1.問(wèn)題的提出
隨著冶金、礦山及重型機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)超大噸位起重機(jī)的需求量也越來(lái)越多，這類起重機(jī)一般用于吊運(yùn)質(zhì)量較重且較為危險(xiǎn)的物料，所以起重機(jī)的穩(wěn)定性、安全性及運(yùn)行可靠性就顯得尤為重要。由于設(shè)計(jì)的可行性往往受到工藝的制約，對(duì)于超大型起重機(jī)制造而言，橋架臺(tái)車支座焊后整體加工工藝一直是此類起重機(jī)的制造難題。為解決上述問(wèn)題，通過(guò)對(duì)起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的分析，有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)了超大型起重機(jī)橋架整體加工工藝和工裝，使得橋架整體加工后，車輪裝配的水平、垂直方向的偏差及同位差精度可得到有效保證，避免起重機(jī)“啃軌”現(xiàn)象的發(fā)生，且由于制造精度較高，使得起重機(jī)在運(yùn)行時(shí)非常平穩(wěn)。
2.橋架焊后整體加工工藝設(shè)計(jì)
為確保加工精度及效果，橋架在采用整體加工工藝之前必須完成所有的焊接作業(yè)工序，避免焊接變形對(duì)已加工的橋架精度造成影響，從而使橋架的加工精度得以保持和延續(xù)。根據(jù)臺(tái)車支座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定了整體加工方案，具體工藝流程為加工時(shí)將橋架按起重機(jī)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)平校正，然后按照特定工藝進(jìn)行加工前的劃線作業(yè)，以便為加工過(guò)程中工件的安裝、校正提供基準(zhǔn)，把事先粗加工好、留有精加工余量的臺(tái)車支座按劃線位置焊裝到圖樣要求的位置，設(shè)計(jì)專用鏜孔工裝和機(jī)床調(diào)整工裝，進(jìn)行橋架臺(tái)車支座的精加工。
3.橋架劃線工藝
由于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝配后，兩端車輪的平行度主要靠橋架臺(tái)車支座整體加工時(shí)劃線來(lái)保證，因此橋架劃線精度的控制尤為重要，橋架的劃線方法如下：
（1）選一根小車運(yùn)行軌道，軌道兩端在寬度方向取中心點(diǎn)，拉線劃出軌道中心線，此線做測(cè)量基準(zhǔn)線，用等距測(cè)量法在另一根小車軌道上劃出軌距5 000mm中心線，且只在軌道兩端各劃出約1 000mm長(zhǎng)線段即可。
（2）分別按兩端梁的實(shí)際寬度取中點(diǎn)，測(cè)量出兩中點(diǎn)的實(shí)際距離，并與橋架跨距比較，對(duì)稱修正兩點(diǎn)至跨距尺寸，并平移至工步1所劃出的基準(zhǔn)線上，復(fù)查兩點(diǎn)尺寸應(yīng)為跨距尺寸，打樣沖，此點(diǎn)作為軌道1基準(zhǔn)點(diǎn)1。
（3）劃另一軌道上跨距點(diǎn)，用測(cè)量對(duì)角線的方法，以軌道1上基準(zhǔn)點(diǎn)分別測(cè)出軌道2中心線上相等對(duì)角線的兩點(diǎn)。其幾何意義為在兩平行線上作出等腰梯形，兩對(duì)角線相等，測(cè)量軌道2上兩點(diǎn)的距離與跨距比較，分別修正兩點(diǎn)至跨距尺寸，并復(fù)查兩對(duì)角線尺寸，相差絕對(duì)值不能大于2mm，打樣沖，以此點(diǎn)作為軌道2上基準(zhǔn)點(diǎn)2。
（4）架設(shè)經(jīng)緯儀，分別在橋架兩端按軌道1和軌道2基準(zhǔn)點(diǎn)校準(zhǔn)視軸，用等距法在主梁外側(cè)劃出兩測(cè)量點(diǎn)作為輔助基準(zhǔn)，劃跨距中心線于主、端梁下蓋板上，同時(shí)檢查加工孔的端面加工余量，做記錄，焊基準(zhǔn)塊，并測(cè)量輔助基準(zhǔn)塊的跨距，應(yīng)符合工藝要求，否則重新修正。
（5）使用水準(zhǔn)儀作為測(cè)量工具，分別在橋架兩端以軌道1軌頂平面為基準(zhǔn)，分別劃出支撐孔水平中心線，保證各孔高度尺寸達(dá)圖樣要求。
（6）劃各臺(tái)車支座孔的垂直中心線，在主、端梁上平面，以軌道1中心線為基準(zhǔn)，劃出基距方向各孔的孔距尺寸線，用吊線法分別引劃出各孔垂直中心線，保證各孔水平距離達(dá)圖樣要求。
