韋亮

摘要：塔式起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片加工工藝主要有3種：一是全部零部件機(jī)械加工后組焊，二是部分零部件組焊后機(jī)械加工再組焊，三是全部零部件組焊后整體機(jī)械加工。不同的制作工藝需要克服的技術(shù)難點(diǎn)不一樣，投入的設(shè)備資源不一樣，得到的產(chǎn)品精度也不一致。不同的制作工藝需要克服的技術(shù)難點(diǎn)不一樣，投入的設(shè)備資源不一樣，得到的產(chǎn)品精度也不一致。分析標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片的關(guān)鍵點(diǎn)、加工技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)3種加工工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；主弦桿；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片；精度；焊接收縮

1? ?塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片結(jié)構(gòu)

塔式起重機(jī)是高層建筑施工時(shí)，用于材料垂直、水平輸送的臂架型起重機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是塔式起重機(jī)的一個(gè)重要組成部分，是用來(lái)改變塔身高度具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的塔節(jié)，如圖1所示。魚(yú)尾板式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由4個(gè)片狀式的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片組成，通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接成一個(gè)正方形框結(jié)構(gòu)，其中2片標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片帶有踏塊，踏塊用作增減標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)套架爬升的支點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片由主弦桿、橫腹桿、斜腹桿、連接板焊接而成，如圖2所示。主弦桿可分為帶踏塊主弦桿和不帶踏塊主弦桿，帶踏塊主弦桿如圖3所示，不帶踏塊主弦桿如圖4所示。主弦桿由魚(yú)尾板（圖3中左端連接件）、主角鋼、踏塊（圖3中角鋼中間部件）組焊而成。

2? ?標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片加工控制要點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的塔節(jié)，節(jié)與節(jié)之間通過(guò)銷軸連接實(shí)現(xiàn)塔機(jī)高度的增減，即上一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下端的主角鋼，安裝至下一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的上端（魚(yú)尾板端），通過(guò)十字方向的2根銷軸將兩標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連成一體。

連接后的上下標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，要求上下主角鋼的錯(cuò)邊在2mm范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)上下節(jié)主角鋼端面的貼合面積有一定要求。為實(shí)現(xiàn)上下節(jié)的順利連接，不僅需要保證4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片的4根主角鋼長(zhǎng)度C，主角鋼連接孔至角鋼端面的尺寸A、B，還要保證主角鋼、魚(yú)尾板連接孔至主角鋼直角面的尺寸精度。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)關(guān)鍵尺寸要求如圖5所示。尺寸A、B、C的尺寸精度及形位公差，直接影響標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上下主弦桿連接位置精度及主角鋼的貼合面積。尺寸D、G則會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片拼成魚(yú)尾板式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的外形尺寸精度。由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片由焊接而成，不可避免的出現(xiàn)焊接變形情況，能否將焊接變形控制在要求的范圍，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的高低。

4片標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片結(jié)構(gòu)并非完全一致，2片的主弦桿帶有踏塊及加強(qiáng)板，另2片的主弦桿則沒(méi)有，在施焊不一樣標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片時(shí)，產(chǎn)生變形也存在不一致。如何消除或降低不一致的焊接變形，是制定魚(yú)尾板式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)制作工藝中必須要考慮的問(wèn)題。

3? ?全部零部件機(jī)加工后組焊工藝

3.1? ?工藝流程

此工藝要求標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片的所有組件完成精加工后分步組焊，即將主角鋼完成兩端面定長(zhǎng)銑削、底端十字銷軸孔的精加工、中間連接孔的鉆鏜加工，魚(yú)尾板連接孔的精加工，兩孔連接板、三孔連接板的鉆鏜加工后，上定位模具拼焊出圖4主弦桿。采取同樣的工藝，拼焊上踏塊、加強(qiáng)板拼焊出圖3主弦桿。再將圖3、圖4主弦桿上工裝，與其余連接板、橫腹桿、斜腹桿拼焊成帶踏塊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片、不帶踏塊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

3.2? ?工藝的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

此工藝的優(yōu)點(diǎn)是零部件均為單件加工，對(duì)設(shè)備要求較低，如主角鋼可采用普通立鉆、搖臂鉆、端面銑床，結(jié)合工裝模具、刀具即可完成加工。也可采用多動(dòng)力頭組合專機(jī)、多孔鉆等設(shè)備完成機(jī)械加工。

此工藝缺點(diǎn)如下：產(chǎn)品全部由機(jī)械加工后施焊，存在較大的焊接變形，且有無(wú)踏塊主弦桿焊接變形不一致。有踏塊的主弦桿的焊縫數(shù)量，要比沒(méi)有踏塊主弦桿要多，而且踏塊的焊縫大。同樣的焊接方法下，有踏塊主弦桿的軸向焊后收縮會(huì)比沒(méi)踏塊主弦桿的大，導(dǎo)致4根主弦桿的長(zhǎng)度不一致，導(dǎo)致裝配好的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)有踏塊側(cè)比無(wú)踏塊側(cè)的要低。

3.3? ?焊接變形量比較

在相同焊接參數(shù)、焊接順序、起弧點(diǎn)、收弧點(diǎn)、焊接方向等工藝一致的焊接條件下，對(duì)有無(wú)踏塊的主弦桿進(jìn)行施焊比較。待工件完全冷卻后，測(cè)量主角鋼長(zhǎng)度C時(shí)發(fā)現(xiàn)，有踏塊的主弦桿（見(jiàn)圖3）比沒(méi)有踏塊的主弦桿（見(jiàn)圖4）縮短0.1～0.3mm。

