時間只有傳統(tǒng)方法的一半。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/
或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。
圖la、圖lb、圖lc、圖ld為本發(fā)明錐形橢圓管放樣展 圖。 圖2為本發(fā)明錐形橢圓管板展開正面投影和加工壓頭后示意圖。
具體實施例方式
如圖la、圖lb、圖lc和圖ld所示本發(fā)明公開了一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，
包括以下步驟
步驟一，準備長方形鋼板； 步驟二，放樣展開，并畫出
①、分為小頭20、大頭21，大、小頭展開圓勢曲線11和13，大、小頭與相鄰管 節(jié)對接的坡口線；② 、大、小圓弧過渡線16;
③ 、兩側(cè)端余量線19和縱縫坡口要求； 、壓頭線18;
⑤、加工母線15;
步驟三，數(shù)控切割，包括以下步驟
① 、噴粉先畫出大、小圓弧過渡線16，壓頭線18和加工母線15;
② 、數(shù)控切割下料； 如圖2所示
步驟四，壓頭，包括以下步驟
① 、用油壓機按壓頭線18壓頭，用樣板檢査合格為止；
② 、割去余量，開好縱縫坡口； 步驟五，巻軋成形，包括以下步驟
① 、將鋼板放進巻板機時，要先將鋼板上的加工母線15與巻板機上輥平行；
② 、先巻橢圓大圓弧圓勢，后巻橢圓小圓弧圓勢，巻板機上輥下壓時，要控制下
壓量初壓時一般在30mm至ij20mm再到10mm左右，形成近似橢圓的鋼板；
③ 、當鋼板各圓弧成形到80%左右時，上輥的下壓量應改為5mm至2mm左右； 直至逐步巻軋成形直至用樣板42檢査合格為止。
步驟六，焊接與校正
① 、將巻制好的鋼板兩端縱縫焊接得到橢圓形鋼構(gòu)件；
② 、將焊好的橢圓管送回巻板機進行回軋校正，直至合格為止；
本發(fā)明中，步驟五中在巻板機中巻軋時，上輥下壓時要不斷改變下壓的位置和下 壓量，從而防止圓弧出現(xiàn)強彎或過壓。
步驟五中鋼板每巻一遍都要對工件上脫落的氧化皮進行清理。 步驟五中先巻橢圓大圓弧圓勢，后巻橢圓小圓弧圓勢。
當?shù)谒母鶋侯^線18與大、小圓弧過渡線16距離在^50mm范圍內(nèi)時，應再畫第五 根壓頭線，且第五根壓頭線離大、小圓弧過渡線距離約為150mm。
更具體地說，如圖la為錐形橢圓管的側(cè)視圖，下為大頭，上為小頭；圖lb為錐 形橢圓管的軸測圖；圖lc為大頭21和小頭20的俯視圖，圖中be、 b'c為大頭、小頭的 橢圓長軸，aa、 a'a為大頭、小頭的橢圓短軸；如圖ld錐形橢圓管板的展開圖以及圖2 所示
本發(fā)明加工順序工藝、放樣、切割、壓頭、切割余量和開縱縫坡口、巻制、電
焊、矯圓。
步驟一、畫線
根據(jù)板厚、形狀、長度、節(jié)點等情況分段、分節(jié)進行巻制對接。每節(jié)上下小、大
頭均按圖紙弧形截面展開，在展開料上應彈好圓弧過渡線16，同時，為避開焊縫十字縫，上下兩節(jié)筒體之間的縱縫應錯開100毫米以上，且縱縫應選在小圓弧區(qū)。 步驟二、放樣，包括
步驟l， 40mm厚、30隱厚、長軸1600mm、短軸1400面的橢圓，按中心層展開， 周長減去4mm，即在近似作法橢圓兩個對稱圓弧的弧長,各減去lmm。并在展開料的兩 側(cè)端各標四檔壓頭線18:每檔大頭圓勢曲線13處間距100mra，而將這些分點與按錐體 展開時的五個圓心0廣05相連，同小頭圓勢曲線ll處的交點，即為小頭處的分點。這 相應兩點的連線即為壓頭線18。
步驟2， 30mm厚、長軸1600mm、短軸1400mm的橢圓，按中心層展開，周長減去 2mm，即在近似作法橢圓兩個對稱圓弧的弧長，各減去0. 5mm。同樣標出壓頭線18，標四 檔，大頭處每檔100mm，小頭處交點求法同步驟l中壓頭線求法相同。
步驟3、 40mm厚、30隱厚橢圓帶錐形，中心展開長度同樣40mra厚減去4mm、 30 厚減去2mra。同樣標出壓頭線18，四檔每檔以大頭100mm為基準，小頭處根據(jù)同步 驟1求得。
步驟4、畫出大、小頭的圓勢曲線13和11;大、小圓弧過渡線16、壓頭線18和 加工母線15。加工母線15在大頭圓勢曲線13處的間距為lOOmm，小頭處求法與步驟1 中壓頭線求法相同。
