一种多边形钢塔加工质量控制工艺的制作方法

1.本发明涉及桥梁建造技术领域，尤其涉及一种多边形钢塔加工质量控制工艺。

背景技术：

2.钢塔为受压钢结构杆件，设计对其线型控制及节段间的金属接触率有较高的要求，而钢钢塔节段端面的加工是保证金属接触率的关键工艺措施、也是控制线型的关键工序；根据对钢钢塔节段端面加工工艺系统进行热变形分析后所得出的结论：如果将整个加工过程中的环境及工艺系统温度变化控制在3℃之内，将精铣过程中的环境及工艺系统温度变化控制在2℃之内，就可以忽略热变形对加工精度的影响；此外，由于钢钢塔节段单重较大，钢塔节段加工时在自重和梁底支撑力的作用下会发生弯曲和扭曲复合变形。由这两种变形所造成的加工误差将直接增加钢塔安装时空间线型的控制难度，甚至引起梁段受力状态的改变；机加工中工件的振动对加工平面的平面度、粗糙度精度影响很大，也容易损伤切削刀具；这主要是因为切削部位的局部刚性较弱。
3.根据设计要求，钢塔节段端面的加工不仅有平面度方面的要求，而且还有空间角度上的要求。因此，节段的加工和检测基准应为能确定节段端面空间位置的空间基准。确定定位基准线是我们塔段机加工工艺中的一个难点，也是工艺中的重点。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种多边形钢塔加工质量控制工艺；能够解决一般的空间多边形钢塔节段加工质量控制效果差，加工精度低，需要后期投入巨大精力进行调整的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其创新点在于：具体控制方法如下：s1：热变形控制：s1.1：车间温度控制：对加工车间进行均温控制，对加工车间的阳光照射口和冷风口进行封堵，降低外部气温对加工环境的影响，同时在加工车间内四周设置空气对流机，保证厂房内温度均衡，降低厂房内环境温差；s1.2：钢塔节段温度均衡：在加工车间内设置工件均温区，提前对钢塔节段的温度进行均衡，保证钢塔节段划线加工前温度与加工时的温度保持一致；s1.3：加工设备的温度均衡：钢塔节段加工前使机床处于热平衡状态，以保证机床在加工中加工精度的稳定，同时在切削时对刀具进行风冷；s1.4：端面精加工时间段选择：在加工车间内进行一定时段的温度测量，出温度变化最小的时段，将最后一道精加工工序安排在这个时段中进行加工；s2：支撑变形的控制：s2.1：用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算，确定钢塔节段底面的支撑位置，保证钢塔节段在平放和立放状态下两端面的夹角不发生变化；
s2.2：根据有限元分析结果，在测量和加工过程只要按确定的位置对钢塔节段进行支撑，并对钢塔节段的支撑反力的大小按要求进行控制；实现控制工件支撑变形对加工精度的影响；s3：切削振动控制：在钢塔节段的两端面下方安装支撑工装，增加钢塔节段端面刚性，实现防止振动，保证加工精度；s4：加工定位及测量基准的确定：在加工中采用轴心线空间位置的理论端面作为钢塔节段的定位基准，即纵向水平中心面两端、纵向垂直中心面两端与设置在钢塔节段两端的壁板的交线作为钢塔节段加工定位和测量基准线；s5：测量精度校准：对测量仪器进行测量误差分析，在水平方向和垂直方向分别固定几组靶标，测量仪器在不同的距离和角度对其进行多次重复采点测量，得到其多个重复测量坐标值，然后进行数据处理分析，得到测量误差的范围，并根据测量误差分析的结果确定出测量仪器最佳的测量位置。
6.进一步的，所述s3切削振动控制中在钢塔节段的两端面下方安装的支撑工装刚度大于钢塔节段的刚度。
7.进一步的，所述s3切削振动控制中在钢塔节段两端面下方安装的支撑工装为定位磁铁，共8块，正测量标靶座4个及转站测量靶标座4个，定位磁铁的位置不需准确布置。
8.进一步的，所述s2.1中用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算中，采用api对工件端面轮廓上的测量点及下端口壁板4个正测量标靶进行空间坐标测量；为了保证测量结果的可靠性，api现场测量需进行两遍；测量完成后对两组测量数据进行处理，并在计算机中构造节段的三维数据模型；然后根据设计图纸在计算机中利用节段端面角点的理论数据构造理论节段的三维数据模型；用专用程序在同一坐标系中将节段理论模型与实际模型用最小二乘法进行拟合，求出理论节段模型横桥和顺桥向轴心面与实际塔段数据模型的交线；然后根据计算结果打印出划线定位纸样，再由划线操作人员用划线工装和定位纸样在工件表面划出轴线在壁板的投影线、塔段理论端口位置和加工观测位置线；测量完后，保存好原始测量数据和处理后数据；划线定位纸样一式两份，其中一份存档；划线完成后应根据所划轴线位置将塔段平，用线坠进行垂直度、扭曲度的复核；用钢尺进行长度检测，对划线精度进行复核。
