數(shù)控放樣技術(shù)在岸橋制造過(guò)程中的應(yīng)用研究

袁美 危海榮

摘 ?要：文章引入介紹了一種數(shù)控切割放樣技術(shù)條件下開(kāi)展管件放樣下料加工生產(chǎn)活動(dòng)的具體方法，該方法能夠最大程度上克服相對(duì)于傳統(tǒng)下料過(guò)程中存在的技術(shù)不足，對(duì)在岸橋鋼結(jié)構(gòu)件下料過(guò)程中下料精確度進(jìn)行改善，最終實(shí)現(xiàn)岸橋鋼結(jié)構(gòu)件制作過(guò)程中質(zhì)量和效益的最大化，將收益最大化。

關(guān)鍵詞：岸橋鋼結(jié)構(gòu);放樣;關(guān)鍵技術(shù)

1 概述

目前，岸橋起重機(jī)的發(fā)展越來(lái)越迅猛，而發(fā)展方向也更加趨向一致。就是朝著巨型化，智能化以及低耗能，綠色化發(fā)展，基于此，對(duì)于新型岸橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造及其材料的制造放樣都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，關(guān)于制造的起始工藝過(guò)程便是樣材的放樣，研究樣材的數(shù)控放樣技術(shù)，分析影響數(shù)控放樣的諸多因素，通過(guò)因素的分析，提出相應(yīng)的解決方式，以此有效提高數(shù)控放樣技術(shù)。

2 岸橋的放樣

2.1岸橋放樣技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

對(duì)于放樣，目前普遍認(rèn)可的定義就是嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)的要求，按照施工設(shè)計(jì)的圖紙比例，將技術(shù)條件中符合的形狀特征，以及尺寸等，等比例的進(jìn)行切割下料，無(wú)論是板料還是施工樣板料都是如此。

（1）在放樣技術(shù)還不夠成熟的時(shí)候，一般采用的是人工放樣，這樣就會(huì)造成放樣工作的強(qiáng)度比較大，致使生產(chǎn)效率降低。尤其是需要手工進(jìn)行計(jì)算的部分，對(duì)從業(yè)人員提出了更高的需求，無(wú)論是專業(yè)的技術(shù)能力抑或是對(duì)其相關(guān)的綜合素質(zhì)要求都會(huì)提出不同的層次要求，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前運(yùn)用數(shù)學(xué)函數(shù)模型可以有效的減少在人工計(jì)算過(guò)程中面臨的復(fù)雜情況，而且通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算對(duì)于操作人員的要求也比較低，只要具備初步的圖形幾何運(yùn)算能力以及一定程度的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)就可以進(jìn)行下去。

（2）其實(shí)在一般的放樣過(guò)程以及下料過(guò)程中，對(duì)于技術(shù)的要求并不是特別高，這樣長(zhǎng)此以往產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題就難以保證，再加上后續(xù)其他工種的加工就會(huì)使得生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量越來(lái)越差，盡管在進(jìn)行質(zhì)量檢查的時(shí)候會(huì)運(yùn)用測(cè)量器進(jìn)行復(fù)查，按時(shí)由于操作工人的水平不一致，也會(huì)使得誤差變得越來(lái)越大。

（3）要想使得放樣能夠達(dá)到較好的精確度，那么對(duì)于生產(chǎn)的加工設(shè)備就會(huì)有較高的標(biāo)準(zhǔn)要求，如果一旦要在鋼板材料上進(jìn)行一系列的切割，那么對(duì)于一般的鋼結(jié)構(gòu)可能需要運(yùn)用到全自動(dòng)的切割機(jī)設(shè)備，同理，這種全自動(dòng)的設(shè)備就會(huì)對(duì)切割放樣的精度有較高的要求。

（4）因?yàn)樵趯?shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，鋼板的材料會(huì)存在兩種結(jié)構(gòu)性能，一種是較為常見(jiàn)的雙曲面結(jié)構(gòu)性能，另外一種則是其他的異性結(jié)構(gòu)，實(shí)際的生產(chǎn)面臨的情況可能更加復(fù)雜，在加工流程不斷的推進(jìn)過(guò)程中，加工設(shè)備會(huì)對(duì)板材存在一定的外在壓力，繼而使得鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際的加工過(guò)程中，發(fā)生扭曲，造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

2.2.岸橋的主要結(jié)構(gòu)

岸橋結(jié)構(gòu)形式相對(duì)而言比較單一，以常見(jiàn)的吊裝小車結(jié)構(gòu)為主，并包含有機(jī)器房，主體鋼結(jié)構(gòu)，吊架，吊具以及小車和大車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)力系統(tǒng)的傳遞主要包括懸臂架纏繞系統(tǒng)，提升鋼絲，以及相應(yīng)的電控這些結(jié)構(gòu)中主要以主體鋼結(jié)構(gòu)涉及到較多的材料放樣 [2]。

