淺談鐵塔中制彎板材的放樣與加工

成愛(ài)國(guó)

（山西省電力公司送變電工程公司，山西 太原 030006）

0 引言

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，鐵塔放樣軟件不斷升級(jí)、設(shè)備持續(xù)更新。各鐵塔生產(chǎn)廠家在普通聯(lián)板的放樣及加工上，雖已基本得到了很好的解決，但由于制彎板材迄今還沒(méi)有完全成熟的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)微機(jī)放樣，同時(shí)大部分加工設(shè)備還不能保證加工的精度，因此，在放樣及加工中板材的制彎仍然是有待解決的一大難題，而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵就是如何對(duì)制彎線（點(diǎn)）處的特殊處理。

1 目前制彎板材普遍采用的加工方法

在輸電線路設(shè)計(jì)中，制彎板材普遍使用在主材變坡處、塔身本體與橫擔(dān)連接處、塔腿V面處以及貓頭塔頭部拐點(diǎn)處等坡度發(fā)生變化的鐵塔部位的聯(lián)接處。制彎有兩種形式：正曲（外曲） 和反曲（內(nèi)曲）。制彎的加工方法分為熱制和冷制，即熱曲和冷曲。一般廠家為了降低成本都盡可能地采用冷曲。

輸電線路鐵塔中普通聯(lián)板（指不需要制彎的聯(lián)板）的加工通常是直接下料，接下來(lái)制孔即可。而制彎板材由于先制孔后制彎，可能會(huì)造成孔位的變化，影響鐵塔部件的安裝，不能滿足設(shè)計(jì)圖紙及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以目前各鐵塔生產(chǎn)廠家在加工制彎板材時(shí)普遍采用先制彎后制孔的加工工藝。先制彎后制孔就是將一塊板材料下好后，先將板按要求進(jìn)行制彎，然后用樣板（通過(guò)放樣打印好的比例為1∶1的紙制或塑料薄膜樣板）進(jìn)行號(hào)孔，而后再?zèng)_孔或者鉆孔。采用這種先制彎后制孔的加工工藝雖然滿足了安裝及設(shè)計(jì)要求，但是由于制彎后的制孔通常要采用鉆孔工藝，這樣就使得成本加大，并且生產(chǎn)周期變長(zhǎng)，不能保證配套，生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，就要考慮采用先制孔后制彎的加工工藝，這樣首先就得解決好孔位變化的問(wèn)題。

2 TMA放樣的制板原理及板材制彎加工的基理

2.1 TMA放樣軟件的選擇

當(dāng)前，在輸變電鐵塔加工行業(yè)中鐵塔的放樣軟件普遍使用鐵塔制造助手TMA（Tower-manufacturing Assistant），是由北京信狐天誠(chéng)軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于設(shè)計(jì)部門(mén)及鐵塔制造企業(yè)進(jìn)行繪圖和放樣的軟件。TMA與以往基于DOS設(shè)計(jì)模式的鐵塔繪圖放樣程序相比，在體系結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、可維護(hù)性、可擴(kuò)充性、智能化及自動(dòng)化計(jì)算方面都有質(zhì)的飛躍，在操作方式、交互方式、用戶界面上有明顯改善，朝著軟件傻瓜化方向邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，同時(shí)系統(tǒng)功能也更加完善。數(shù)控自動(dòng)生產(chǎn)線與微機(jī)終端連接既保證了加工質(zhì)量，又適應(yīng)了大批量生產(chǎn)的需求。TMA系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（OOD）和組件（COM）技術(shù)，將CAD行業(yè)內(nèi)的線框模型與邊界表示模型融為一體，實(shí)現(xiàn)了三維實(shí)體設(shè)計(jì)與二維平面出圖的一體化，很好地解決了鐵塔設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的許多問(wèn)題，使得設(shè)計(jì)一基鐵塔放樣的時(shí)間由原來(lái)的幾十天縮短到幾天，大大加快了工程進(jìn)度，并且提高了加工質(zhì)量，簡(jiǎn)單易學(xué)，界面友好，三維實(shí)體顯示（包括螺栓） “所見(jiàn)即所得”。其功能主要有：三維實(shí)體鐵塔仿真，能很好地解決鐵塔試組裝問(wèn)題；提供構(gòu)件編輯器，可單獨(dú)方便地修改任意類(lèi)型構(gòu)件；存檔時(shí)無(wú)須存儲(chǔ)DWG文件，使用前可迅速（30 min內(nèi)） 恢復(fù)所有圖紙；基于參數(shù)化設(shè)計(jì)，套用同類(lèi)型鐵塔，只需修改少量參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)套改；可實(shí)現(xiàn)各種連接方式（包括交于楞線）；適用于所有塔型及電壓等級(jí)；自動(dòng)化程度高，節(jié)約時(shí)間，提高效率。