9.本发明的优点在于：1）本发明中通过对车间、对钢塔节段以及加工设备的均温控制，实现整个加工过程车间温度在一可控的温度范围内，来降低热形变对加工精度的影响；此外，通过有限元分析对钢塔节段的支撑位置进行调整，减少钢塔节段自重与底梁支撑力对钢塔节段支撑形变的影响；对钢塔节段端部采用高刚度的工装支撑，来减少振动，降低切削振动对加工精度的影响；同时确定加工的基准和测量基准保证加工和测量的精度，校准测量设备出最佳测量位置，通过多种手段保证钢塔节段的质量控制。
附图说明
10.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
11.图1为本发明的一种多边形钢塔加工质量控制工艺的流程图。
12.图2为本发明的一种多边形钢塔加工质量控制工艺的测量状态图。
具体实施方式
13.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
14.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0016] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0017]
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0018]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019]
如图1图2所示的一种多边形钢塔加工质量控制工艺，具体控制方法如下：s1：热变形控制：s1.1：车间温度控制：对加工车间进行均温控制，对加工车间的阳光照射口和冷风口进行封堵，降低外部气温对加工环境的影响，同时在加工车间内四周设置空气对流机，保证厂房内温度均衡，降低厂房内环境温差；s1.2：钢塔节段温度均衡：在加工车间内设置工件均温区，提前对钢塔节段的温度进行均衡，保证钢塔节段划线加工前温度与加工时的温度保持一致；s1.3：加工设备的温度均衡：钢塔节段加工前使机床处于热平衡状态，以保证机床在加工中加工精度的稳定，同时在切削时对刀具进行风冷；s1.4：端面精加工时间段选择：在加工车间内进行一定时段的温度测量，出温度变化最小的时段，将最后一道精加工工序安排在这个时段中进行加工；s2：支撑变形的控制：s2.1：用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算，确定钢塔节段底面的支撑位置，保证钢塔节段在平放和立放状态下两端面的夹角不发生变化；
s2.2：根据有限元分析结果，在测量和加工过程只要按确定的位置对钢塔节段进行支撑，并对钢塔节段的支撑反力的大小按要求进行控制；实现控制工件支撑变形对加工精度的影响；s3：切削振动控制：在钢塔节段的两端面下方安装支撑工装，增加钢塔节段端面刚性，实现防止振动，保证加工精度；s4：加工定位及测量基准的确定：在加工中采用轴心线空间位置的理论端面作为钢塔节段的定位基准，即纵向水平中心面两端、纵向垂直中心面两端与设置在钢塔节段两端的壁板的交线作为钢塔节段加工定位和测量基准线；s5：测量精度校准：对测量仪器进行测量误差分析，在水平方向和垂直方向分别固定几组靶标，测量仪器在不同的距离和角度对其进行多次重复采点测量，得到其多个重复测量坐标值，然后进行数据处理分析，得到测量误差的范围，并根据测量误差分析的结果确定出测量仪器最佳的测量位置。
[0020]
s3切削振动控制中在钢塔节段的两端面下方安装的支撑工装刚度大于钢塔节段的刚度。
[0021]
s3切削振动控制中在钢塔节段两端面下方安装的支撑工装为定位磁铁，共8块，正测量标靶座4个及转站测量靶标座4个，定位磁铁的位置不需准确布置。
[0022]
s2.1中用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算中，采用api对工件端面轮廓上的测量点及下端口壁板4个正测量标靶进行空间坐标测量；为了保证测量结果的可靠性，api现场测量需进行两遍；测量完成后对两组测量数据进行处理，并在计算机中构造节段的三维数据模型；然后根据设计图纸在计算机中利用节段端面角点的理论数据构造理论节段的三维数据模型；用专用程序在同一坐标系中将节段理论模型与实际模型用最小二乘法进行拟合，求出理论节段模型横桥和顺桥向轴心面与实际塔段数据模型的交线；然后根据计算结果打印出划线定位纸样，再由划线操作人员用划线工装和定位纸样在工件表面划出轴线在壁板的投影线、塔段理论端口位置和加工观测位置线；测量完后，保存好原始测量数据和处理后数据；划线定位纸样一式两份，其中一份存档；划线完成后应根据所划轴线位置将塔段平，用线坠进行垂直度、扭曲度的复核；用钢尺进行长度检测，对划线精度进行复核。