2.3結(jié)構(gòu)部件金屬結(jié)構(gòu)

岸橋鋼結(jié)構(gòu)的放樣規(guī)劃在實(shí)踐中可以分為三個(gè)部分：一是截面形式;二是截面的幾何尺寸;三是截面板厚評(píng)估情況。

因?yàn)榘稑蚪Y(jié)構(gòu)對(duì)于材料的選取而言，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中可以選擇的類型相對(duì)較少，通常截面也包含有不同的類型，常見(jiàn)的截面類型有箱體型、圓管型、工字型等等，因所在岸橋結(jié)構(gòu)的位置不同，相應(yīng)截面也有所不同，

放樣的方式也存在不同。

梁高尺寸，上翼板以及下翼板的寬度都對(duì)箱體的截面產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)三者的尺寸都滿足尺寸公差時(shí)，整體的結(jié)構(gòu)尺寸才能更好的滿足設(shè)計(jì)需求 [4]。

3 岸橋結(jié)構(gòu)切割放樣

3.1岸橋的切割放樣工藝分析

金屬切割是絕大部分金屬加工的必要過(guò)程，比如板材加工時(shí)需要將鋼板分割成各部分，對(duì)于岸橋則需要切割槽鋼，角鋼等型材?；鹧媲懈睢⒕€切割是兩種常見(jiàn)的切割方式，兩種方式在實(shí)際運(yùn)用中具備不同的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)來(lái)講，在應(yīng)用范圍上火焰切割應(yīng)用更為廣泛，適用板材上主要是6-200mm板材，而且紅顏切割造價(jià)相對(duì)較低，所以，所耗成本很小，但是其不足之處也很明顯;例如在切割時(shí)，需要較長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱，穿孔所需時(shí)間較長(zhǎng)，切割的速度十分緩慢，并且由于火焰的高熱，會(huì)使鋼材變形，尤其當(dāng)鋼材是薄板一類，所以切割的精度很低。由于岸橋所使用的材料多為板材類槽鋼，角鋼等，其厚度往往不高，所以火焰切割并不適用于對(duì)于岸橋制造的金屬切割。線切割相對(duì)于傳統(tǒng)的切割加工方式更為特殊，不能簡(jiǎn)單的將其與傳統(tǒng)的加工方式混為一談，由于其直接利用電能屬性，所以優(yōu)勢(shì)更加明顯 [1]：

（1）受機(jī)械材料的硬度和剛度的局限性影響有限，金屬切削力的阻擋作用不大，可以加工大多數(shù)的硬質(zhì)材料，只要滿足一定的電力要求即可。

（2）相對(duì)傳統(tǒng)的刀具加工，加工的精度也比較高，而且對(duì)電極絲的損耗程度影響較小。

（3）不會(huì)造成太多的缺縫，對(duì)于材料的損傷較小。

（4）對(duì)于線切割而言，如果對(duì)材料直接進(jìn)行加工，可能加工的情況并不會(huì)特別理想，如果在加工之前進(jìn)行熱處理，對(duì)毛坯處處理化，最終線切割的質(zhì)量將會(huì)大大增加。

（5）線切割還有一個(gè)大優(yōu)點(diǎn)就是可以采用編程大大縮小普通車床加工所需的時(shí)間，并且可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)靈活化，節(jié)省人力資源。

3.2 槽鋼放樣工藝分析

針對(duì)槽鋼的型材放樣工藝作為研究實(shí)例，目前傳統(tǒng)槽鋼的放樣過(guò)程較為統(tǒng)一，主要分為下列幾個(gè)過(guò)程。

連鑄—開(kāi)坯扎制-切頭—冷卻—矯直—編組—定尺鋸切（不合格品剔除）。槽鋼在岸橋的制造中屬于主要的用鋼類型，數(shù)控放樣過(guò)程中需要特別關(guān)注下料的截面情況，這一點(diǎn)對(duì)后續(xù)的焊接工藝有十分重要的影響，如果在剪切斷口處存在較多的質(zhì)量問(wèn)題，諸如，毛刺，撕裂等缺陷的時(shí)候，就會(huì)使得槽鋼存在較多的焊接縫隙。

在型材結(jié)構(gòu)上以槽鋼最為常見(jiàn)，槽鋼成品孔型決定了槽鋼剪刃的設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)圖1、圖2）。這種設(shè)計(jì)很大程程度上可以滿足加工要求，實(shí)踐操作中同時(shí)存在著明顯的問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)方面：

第一點(diǎn)就是槽鋼的兩端部同其他部分比較時(shí)，尺寸更大一下，這就會(huì)造成刃口更容易磨損，最終會(huì)使得槽鋼端部存在較大的空隙，在實(shí)際使用當(dāng)中無(wú)法完美的配合，甚至存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而致使材料斷裂。