為此，TMA軟件被行業(yè)內(nèi)廣泛使用，成為輸變電鐵塔加工行業(yè)中最主要的放樣軟件。

2.2 TMA放樣軟件的制板原理

在TMA放樣軟件中，板材在制作時(shí)是以相對(duì)應(yīng)的角鋼外楞（即外皮）為基準(zhǔn)的，也就是說(shuō)角鋼上的孔位嚴(yán)格地說(shuō)是和板材接觸面方向上的孔位相對(duì)應(yīng)的。當(dāng)板材為普通板(即不制彎的板)時(shí)，板材的上下兩個(gè)平面上的孔位是一致的（相對(duì)于其中一個(gè)平面）。當(dāng)板材為制彎板材時(shí)，它上下兩平面上的孔位是有相對(duì)位移的。制彎板材通常有兩種形式，一是反曲（內(nèi)曲），即它與鐵塔角鋼的接觸面為如圖2中C面，例如在貓頭塔中出現(xiàn)圖1中的A點(diǎn)側(cè)面位置；二是正曲（外曲），與鐵塔角鋼的接觸面如圖2中D面，例如在貓頭塔中出現(xiàn)圖1中的B點(diǎn)側(cè)面位置。而使用TMA放樣出來(lái)的制彎板材樣板是按與角鋼接觸面確定孔位的平板。因此，這樣定下的孔位在先制孔后制彎后就可能會(huì)使孔位發(fā)生位移，不能滿足規(guī)定要求。

圖1 貓頭型鐵塔頭部單線圖

總之，在TMA放樣中，孔位的確定是基于接觸面來(lái)進(jìn)行的。

圖2 板材制彎加工示意圖

2.3 板材制彎的加工基理

板材的制彎（冷曲） 通常采用模具，使其成型。模具分為上模和下模，下模所需角度由制彎板材構(gòu)件的曲度決定。上模裝在曲軸壓力機(jī)或液壓機(jī)上，下模則固定在平臺(tái)上，而將需要制彎的板材置于下模上，通過(guò)外加力使板材冷變形，達(dá)到設(shè)計(jì)及安裝要求的角度δ，如圖2。

3 制彎板材的理論計(jì)算

由圖2可以看出，在制彎過(guò)程中，當(dāng)上模加力時(shí)，C面沿加力點(diǎn)S（線）發(fā)生彎曲，在C面上孔位相對(duì)于制彎線未發(fā)生變化，即制彎后板材上的孔位與在使用TMA放樣軟件直接放樣出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)樣板上的孔位相對(duì)于制彎線是一樣的，所以當(dāng)制彎板材是反曲（內(nèi)曲）時(shí)，先制孔后制彎孔位不發(fā)生變化。同時(shí)也可以看出，該板的D面，孔位相對(duì)于制彎線明顯發(fā)生了變化，即制彎線兩側(cè)分別變化了ΔL。ΔL值可以根據(jù)三角函數(shù)得出，ΔL=t/［tag（δ/2）］。δ由TMA放樣后直接給出，不需另外計(jì)算，t為制彎板材厚度。因此，在正曲（外曲）時(shí)，由于其與鐵塔角鋼接觸面為D面，而使用TMA放樣軟件直接放樣出來(lái)的樣板上一側(cè)的孔位（相對(duì)于制彎線）比要求長(zhǎng)了ΔL，因此，應(yīng)將原樣板（TMA放樣軟件直接放樣出來(lái)的樣板）上兩側(cè)的孔向制彎線方向分別移動(dòng)ΔL進(jìn)行修改，然后再采用先制孔后制彎的工藝，才能使制彎后的孔位符合要求。

4 制彎板材的實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)以上的理論分析可以得出：當(dāng)制彎板材是反曲（內(nèi)曲），即如圖2中C面為接觸面時(shí)，可以直接將通過(guò)TMA放樣得出的板，先制孔后制彎，孔位不發(fā)生變化，以下不再舉例；當(dāng)制彎板材是正曲（外曲），即如圖2中D面為接觸面時(shí)，由于先制孔后制彎孔位發(fā)生了變化，下面舉例說(shuō)明其放樣后的數(shù)值修改。

圖3為通過(guò)TMA放樣得出的單件圖，從圖中可以看出制彎板材為外曲，制彎度數(shù)δ=53°，板材厚度t=8 mm，為此，可以得出制彎板材一側(cè)的孔位偏移值 ΔL， ΔL=t/［tag（δ/2）］=8/［tag（53/2）］=16 mm。這樣，就可以將通過(guò)TMA放樣得出的單件圖中靠近制彎線兩側(cè)的數(shù)值75 mm和40 mm，分別調(diào)整為59 mm和24 mm，而其余孔位相對(duì)位置不變。最后，就得到了如圖4根據(jù)孔位移動(dòng)校正后得出的單件圖。這樣就已經(jīng)將制彎后影響孔位偏移的因素考慮了進(jìn)去。因此，現(xiàn)在就可以直接按圖4所示的根據(jù)孔位移動(dòng)校正后得出的單件圖，按先制孔后制彎孔的加工工藝進(jìn)行加工，從而使板材在制彎后的孔位與接觸面角鋼孔位相對(duì)應(yīng)（即使板材在制彎后的孔位與通過(guò)TMA放樣得出的單件圖中孔位相一致），滿足了安裝和設(shè)計(jì)的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)輸電線路鐵塔兩種制彎板材的放樣及加工的研究，可基本解決制彎板材的放樣及加工問(wèn)題，為廠家的生產(chǎn)進(jìn)度以及產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力保障。

圖3 通過(guò)TMA放樣得出的單件圖（mm）

圖4 根據(jù)孔位移動(dòng)校正后得出的單件圖（mm）