步驟5、為了減小巻制難度，標壓頭線時，正常情況標四檔，但第四檔若正好在圓 弧過渡線邊^(qū)50mra，第5根壓頭線就應超出圓弧過渡線150mm左右。
三、 數(shù)控切割，包括
步驟l，數(shù)控切割前，圓勢過渡線16、壓頭線18和加工母線15、先全部由數(shù)控噴 粉畫線完成，先噴粉畫線后切割。
步驟2，兩側(cè)端縱縫處的坡口因厚30mm板無壓頭余量，故30mm厚的鋼板坡口可 先割好；而對厚度大于40mm以上的鋼板因有壓頭余量，則應先壓頭后，再切割余量開 坡口。
步驟3， 40mm厚的鋼板壓頭后，應先將一頭架空，使另一頭的余量線，在半自動 切割水平位置作業(yè)范圍內(nèi)，即造成焊縫處能方便使用半自動割刀進行切割。
四、 壓頭，包括
步驟l，根據(jù)加工草圖，做兩套專用圓弧樣板42:
步驟①兩塊大圓弧加工樣板，長500mm的圓弧，其中大、小頭處各一塊； 步驟②兩塊小圓弧加工樣板；長在500mm左右，其中大、小頭處各一塊； 步驟③另做二塊，大、小圓弧過渡線16處附件圓弧的加工樣板，其中大、小頭處 各一塊兩種不同的半徑圓弧長各為300。
步驟2，如圖2所示，對板料各部位的尺寸進行復驗，對不同圓弧之間的過渡線做 好標記，并打上洋沖眼。壓頭線18的距離在大頭處一般為100minX4檔，若第4檔正 好在大、小圓勢過渡16處附近(S50mm)時，應再畫到超過圓弧過渡線約150mm。步驟3，如圖2所示，壓頭在為了確保電焊后接頭和順，對壓頭處的圓弧，用樣板 檢驗應只允許空lmm左右；
步驟4，切割余量和開縱向坡口沿縱縫處壓頭后，如有余量17時要先切割去并 開好坡口；壓頭后如無余量，但坡口未開時，應再開好坡口 (因為在無余量時，為減 少壓頭誤差，故先未開坡口)，應確保二側(cè)端面縱縫線處平直。
步驟五、巻制，包括
步驟1，用專用樣板對預彎壓頭部分進行檢驗，如發(fā)現(xiàn)問題，應先矯正后方可巻制。 步驟2，見圖2，將每一個區(qū)域的中心線和大、小圓弧過渡線16引至兩個端頭即 大、小頭的頂面，便于判別長短軸和圓弧過渡線16的位置；對每一個區(qū)域的弧長尺寸
進行復查，確認無誤后方可巻制。
步驟3，將板料放進巻板機時，要先將料上的加工母線15與巻板機上輥平行。 步驟4，先巻大圓弧圓勢，后巻小圓弧圓勢；上輥下壓時，要控制下壓量初壓時
一般在30毫米、到20毫米、再到10毫米左右。
步驟5，每下壓一次都應做好下壓數(shù)據(jù)記錄，每巻一遍都要對工件上脫落的氧化皮
進行清理。
步驟6，當橢圓管各圓弧成形到百分之八十左右時，上輥的下壓量應改為5毫米至 2毫米左右。
步驟7，為了防止圓弧出現(xiàn)強彎或過壓，下壓時要不斷改變下壓的位置和下壓量。 步驟8，要防止工件脫頭也就是預彎部份轉(zhuǎn)到上輥處騰空，上輥失去壓力，工件
移位，造成直縫邊錯位或?qū)Π踩珟韲乐仉[患。
步驟9，當工件巻軋時要不斷用樣板進行檢測尤其是大、小圓弧過渡16處附件
的圓弧應與樣板重合，誤差^土2。
步驟IO，對巻好的橢圓管進行外周長測量，周長應控制在0土2毫米以內(nèi)。 步驟ll,大頭、小頭兩端環(huán)縫的錯位應^士1毫米，縱縫板邊差0.5毫米。 六、電焊后矯正
橢圓管的縱縫，經(jīng)過電焊后，多少有些變形。為了便于對接縱環(huán)縫，控制板邊差， 焊好后一定要再經(jīng)過巻板機矯正。矯正時先用樣板檢測，對檢測出超差的位置，用石 筆或粉筆做好標記。用上輥對弧勢不夠的位置點壓或來回巻制。使其達到要求為止。 矯正時也是先巻大圓弧圓勢，后巻小圓弧圓勢。
本發(fā)明提供了一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案 的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部份均可用 現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
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權(quán)利要求