比較方法為將樣本分A、B兩組，每組4件。將A樣本焊接成圖3帶踏塊主弦桿，樣本B焊接成圖4不帶踏塊的主弦桿。在拼焊主弦桿前，用游標(biāo)卡尺測(cè)量主角鋼的長(zhǎng)度尺寸a1、a2、a3等3處并標(biāo)記測(cè)量位置，對(duì)樣本進(jìn)行拼焊，除踏塊與加強(qiáng)板外A、B組的焊縫大小、焊接工藝均一致。待樣本冷卻后，在相同測(cè)量位置測(cè)量拼焊后的主角鋼長(zhǎng)度尺寸b1、b2、b3，對(duì)此前后尺寸，即可得出主角鋼在拼焊圖3、圖4主弦桿前后縱向收縮量。

比較帶踏塊主弦桿的收縮量與不帶踏塊主弦桿的收縮量，即得出2種主弦桿因焊縫不一致導(dǎo)致的收縮量差異?？刂坪附幼冃渭白冃尾灰恢聠?wèn)題為此工藝重點(diǎn)解決的問(wèn)題。比較圖樣如圖6所示。

4? ?部分零部件機(jī)加工后組焊再機(jī)加工、組焊工藝

4.1? ?工藝流程

此工藝將零部件部分機(jī)械加工后，轉(zhuǎn)焊接再機(jī)械加工。工序一：對(duì)魚(yú)尾板進(jìn)行機(jī)械加工，端銑主角鋼一端面。工序二：借助工裝將魚(yú)尾板、主角鋼、踏塊定位施焊組成圖3主線桿；借助工裝將魚(yú)尾板與主角鋼定位施焊組成圖4主弦桿。工序三：對(duì)工序二主弦桿的主角鋼進(jìn)行定位鉆鏜孔。工序四：對(duì)工序三的主弦桿的主角鋼下端面進(jìn)行銑削，保證主角鋼長(zhǎng)度。工序五：將主弦桿、連接板、橫腹桿、斜腹桿定位拼焊出片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

工序二操作時(shí)，以角鋼的直角面及加工后的端面進(jìn)行定位夾緊，適當(dāng)放大魚(yú)尾板孔到角鋼端面的距離，以抵消焊后收縮。進(jìn)行工序三機(jī)械加工時(shí)，可用搖臂鉆借助工裝，以角鋼的直角面及加工的端面進(jìn)行定位夾緊，鉆、鏜或鉆、鉸出各連接孔。進(jìn)行工序四加工時(shí)，工件轉(zhuǎn)端面銑設(shè)備銑出角鋼另一端面，保證角鋼的長(zhǎng)度尺寸。

4.2? ?工藝優(yōu)點(diǎn)

此工藝的優(yōu)點(diǎn)如下：主弦桿焊接成型冷卻后，進(jìn)行主角鋼連接孔及端面的機(jī)械加工，有效解決了帶踏塊主弦桿和不帶踏塊主弦桿帶因焊縫數(shù)量不同，導(dǎo)致焊接變形不一致的問(wèn)題。與工藝方案1相比，此工藝的效率較低、工序多，增加了工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)，但消除了變形不一致的影響。

5? ?全部零部件焊接后整體進(jìn)行機(jī)械加工工藝

5.1? ?工藝流程

此工藝將所有零部件借助工裝焊接成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片后，上龍門(mén)加工中心進(jìn)行整體的機(jī)械加工。其工藝流程如下：各零部件毛坯下料；采用工裝將各零件組焊成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片；轉(zhuǎn)數(shù)控龍門(mén)鏜銑床或數(shù)控加工中心，鉆鏜出各連接孔，銑出主角鋼端面。

5.2? ?工藝特點(diǎn)

此工藝是在所有零部件在焊接冷卻后才進(jìn)行機(jī)械加工，有效解決了焊接收縮帶來(lái)的變形問(wèn)題，產(chǎn)品的精度高，一致性最好。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片為空間結(jié)構(gòu)，X、Y、Z軸方向均有加工要求，加工量大，對(duì)加工設(shè)備的加工精度、加工效率要求高。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片魚(yú)尾板端主角鋼端面銑削時(shí)，由于魚(yú)尾板的限制，要求刀具懸臂長(zhǎng)、直徑小，故對(duì)刀具的要求也較高。拼焊后的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片一致性越好，其所需預(yù)留的加工量越少，加工效率越高，產(chǎn)品的外形質(zhì)量更穩(wěn)定。

6? ?結(jié)束語(yǔ)

塔式起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片加工工藝主要有3種：一是全部零部件機(jī)械加工后組焊，二是部分零部件組焊后機(jī)械加工再組焊，三是全部零部件組焊后整體機(jī)械加工。不同的制作工藝需要克服的技術(shù)難點(diǎn)不一樣，投入的設(shè)備資源不一樣，得到的產(chǎn)品精度也不一致。

本文分析標(biāo)準(zhǔn)節(jié)片的關(guān)鍵點(diǎn)、加工技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)3種加工工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析。控制焊接變形是各工藝均需關(guān)注的重點(diǎn)，工藝一焊接變形帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題更為明顯，工藝二次之。相信隨著機(jī)械加工設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，焊后整體加工工藝將會(huì)被更多廠家采用。

參考文獻(xiàn)

[1] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2] 陳祝年.焊接工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 王凡.實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.