CN101367166B - 一种悬索桥主索鞍的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种悬索桥主索鞍的加工方法，分别对主索鞍的边跨(1)和中跨(2)进行机加工，再用螺栓(3)连接，在边跨(1)和中跨(2)的结合面上设置有定位销孔(6)，保证了边跨(1)和中跨(2)对接后绳槽尺寸的一致性，无错边，对接精度高，误差小，统一了加工基准，对加工设备的要求低，工件装夹及找正比较方便，加工精度易于保证，且加工效率提高。

Description

一种悬索桥主索鞍的加工方法

技术领域

本发明涉及一种机械零部件的加工方法，具体来说涉及一种悬索桥主索鞍的加工方法。

背景技术

悬索桥主索鞍布置在桥梁的主塔上，主缆绳嵌在主索鞍的绳槽内，整个桥身及车辆的重量通过主索鞍传递到桥梁主塔，主索鞍是整个桥梁的关键部分，其制造质量直接影响桥梁的质量和安全。如图1所示，主索鞍结构一般分为边跨1、中跨2两部分，中间通过高强度螺栓3将两部分连成一整体。现有主索鞍的加工方法是先将边跨1、中跨2两部分用螺栓3锁合后再进行切削加工。该加工方法的制造难点主要表现在：

(1)主索鞍绳槽形状为复杂空间曲面，需采用数控加工，由于主索鞍尺寸、重量都较大，需要大型数控机床加工，数控加工工艺复杂；

(2)主索鞍边跨1、中跨2两部分锁合后，在机床主轴方向加工行程较大，使得机床主轴悬伸较长，刚性差，加工精度难以保证。同时，使得切削速度、进给率也较低，严重影响加工效率；

(3)主索鞍边跨1、中跨2两部分锁合后，重量大于100吨，对车间的起吊能力、机床回转工作台的承重能力都有了较高要求，增加了起吊、运输过程中的安全风险。同时，由于回转工作台承重能力限制，只能在地平工作台上加工，增加了工件装夹、找正的困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有主索鞍加工方法工艺复杂，精度难以保证，对加工设备要求高，加工效率低的缺陷和不足，提出一种悬索桥主索鞍的加工方法。它对加工设备能力要求较低，工艺简单，加工方便，加工精度易于保证，加工效率较高。

本发明的目的是通过以下方式实现的：一种悬索桥主索鞍的加工方法，分别对主索鞍的边跨和中跨进行机加工，再用螺栓连接，包括以下步骤：

A.分别检查边跨和中跨的机加工余量，在边跨和中跨的结合面和底平面上划机加工线；

B.粗镗加工

B1.在数控机床上装夹边跨或中跨，按划线进行找正，粗加工底平面，底侧面及底部的其它侧面，留精加工余量；

B2.工作台顺时针回转90°，以底平面为基准，粗加工结合面，留精加工余量；

B3.对中心绳槽、绳槽及边绳槽的各台阶面及边绳槽侧壁的加工面进行数控编程，留精加工余量，工作台顺时针回转90°，以结合面为基准，粗加工中心绳槽、绳槽、边绳槽的台阶面及边绳槽侧壁的加工面；