劃線時(shí)利用平行線判定定理、等腰梯形的特性等基本幾何原理，保證橋架或小車架的兩條軌距線相互平行，軌距線與基距線相互垂直，使用高精度的經(jīng)緯儀，對(duì)所劃的線進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，所采用的光學(xué)經(jīng)緯儀的角度誤差為0.6″，能夠精確保證劃線的精度。
4.加工設(shè)備的選擇及調(diào)整
由于大噸位起重機(jī)的橋架較重，一根主梁就重達(dá)80t，吊運(yùn)時(shí)相當(dāng)困難。選擇便于吊運(yùn)的小型移動(dòng)鏜床（TPX6211）來(lái)對(duì)橋架及小車架進(jìn)行整體鏜孔，采用此種方法加工時(shí)，將橋架和小車架位置固定，通過(guò)變動(dòng)移動(dòng)鏜床的位置來(lái)完成橋架和小車架的鏜孔工作，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工作難度。
加工工件前移動(dòng)鏜床要進(jìn)行調(diào)平，常規(guī)情況下采用下墊調(diào)整楔鐵方式進(jìn)行調(diào)整，此種方式調(diào)整效果較差，所需調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，為提高機(jī)床調(diào)整效率，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用調(diào)整平臺(tái)，該平臺(tái)質(zhì)量達(dá)8t，并設(shè)計(jì)有防滑可調(diào)支腿，保證機(jī)床在固定到該平臺(tái)上后穩(wěn)定，加工工件過(guò)程中不會(huì)因受切削力的影響發(fā)生位移。利用平臺(tái)上的6個(gè)可調(diào)支腿，能夠快速方便地對(duì)平臺(tái)及機(jī)床進(jìn)行校平。為方便對(duì)機(jī)床進(jìn)行水平方向的微量調(diào)節(jié)，在平臺(tái)上設(shè)計(jì)了4組微調(diào)裝置，能夠快速對(duì)機(jī)床進(jìn)行水平方向的微調(diào)，保證機(jī)床能夠快速精確地按線找正。這種平臺(tái)大大節(jié)約了機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，大大降低了機(jī)床調(diào)整難度。有了該平臺(tái)后直接用水平儀對(duì)平臺(tái)進(jìn)行校平，之后吊裝鏜床到平臺(tái)上，機(jī)床不需要再進(jìn)行調(diào)平，快速方便。在平臺(tái)上還設(shè)計(jì)有水平微調(diào)裝置，方便對(duì)機(jī)床水平方向進(jìn)行微調(diào)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的快速找正，大大節(jié)省了機(jī)床調(diào)整時(shí)間。
1.吊耳 2.壓板 3.移動(dòng)鏜床 4.機(jī)床水平方向調(diào)節(jié)器 5.可調(diào)支腿 6.平臺(tái)
采用電流接觸千分尺測(cè)量技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行水平方向上的精確找正。校正機(jī)床時(shí)，按橋架上劃出的基距線位置掛直徑0.5mm的鋼絲，在機(jī)床上安裝自制的電流接觸千分尺測(cè)量裝置，該裝置主要由內(nèi)徑千分尺、報(bào)警裝置、支架及電源等組成，使用時(shí)電源連接到內(nèi)徑千分尺、鋼絲和報(bào)警裝置上，當(dāng)內(nèi)徑千分尺接觸到鋼絲時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出聲響。運(yùn)用此裝置可以精確測(cè)量出機(jī)床與鋼絲之間的相對(duì)距離，可精確到0.001mm。通過(guò)平臺(tái)上的微調(diào)裝置，并配合電流接觸千分尺測(cè)量裝置，對(duì)機(jī)床進(jìn)行校正，使機(jī)床運(yùn)行到任意位置時(shí)到鋼絲的距離都相等，即完成機(jī)床的校正。機(jī)床主軸調(diào)整到與鏜桿中心對(duì)齊的位置后，聯(lián)接主軸與鏜桿，試轉(zhuǎn)應(yīng)靈活，無(wú)別勁兒和卡、碰現(xiàn)象。橋架鏜孔采用浮動(dòng)鏜孔工裝后，對(duì)機(jī)床的校正精度要求較低，鏜桿與機(jī)床之間設(shè)計(jì)有萬(wàn)向節(jié)，機(jī)床的功能主要是將回轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給鏜桿，對(duì)鏜孔精度基本沒(méi)有影響，因此機(jī)床的調(diào)整非常簡(jiǎn)單快捷。