[0023]
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其特征在于：具体控制方法如下：s1：热变形控制：s1.1：车间温度控制：对加工车间进行均温控制，对加工车间的阳光照射口和冷风口进行封堵，降低外部气温对加工环境的影响，同时在加工车间内四周设置空气对流机，保证厂房内温度均衡，降低厂房内环境温差；s1.2：钢塔节段温度均衡：在加工车间内设置工件均温区，提前对钢塔节段的温度进行均衡，保证钢塔节段划线加工前温度与加工时的温度保持一致；s1.3：加工设备的温度均衡：钢塔节段加工前使机床处于热平衡状态，以保证机床在加工中加工精度的稳定，同时在切削时对刀具进行风冷；s1.4：端面精加工时间段选择：在加工车间内进行一定时段的温度测量，出温度变化最小的时段，将最后一道精加工工序安排在这个时段中进行加工；s2：支撑变形的控制：s2.1：用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算，确定钢塔节段底面的支撑位置，保证钢塔节段在平放和立放状态下两端面的夹角不发生变化；s2.2：根据有限元分析结果，在测量和加工过程只要按确定的位置对钢塔节段进行支撑，并对钢塔节段的支撑反力的大小按要求进行控制；实现控制工件支撑变形对加工精度的影响；s3：切削振动控制：在钢塔节段的两端面下方安装支撑工装，增加钢塔节段端面刚性，实现防止振动，保证加工精度；s4：加工定位及测量基准的确定：在加工中采用轴心线空间位置的理论端面作为钢塔节段的定位基准，即纵向水平中心面两端、纵向垂直中心面两端与设置在钢塔节段两端的壁板的交线作为钢塔节段加工定位和测量基准线；s5：测量精度校准：对测量仪器进行测量误差分析，在水平方向和垂直方向分别固定几组靶标，测量仪器在不同的距离和角度对其进行多次重复采点测量，得到其多个重复测量坐标值，然后进行数据处理分析，得到测量误差的范围，并根据测量误差分析的结果确定出测量仪器最佳的测量位置。2.根据权利要求1所述的一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其特征在于：所述s3切削振动控制中在钢塔节段的两端面下方安装的支撑工装刚度大于钢塔节段的刚度。3.根据权利要求1所述的一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其特征在于：所述s3切削振动控制中在钢塔节段两端面下方安装的支撑工装为定位磁铁，共8块，正测量标靶座4个及转站测量靶标座4个，定位磁铁的位置不需准确布置。4.根据权利要求1所述的一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其特征在于：所述s2.1中用有限元对钢塔节段进行受力变形分析计算中，采用api对工件端面轮廓上的测量点及下端口壁板4个正测量标靶进行空间坐标测量；为了保证测量结果的可靠性，api现场测量需进行两遍；测量完成后对两组测量数据进行处理，并在计算机中构造节段的三维数据模型；然后根据设计图纸在计算机中利用节段端面角点的理论数据构造理论节段的三维数据模型；用专用程序在同一坐标系中将节段理论模型与实际模型用最小二乘法进行拟合，求出理论节段模型横桥和顺桥向轴心面与实际塔段数据模型的交线；然后根据计算结果打印出划线定位纸样，再由划线操作人员用划线工装和定位纸样在工件表面划出轴线在壁板的
投影线、塔段理论端口位置和加工观测位置线；测量完后，保存好原始测量数据和处理后数据；划线定位纸样一式两份，其中一份存档；划线完成后应根据所划轴线位置将塔段平，用线坠进行垂直度、扭曲度的复核；用钢尺进行长度检测，对划线精度进行复核。

技术总结

本发明涉及一种多边形钢塔加工质量控制工艺，其特征在于：具体控制方法如下：S1：热变形控制；S2：支撑变形的控制；S3：切削振动控制；S4：加工定位及测量基准的确定；本发明中通过对车间、对钢塔节段以及加工设备的均温控制，实现整个加工过程车间温度在一可控的温度范围内，来降低热形变对加工精度的影响；此外，通过有限元分析对钢塔节段的支撑位置进行调整，减少钢塔节段自重与底梁支撑力对钢塔节段支撑形变的影响；对钢塔节段端部采用高刚度的工装支撑，来减少振动，降低切削振动对加工精度的影响；同时确定加工的基准和测量基准保证加工和测量的精度，校准测量设备出最佳测量位置，通过多种手段保证钢塔节段的质量控制。通过多种手段保证钢塔节段的质量控制。通过多种手段保证钢塔节段的质量控制。