第二點(diǎn)就是槽鋼的中下段部分和中間部分相比較而言，因?yàn)槭艿浇嵌纫蛩氐挠绊?，一旦剪切刃口發(fā)生磨損后，會(huì)使得剪切的大小發(fā)生變化，使得原本在末端應(yīng)該由剪斷完成，最后確實(shí)直接變成撕裂扯斷。極為容易產(chǎn)生毛刺等情況。

第三點(diǎn)就是要保證上刃口和下刃口的傾斜角度要和槽鋼的成品孔截面相同，這樣才能保證在放料剪切的時(shí)候刃口的形狀與目標(biāo)形狀相同從根本上杜絕毛刺，撕裂不均勻現(xiàn)象的產(chǎn)生。

放樣的質(zhì)量的好壞與否也和剪刃的安裝使用方法也有直接的關(guān)系如果出現(xiàn)上刃口和下刃口不一致，安裝不緊湊也會(huì)形成一定的縫隙問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)剪刃的間隙超過(guò)0.4mm的時(shí)候，毛刺問(wèn)題最易發(fā)生，尤其是在剪刃間隙大于0.6ram時(shí)。

圖3、圖4剪刃的設(shè)計(jì)可以有效規(guī)避目前所存在的問(wèn)題。具體的設(shè)計(jì)是調(diào)整上剪刃寬度，將寬度由目前的100mm縮減為99mm;與此同時(shí)，縮減下剪刃兩角部圓弧尺寸，將R8ram縮減為R7mm。另外，上調(diào)下剪刃上邊寬度，在79mm基礎(chǔ)上增加1mm，下調(diào)下邊寬度，在97mm的基礎(chǔ)上下調(diào)3mm，將槽鋼的成品傾角調(diào)整大于下刃口的傾斜角度。

4岸橋放樣加工中線切割技術(shù)的編程案例

4.1 圖形編程

關(guān)于線切割的編程會(huì)根據(jù)不同的加工需求來(lái)確定，現(xiàn)在擬通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的編程實(shí)例初步介紹線切割的編程樣式。利用gettfiled（）函數(shù)建立起專有的文件擴(kuò)展名，即一個(gè)NC文件，建立文件名是整個(gè)線切割程序的首要環(huán)節(jié)，第二個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)零件進(jìn)行定義，另外的一個(gè)編程函數(shù)ssget（）函數(shù)此時(shí)得以運(yùn)用，參照工件的加工順序和工藝要求，根據(jù)線性選擇 “Line”和“Arc”兩種類型。

最終會(huì)有一步關(guān)于零部件實(shí)體的綜合選擇，通過(guò)選擇是直線或者圓弧來(lái)進(jìn)行初步的線性提取，并且可以通過(guò)分析計(jì)算，進(jìn)一步得出諸如”B XX BYY的字符串識(shí)別，并逐個(gè)調(diào)入到NC文件中，隨著識(shí)別的逐步深入，NC文件逐漸增多，最終直到整個(gè)實(shí)體文件的特征別識(shí)別完為止 [6][7]。

隨著岸橋岸橋起重機(jī)應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度的逐步擴(kuò)展，對(duì)岸橋起重機(jī)的整體質(zhì)量和工作要求也越來(lái)越高，尤其是其精度的要求，這就迫切要求我們尋求新的工藝方式，以提升岸橋生產(chǎn)的整體生產(chǎn)效率和工藝水平，以是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、效益、精度的同步提升。

本文通過(guò)對(duì)數(shù)控線切割放樣的初步研究，認(rèn)為數(shù)控放樣相對(duì)于傳統(tǒng)的放樣方式能大幅度提高放樣的性能水平以及加工效率，對(duì)岸橋起重機(jī)的型材預(yù)制研究創(chuàng)新具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 岸邊集裝箱起重機(jī)的現(xiàn)狀與未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì). 李忠東

[2] 嚴(yán)旭東.港口集裝箱裝卸和岸邊集裝箱起重機(jī)的發(fā)展前景[A].上海物流工程學(xué)會(huì)2003論文集[C]，2003：4

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.蔣國(guó)仁主編.

[4]岸邊集裝箱起重機(jī)湖北：湖北科學(xué)技術(shù)出版社.2001.11

作者簡(jiǎn)介：袁美，男，1989年4月生，湖北人，上海振華重工長(zhǎng)興分公司助理工程師，研究方向：機(jī)械放樣，機(jī)械制造。

危海榮，女，1986年4月生，湖北人，上海振華重工長(zhǎng)興分公司助理工程師，研究方向：機(jī)械放樣，機(jī)械制造。