連鑄機弧形段支撐框架裝配精度檢測

趙廣濱

(中國第一重型機械股份公司，遼寧 116113)

連鑄機弧形段支撐框架裝配精度檢測

趙廣濱

(中國第一重型機械股份公司，遼寧 116113)

利用公司現(xiàn)有的三坐標(biāo)測量系統(tǒng)(LDMS)，根據(jù)三坐標(biāo)經(jīng)緯儀的測量原理，提出了一種新的測量方案。在縮短檢測周期的同時又能保證實際測量的精度，將包括加工積累的誤差控制在±0.1 mm以內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于圖紙要求的位置公差精度±0.3 mm，并具有一定的通用性，具有良好的應(yīng)用前景。

三坐標(biāo)測量系統(tǒng)(LDMS);測量輔具;全站儀;弧形段支撐框架;裝配精度

連鑄機支撐框架的坐標(biāo)點的測量與調(diào)整是一項非常重要的工作，它將直接影響到連鑄導(dǎo)向段的精度。要想將各坐標(biāo)點的精度調(diào)整合格首先要將各點的坐標(biāo)值測量準(zhǔn)確。對于連鑄支撐框架的測量，尤其是弧形段支撐框架的測量一直是我公司沒有解決的難題。在以前生產(chǎn)的連鑄產(chǎn)品的檢驗過程中也曾用幾種方法對弧形段支撐框架進行過測量，但是測量結(jié)果都不令人滿意。例如：在出口比利時的連鑄項目中，VAI專家是利用加工時做的基準(zhǔn)，用千分尺、平尺、水平儀、鋼線等間接進行測量，對測出的數(shù)據(jù)需進行計算后才能與圖紙進行比較，再判斷是否需要進行調(diào)整。一個弧形段支撐框架反復(fù)測量一個多星期，最后結(jié)果仍不是很準(zhǔn)確;又如在與日本JSP公司合作的寶鋼2 300 mm連鑄項目中，最后精度是上機床打表進行的裝配精度測量。隨著檢測手段的進步，奧鋼聯(lián)現(xiàn)如今是采用全站儀進行框架精度的測量，它的測量性能大大優(yōu)于我們現(xiàn)在使用的三坐標(biāo)測量系統(tǒng)(LDMS)，但該設(shè)備的成本非常昂貴。如何在現(xiàn)有的設(shè)備條件下既經(jīng)濟又高標(biāo)準(zhǔn)地完成對弧形段支撐框架的測量，以滿足外方對尺寸檢驗精度的要求是擺在我們技術(shù)人員面前的一個全新的課題。

1 試驗原理

非接觸式大尺寸三坐標(biāo)測量系統(tǒng)LDMS，是用相距b的二臺經(jīng)緯儀T1與T2同時瞄準(zhǔn)空間某點P，獲得一組測量數(shù)據(jù)：水平角α1、α2及豎直角β1、β2。若距離b為已知，則根據(jù)三角學(xué)準(zhǔn)則可求出點P相對于由T1、T2所建立的系統(tǒng)空間坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值X、Y、Z。利用已知長度的基準(zhǔn)標(biāo)尺，對LDMS進行定標(biāo)，從而求出距離b，并建立系統(tǒng)空間坐標(biāo)系;其原點為T1的中心點A，X軸為一過原點的水平線，該軸還與過T2中心點B的鉛垂線相交，Z軸為過原點的鉛垂線，Y軸則通過原點，并與X、Z軸垂直。X軸、Y軸及Z軸之間符合右手法則，圖1為工作原理示意圖。

LDMS的空間坐標(biāo)系一經(jīng)建立，則在此后所進行的測量中，任何被測點均可表示為該坐標(biāo)系中的一幾何點。在幾何測量中，任何復(fù)雜的被測物都可以看作是由一些幾何元素構(gòu)成;這些元素包括點、直線、平面、圓、圓錐、圓球等。LDMS是通過測量最基本的幾何元素——點來測量各種幾何元素，并可計算各幾何元素之間的相互關(guān)系。

2 試驗方案

2.1 測量方案

根據(jù)三坐標(biāo)經(jīng)緯儀的測量原理，確定了測量方案：建立LDMS空間坐標(biāo)系時，測量系統(tǒng)需在已組裝好的弧形段上測量若干點，以建立一個與弧形段框架板相平行的基準(zhǔn)面，用于將框架上各基準(zhǔn)點的坐標(biāo)投影于該面，來進行數(shù)據(jù)分析。由于該弧形段支撐框架表面為非加工面，給基準(zhǔn)面的確立增加了難度，而基準(zhǔn)面確立的準(zhǔn)確程度，直接影響框架各基準(zhǔn)點的測量精度。

圖1 LDMS工作原理示意圖Figure 1 Illustration of LDMSworking principle

為了減小測量誤差，在弧形板圓弧處焊接三塊工藝基準(zhǔn)塊，框架板在銑床加工時，要求加工面1～5及三個工藝基準(zhǔn)塊共面，誤差不大于0.05 mm。如圖2所示。

2.2 輔具設(shè)計

支撐框架上的被測點大部分都是空間的坐標(biāo)點，是不能直接放靶標(biāo)進行測量的。因此需針對所需測量點設(shè)計專用的測量輔具，利用測量輔具來保證將測量靶標(biāo)能精確的放在被測點上，具體設(shè)計如下：