5.臺(tái)車架支座孔整體鏜削工藝
（1）橋架鏜孔工裝設(shè)計(jì)。由于橋架上臺(tái)車支座兩側(cè)的支撐孔間距較大，設(shè)計(jì)了一套適用于間距較大且對(duì)同軸度有較高要求的橋架整體浮動(dòng)鏜孔工裝，避免因鏜桿剛性不足對(duì)孔的加工精度造成影響。該工裝由對(duì)稱雙球鉸裝置1、三支撐調(diào)整裝置2、刀具3和萬(wàn)向節(jié)鏜桿4組成，加工孔時(shí)，將保持架支腿固定到工件上，需要調(diào)整鏜桿中心與孔中心同心時(shí)，擰動(dòng)可調(diào)保持架上等分圓周布置的3個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，能夠方便快速地進(jìn)行調(diào)整，大大降低了調(diào)節(jié)難度及調(diào)整時(shí)間。該鏜孔工裝解決了兩孔軸向距離較大，直接用機(jī)床主軸裝刀進(jìn)行加工容易振刀的問(wèn)題，同時(shí)使用該工裝后，對(duì)機(jī)床的調(diào)整找正精度要求較低，減少了機(jī)床調(diào)整的時(shí)間，加工精度和表面粗超度也不受機(jī)床振動(dòng)的影響。
1.球鉸裝置 2.內(nèi)孔三支撐調(diào)整裝置 3.刀具 4.萬(wàn)向節(jié)鏜桿
具體使用方法是：鏜孔時(shí)將兩可調(diào)保持架分別焊在臺(tái)車支座支撐孔兩側(cè)，然后裝上其余部分?？烧{(diào)保持架上設(shè)計(jì)有方便調(diào)節(jié)鏜桿水平及豎直方向移動(dòng)的螺釘，鏜孔前，在鏜桿上安裝找正搖桿，通過(guò)調(diào)節(jié)可使保持架按照掛的鋼絲精確找正加工劃線部位，使鏜桿的中心與劃線所確定的臺(tái)車支座支撐孔的中心精確重合，實(shí)現(xiàn)劃線基準(zhǔn)及工件安裝校正基準(zhǔn)的一致。用框式水平儀對(duì)鏜桿按外低內(nèi)高1mm/1 000mm進(jìn)行校平，調(diào)整結(jié)束后便可進(jìn)行后續(xù)的工作。
（2）橋架臺(tái)車座鏜削。工件找正、裝夾和機(jī)床調(diào)整結(jié)束后安裝合適刀具，按照?qǐng)D樣要求的尺寸進(jìn)行鏜孔、刮平面等工作，加工結(jié)束后拆去專用工裝，進(jìn)行已加工部位尺寸的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行橋架其余孔的加工。
6.加工后產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
采用上述工藝方法和裝備加工的橋架臺(tái)車支撐孔的相關(guān)尺寸和形位公差數(shù)據(jù)如附表所示。
通過(guò)整體加工的橋架臺(tái)車支撐孔參數(shù)表
國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上車輪的相關(guān)參數(shù)作如下要求：車輪的垂直偏差 -0.000 5≤tanα≤0.002 5；車輪的水平偏差 0＜tanβ≤0.000 3；車輪同位差按基準(zhǔn)鋼絲測(cè)量，不大于2mm，支撐孔高低差不大于1mm。通過(guò)上述數(shù)據(jù)對(duì)比，可知整體加工的橋架和小車架精度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明上述工藝方法和裝備對(duì)于橋架的整體加工效果良好。
7.結(jié)語(yǔ)
超大噸位起重機(jī)橋架加工工藝研發(fā)成功后，對(duì)多臺(tái)大噸位起重機(jī)嚴(yán)格按照研發(fā)的工藝進(jìn)行生產(chǎn)制造，均達(dá)到了預(yù)期的效果，且使大噸位起重機(jī)的制作工期大大縮短，裝配后的起重機(jī)精度較高，通過(guò)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用后反饋得知，起重機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)“啃軌”等質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，說(shuō)明上述工藝方法實(shí)用、有效，完全可以保證橋架的整體加工質(zhì)量，取得了令人滿意的效果。
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