C.精镗加工

C1.以结合面为基准，精加工边跨或中跨的底平面和底侧面至终检尺寸；

C2.精加工边跨或中跨底部的其它侧面；

C3.工作台顺时针回转90°，以底平面为基准，精加工结合面至终检尺寸；

C4.以底侧面为加工基准，对结合面上的螺栓孔进行数控编程或计算坐标点，数控加工螺栓孔，以底平面、底侧面为基准，加工结合面上的定位销孔；

C5.以定位销孔为基准找正，对中心绳槽、绳槽及边绳槽的各台阶面进行数控编程，以底平面为加工基准，采用立铣刀加工中心绳槽，采用立铣刀或盘铣刀精加工绳槽和边绳槽；

C6.以底侧面为加工基准，对边绳槽侧壁的加工面进行数控编程，采用盘铣刀加工边绳槽侧壁的加工面。

本发明进一步包括步骤D.边跨、中跨的后续加工

D1.将边跨和中跨上的结合面相互对接，配铰定位销孔，在对接的定位销孔中装入定位销，在对接的螺栓孔中安装螺栓并锁紧；

D2.对边跨和中跨上结合面部位的中心绳槽、绳槽及边绳槽台阶面进行打磨。

本发明所述步骤C的精镗加工之前，对边跨或中跨上的粗加工表面进行渗透探伤、超声波探伤并对中心绳槽、绳槽、边绳槽及边绳槽侧壁的粗加工表面进行射线探伤。

与现有技术相比本发明具有以下明显的优点：

1.对主索鞍的边跨和中跨分别进行机械加工，加工件的重量减轻，对加工设备和起吊设备的要求低，工件装夹及找正比较方便，加工精度易于保证，且加工效率提高。

2.在边跨和中跨的结合面上设置有定位销孔，采用定位销实现边跨和中跨的对接，保证了边跨和中跨对接后绳槽尺寸的一致性，无错边，对接精度高，误差小，同时设置定位销也为绳槽加工提供了加工基准，统一加工基准。在结合面增设定位销。由于分体加工绳槽，保证两半鞍体对接后绳槽的尺寸一致，无错边尤为重要，在结合面增设定位销，为后续加工绳槽提供加工基准，同时也保证了锁合后边跨和中跨位置的正确。

3.统一加工基准。加工边跨、中跨绳槽的侧壁加工面、结合面螺栓孔及定位销孔，均采用同一侧的底侧面为加工基准。加工边跨、中跨绳槽台阶面均以边跨和中跨的底平面为基准。保证了边跨、中跨零件尺寸的加工精度。

4.对主索鞍的边跨和中跨分别进行机械加工，可以合理分配设备资源，实现多台设备同时加工，避免整体加工时一件等另外一件的情况，缩短了制造工期。

附图说明

图1是主索鞍的结构示意图；

图2是主索鞍上边跨1和中跨2的基准面示意图；

图3是图1的左视图；

图4是中心绳槽8的加工示意图；

图5是绳槽9和边绳槽10的加工示意图；

图6是加工绳槽10侧壁的加工示意图。

图中，边跨1，中跨2，螺栓3，结合面4，底平面5，定位销孔6、底侧面7，中心绳槽8，绳槽9，边绳槽10，立铣刀11，机床主轴12，盘铣刀13，万能铣头14，机床方枕15。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

参见图1，图2，图3，图4，图5，图6，一种悬索桥主索鞍的加工方法，分别对主索鞍的边跨1和中跨2进行机加工，再用螺栓3连接，包括以下步骤：

A.分别检查边跨1和中跨2的机加工余量，在边跨1和中跨2的结合面4和底平面5上划机加工线；

B.粗镗加工

B1.在TK6925数控机床上装夹边跨1或中跨2，按划线进行找正，粗加工底平面5，底侧面7及底部的其它侧面，各留5毫米精加工余量；

B2.工作台顺时针回转90°，以底平面5为基准，粗加工结合面4，留精加工余量10毫米；

B3.对中心绳槽8、绳槽9及边绳槽10的各台阶面及边绳槽10侧壁的加工面进行数控编程，留精加工余量5毫米，工作台顺时针回转90°，以结合面4为基准，粗加工中心绳槽8、绳槽9、边绳槽10的台阶面及边绳槽10侧壁的加工面，留精加工余量5毫米；

C.精镗加工

C1.以结合面4为基准，精加工边跨1或中跨2的底平面5和底侧面7至终检尺寸；

C2.精加工边跨1或中跨2底部的其它侧面；

C3.工作台顺时针回转90°，以底平面5为基准，精加工结合面4至终检尺寸；

C4.以底侧面7为加工基准，对结合面4上的螺栓孔进行数控编程或计算坐标点，数控加工螺栓孔，以底平面5、底侧面7为基准，加工结合面4上的Φ50毫米定位销孔6；

C5.以Φ50毫米定位销孔6为基准找正，对中心绳槽8、绳槽9及边绳槽10的各台阶面进行数控编程，以底平面5为加工基准，采用立铣刀11，刀具直径为Φ50毫米，加工中心绳槽8，如图4，将Φ50毫米立铣刀11安装在机床主轴12上加工出中心绳槽8；然后采用盘铣刀13，刀具直径为Φ200毫米，精加工绳槽9和边绳槽10的台阶面，如图4，图5；图5中，盘铣刀13安装在万能铣头14上，万能铣头14安装在机床方枕15上，盘铣刀13的轴线与万能铣头14的轴线位于同一轴线上；

C6以底侧面7为加工基准，.对边绳槽10侧壁的加工面进行数控编程，采用盘铣刀13，刀具直径为Φ200毫米，加工边绳槽10侧壁的加工面，如图6，盘铣刀13的轴线与万能铣头14的轴线相垂直。