(1)測量輔具一：以支座圓弧中心B為基準(zhǔn)，保證被測量點A的1 580 mm尺寸精度，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 弧形段支撐框架示意圖Figure 2 Schematic sketch of arc segment support framework

圖3 測量輔具一Figure 3 Measuring auxiliary device 1

圖4 測量輔具二Figure 4 Measuring auxiliary device 2

圖5 測量輔具三Figure 5 Measuring auxiliary device 3

(2)測量輔具二：確定和保證被測點A的155 mm尺寸的位置精度，安放測量靶標(biāo)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。(3)測量輔具三：安放B點的測量靶標(biāo)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.3 轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系

利用計算機AutoCAD軟件畫弧形段支撐框架的圖，標(biāo)出各個坐標(biāo)點。并以Ⅰ(連接梁軸心點)為0點，以Ⅰ點與Ⅱ點(連接梁軸心點)的連線為X軸，以通過Ⅰ點垂直于X軸方向為Y軸。轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，將圖紙給定的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換以減少測量時間，提高工作效率，否則每次在進行測量后，都要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

圖6 測量示意圖Figure 6 Schematic diagram ofmeasurement

3 試驗過程及結(jié)果分析

測量示意圖見圖6，具體試驗過程如下：

(1)將兩臺電子經(jīng)緯儀安放到框架的一側(cè)適當(dāng)位置，兩臺經(jīng)緯儀調(diào)平、互瞄、測標(biāo)尺定標(biāo)建立系統(tǒng)坐標(biāo)系。以T1為原點(X=0，Y=0，Z=0)這個坐標(biāo)系為原始坐標(biāo)系。

(2)將靶標(biāo)粘貼在框架1～5點和三個工藝塊上，測量這些點建立一平面1，將來要將所有點測量的數(shù)據(jù)都要投影到這個面上。用靶標(biāo)測量Ⅰ點的連接梁軸徑外表面，測量四點，確定軸徑中心點，同樣測量Ⅱ點的連接梁的軸徑中心點，建立一直線Ⅰ-Ⅱ。

(3)坐標(biāo)系平移，將原始坐標(biāo)系平移到平面1上，以Ⅰ為坐標(biāo)原點，按直線Ⅰ-Ⅱ旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，以通過Ⅰ點垂直于X軸方向為Y軸，建立新坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系為實物坐標(biāo)系。

(4)檢查對中管與支座的配合情況，結(jié)合面要求間隙不大于0.05 mm。檢查框架的所有把合螺栓，必須按圖紙要求的預(yù)緊力矩進行預(yù)緊。

(5)將測量輔具安放到相應(yīng)的位置，檢查各測量輔具與框架板的貼合情況，間隙不能大于0.05 mm。

(6)依次測量各點，并按標(biāo)準(zhǔn)值進行調(diào)整直至合格為止。檢驗結(jié)果做記錄。

(7)在框架下部中間位置設(shè)立兩側(cè)都能測量到的兩個固定點，用兩臺經(jīng)緯儀測量兩個固定點進行調(diào)平、找正、定原點，將坐標(biāo)平移到兩個固定點上，保存數(shù)據(jù)。將經(jīng)緯儀移到另一側(cè)，按設(shè)立的兩個固定點定標(biāo)安裝經(jīng)緯儀。

(8)按照第一面測量的步驟對另一側(cè)進行測量、調(diào)整至合格，記錄檢測結(jié)果。

4 結(jié)論

(1)在比利時連鑄的測量過程中，每一次測量之間的誤差都超過±0.2 mm，實際測量精確度在±0.5 mm之間。一般圖紙要求的位置公差精度為±0.3 mm，而我們采用此種檢測方法的實際測量精度，包括加工積累誤差能保證在±0.1 mm以內(nèi)，遠(yuǎn)高于圖紙要求的尺寸精度。

(2)在比利時連鑄項目檢測時，用了近一周的時間;在與日本JSP公司合作的寶鋼2 300 mm連鑄項目中，采用在機床打表檢查方法再加調(diào)整最少也得兩個班左右?，F(xiàn)在，采用此種檢測方法在正常情況(沒有停工)下，一個班就能完成測量和調(diào)整，大大縮短了生產(chǎn)周期，提高了工作效率。

(3)設(shè)計的這套測量輔具現(xiàn)已在巴西ACOMINAS連鑄(1套)，巴西2 050 mm連鑄(4套)等項目的檢測過程中進行了實踐驗證，結(jié)果表明具有良好的通用性。在接下來的奧鋼聯(lián)LISCO等連鑄項目中均可以繼續(xù)使用，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。

［1］羅振才.煉鋼機械(修訂版).北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

編輯 傅冬梅

Assembly Accuracy Detection of Continuous Caster Arc Segment Support Framework

Zhao Guangbin

By applying current three coordinatesmeasuring system(LDMS)in our company and measuring principle of three coordinates theodolite，a newmeasuringmethod has been broughtup.The newmethod could shorten detection period and meanwhile ensure actual survey precision to control error accumulated bymachining under ±0.1 mm，which was superior to position tolerance accuracy ±0.3 mm demanded in the drawing evidently and has universality and well application foreground.

three coordinatesmeasuring system(LDMS);measuring auxiliary device;total station instrument;arc segment support framework;assembly accuracy

TG233

A

2013—05—17