1、一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，其特征在于，包括以下步驟(一)準備一塊長方形鋼板；(二)放樣展開，畫出以下各線(A)小頭展開圓勢曲線(11)、大頭展開圓勢曲線(13)以及與大、小頭處環(huán)縫的坡口；(B)大、小圓弧過渡線共四根，以分出大圓弧區(qū)(14)、小圓弧區(qū)(12)和大、小圓弧過渡區(qū)(16)；(C)兩側(cè)端余量線(19)、四根壓頭線(18)和縱縫坡口，縱縫設(shè)置在小圓弧區(qū)(12)，壓頭余量處(17)和所述壓頭線(18)區(qū)域組成壓頭區(qū)，；其中，步驟(C)中，壓頭線(18)的畫法為從兩側(cè)端余量線(19)朝中間各畫四根壓頭線；大頭展開圓勢曲線(13)處間距為100mm，在小圓弧展開時按錐體放樣所求出的小圓弧圓心O3、O4與大頭處分點的連線同小頭展開圓勢曲線(11)的交點，即為小頭處的分點；在大圓弧展開區(qū)，按錐體放樣時所求出的兩個大圓弧圓心O1、O2與大頭展開圓勢曲線(13)處分點的連線同小頭展開圓勢曲線(11)的交點，即為小頭處的分點；(D)加工母線(15)在小頭展開圓勢曲線(11)和大頭展開圓勢曲線(13)之間按照大頭展開圓勢曲線(13)處間距100mm分點，與按錐體放樣時求出的五個大圓弧圓心O1、O2、O3、O4、05相連同小頭展開圓勢曲線(11)的交點，即為小頭處的分點；(三)數(shù)控切割，包括以下步驟(A)對于大、小圓弧過渡線(16)，壓頭線(18)和加工母線(15)，數(shù)控時先噴粉畫線；(B)小頭處、大頭處以相同的角速度進行切割出放樣展開的扇形，同時割出小頭、大頭處的坡口；(四)壓頭，包括以下步驟(A)用油壓機按壓頭線(18)進行近兩側(cè)圓弧區(qū)的預壓成形，并用樣板檢查，誤差控制小于1mm；(B)壓頭區(qū)的圓弧區(qū)壓好后，若有壓頭余量(17)應先割去，并開好縱縫坡口；(五)卷軋成形，包括以下步驟(A)將鋼板吊進卷板機首先要將鋼板上的加工母線(15)置放至與上軋輥中心線平行；(B)先卷橢圓大圓弧圓勢，后卷橢圓小圓弧圓勢，卷板機上輥下壓時，控制下壓量初壓時一般在30mm、到20mm、再到10mm，形成近似橢圓的鋼板；(C)當鋼板各圓弧成形到80％時，上輥的下壓量應改為5mm至2mm之間；直至用樣板檢查合格為止；(六)焊接將卷制好的鋼板兩端縱縫焊接得到橢圓形鋼構(gòu)件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，其特征在于，步驟(二) 中，若第四根壓頭線正好在大、小圓弧過渡線處的距離S50mm左右，則要再畫第五根 壓頭線，且第五根壓頭線距大、小圓弧過渡線的距離為150mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，其特征在于，步驟(五) 中巻軋時逐漸改變下壓的位置和下壓量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，其特征在于，步驟(五) 中鋼板每巻一遍都要對工件上脫落的氧化皮進行清理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橢圓形鋼構(gòu)件的加工方法，包括(一)準備一塊長方形鋼板；(二)放樣展開，畫出以下各線小頭、大頭的展開圓勢曲線以及與相鄰小管節(jié)對接環(huán)縫的坡口；大、小圓弧過渡線共四根；兩側(cè)端壓頭余量線、壓頭線和縱縫坡口，縱縫設(shè)置在小圓弧區(qū)；加工母線；(三)數(shù)控切割；(四)壓頭；(五)卷軋成形將鋼板吊進卷板機；先卷橢圓大圓弧圓勢，后卷橢圓小圓弧圓勢，卷板機上輥下壓時，要控制下壓量；當鋼板各圓弧成形到80％時，上輥的下壓量應改為5mm至2mm之間；(六)焊接將卷制好的鋼板兩端縱縫焊接，得到橢圓管鋼構(gòu)件。本發(fā)明卷制橢圓管鋼構(gòu)件精度好，加工時間只有傳統(tǒng)方法的一半。
文檔編號B23P23/04GK101596678SQ20091003349
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者傅新芝, 卜俊輝, 李衛(wèi)良, 楊志明, 蘇中海, 趙明祥, 顧曉付 申請人:江蘇滬寧鋼機股份有限公司