本发明对悬索桥主索鞍进行分体加工方法的关键；1是在结合面4上增设了定位销孔6。由于分体加工各绳槽，保证主索鞍的边跨1和中跨2对接后各绳槽的尺寸一致，无错边尤为重要，在结合面4上增设定位销孔6并通过定位销连接定位，为后续加工各绳槽提供了加工基准，同时也保证了锁合后边跨1和中跨2对接的正确位置。2是统一了加工基准。其中，加工边跨1、中跨2上各边绳槽10侧壁的加工面、结合面4、螺栓孔及定位销孔6均采用同一侧的底侧面7为加工基准。而加工边跨1、中跨2上各绳槽的台阶面均以其底平面5为基准。以上措施可以保证边跨1和中跨2在分别进行机加工后对接的准确性。

为保证边跨1和中跨2对接的准确性，还可进一步包括步骤D.边跨1、中跨2的后续加工

D1.将边跨1和中跨2上的结合面4相互对接，配铰定位销孔6，在对接的定位销孔6中装入定位销，在对接的螺栓孔中安装螺栓3并锁紧；

D2.对边跨1和中跨2上结合面4部位的中心绳槽8、绳槽9及边绳槽10台阶面进行打磨。

为保证边跨1和中跨2材料的内在质量，还可以在所述步骤C的精镗加工之前，对边跨1或中跨2上的粗加工表面进行渗透探伤、超声波探伤并对中心绳槽8、绳槽9、边绳槽10及边绳槽10侧壁的粗加工表面进行射线探伤。

Claims (3)

1.一种悬索桥主索鞍的加工方法，其特征在于：分别对主索鞍的边跨(1)和中跨(2)进行机加工，再用螺栓(3)连接，包括以下步骤：

A.分别检查边跨(1)和中跨(2)的机加工余量，在边跨(1)和中跨(2)的结合面(4)和底平面(5)上划机加工线；

B.粗镗加工

B1.在数控机床上装夹边跨(1)或中跨(2)，按划线进行找正，粗加工底平面(5)，底侧面(7)及底部的其它侧面，留精加工余量；

B2.工作台顺时针回转90°，以底平面(5)为基准，粗加工结合面(4)，留精加工余量；

B3.对中心绳槽(8)、绳槽(9)及边绳槽(10)的各台阶面及边绳槽(10)侧壁的加工面进行数控编程，留精加工余量，工作台顺时针回转90°，以结合面(4)为基准，粗加工中心绳槽(8)、绳槽(9)、边绳槽(10)的台阶面及边绳槽(10)侧壁的加工面；

C.精镗加工

C1.以结合面(4)为基准，精加工边跨(1)或中跨(2)的底平面(5)和底侧面(7)至终检尺寸；

C2.精加工边跨(1)或中跨(2)底部的其它侧面；

C3.工作台顺时针回转90°，以底平面(5)为基准，精加工结合面(4)至终检尺寸；

C4.以底侧面(7)为加工基准，对结合面(4)上的螺栓孔进行数控编程或计算坐标点，数控加工螺栓孔，以底平面(5)、底侧面(7)为基准，加工结合面(4)上的定位销孔(6)；

C5.以定位销孔(6)为基准找正，对中心绳槽(8)、绳槽(9)及边绳槽(10)的各台阶面进行数控编程，以底平面(5)为加工基准，采用立铣刀(11)加工中心绳槽(8)，采用立铣刀(11)或盘铣刀(13)精加工绳槽(9)和边绳槽(10)；

C6.以底侧面(7)为加工基准，对边绳槽(10)侧壁的加工面进行数控编程，采用盘铣刀(13)加工边绳槽(10)侧壁的加工面。

2.根据权利要求1所述的一种悬索桥主索鞍的加工方法，其特征在于：进一步包括步骤D.边跨(1)、中跨(2)的后续加工

D1.将边跨(1)和中跨(2)上的结合面(4)相互对接，配铰定位销孔(6)，在对接的定位销孔(6)中装入定位销，在对接的螺栓孔中安装螺栓(3)并锁紧；

D2.对边跨(1)和中跨(2)上结合面(4)部位的中心绳槽(8)、绳槽(9)及边绳槽(10)台阶面进行打磨。

3.根据权利要求1所述的一种悬索桥主索鞍的加工方法，其特征在于：所述步骤C的精镗加工之前，对边跨(1)或中跨(2)上的粗加工表面进行渗透探伤、超声波探伤并对中心绳槽(8)、绳槽(9)、边绳槽(10)及边绳槽(10)侧壁的粗加工表面进行射线探伤。

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