桅桿式起重機(jī)大構(gòu)件鏜孔加工工藝

王廣帥 李圭艷 許建新 梁 昊 李善慶

山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司 濟(jì)南 250200

近年來(lái)，隨著海上風(fēng)電場(chǎng)的大規(guī)模建設(shè)和沿海地區(qū)石油化工業(yè)的蓬勃發(fā)展，在全國(guó)各大港口碼頭有大量超大超重型風(fēng)力發(fā)電及石化用罐體結(jié)構(gòu)等零部件需要進(jìn)行裝卸船作業(yè)。由于桅桿式起重機(jī)作具有起重量大、工作效率高、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于碼頭的大件吊裝作業(yè)，受其影響桅桿式起重機(jī)的市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng)。為滿足合同工期和產(chǎn)品質(zhì)量的要求，結(jié)合桅桿式起重機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)如何保證桅桿式起重機(jī)超大結(jié)構(gòu)件的鏜孔加工精度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本等問(wèn)題進(jìn)行研究探討，制定出合理的制作工藝。

1 桅桿式起重機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

桅桿式起重機(jī)主要由底梁、人字架和起重臂3部分組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單部件尺寸大、單件質(zhì)量大等特點(diǎn)。底梁可分為頭部節(jié)、中間節(jié)和尾部節(jié)等部分，在頭部節(jié)與尾部節(jié)頂部設(shè)有與起重臂、人字架連接的鉸接座；起重臂由根部節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和頭部節(jié)組成，在根部節(jié)上設(shè)計(jì)有鉸接座，通過(guò)銷軸與底梁頭部節(jié)鉸接座連接，頭部節(jié)設(shè)計(jì)有變幅、起升滑輪組連接的滑輪座；人字架一般分為前支架和后拉桿2部分，這2部分在頭部由銷軸相互連接，而尾部則分別與底梁頭部節(jié)和尾部節(jié)的鉸接座由銷軸連接。其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 桅桿式起重機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 構(gòu)件鏜孔加工問(wèn)題分析

1）構(gòu)件尺寸大

桅桿式起重機(jī)部件尺寸較大，以WGQ600型桅桿式起重機(jī)為例，底梁頭部節(jié)、尾部節(jié)上與前支架、后拉桿連接的鉸接座銷軸孔縱向中心距已超過(guò)30 m，底梁頭部節(jié)上單組鉸接座銷軸孔橫向中心距為8 m，為保證底梁鉸接座各組銷軸孔的尺寸公差及形位公差，對(duì)底梁進(jìn)行整體加工是最佳的選擇方案，但若整體加工尺寸、質(zhì)量都如此大的底梁結(jié)構(gòu)需要有足夠大行程和剛性鏜銑床來(lái)完成，一般的加工設(shè)備和場(chǎng)地條件難以滿足。底梁構(gòu)件尺寸如圖2所示。

圖2 底梁構(gòu)件示意圖

2）加工成本高

通過(guò)采購(gòu)大型鏜銑床或?qū)ふ屹Y源外協(xié)加工可解決此加工難題，但相應(yīng)地會(huì)帶來(lái)設(shè)備采購(gòu)成本高、訂貨周期長(zhǎng)或是部件往返加工時(shí)間長(zhǎng)、加工臺(tái)班費(fèi)用高等問(wèn)題，給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)較大的資金困難和工期問(wèn)題。

3 大構(gòu)件鏜孔加工工藝

依據(jù)化整為零的思維，將底梁、起重臂和人字架進(jìn)行拆分，對(duì)其上端部的鉸接座拆分后單部件鏜孔加工。如將底梁整體進(jìn)行拆分，變?yōu)榈琢侯^部節(jié)、尾部節(jié)單件單獨(dú)進(jìn)行鏜孔加工，而中間起連接作用的底梁中間節(jié)可暫不考慮加工；又如將起重臂整體拆分，加工頭部節(jié)變幅、起升滑輪組鉸接座和根部節(jié)的鉸接座，中間節(jié)可暫不考慮加工；再如將人字架前支架、后拉桿整體拆分，僅加工端部首尾段部件與底梁、滑輪組連接的鉸接座，中間節(jié)可暫不考慮加工。整體拆分后，單部件外形尺寸大大減小，對(duì)加工機(jī)床的選擇難度也大大降低。

以底梁加工為例，實(shí)現(xiàn)化整為零、單部件獨(dú)立加工的前提條件是要建立起整體思維，可將底梁整體狀態(tài)時(shí)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到單部件上，保證底梁整體拆分后單部件能夠依照所留標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行找正加工，主要為：

1）初找底梁結(jié)構(gòu)整體縱向中心線和各組鉸接座軸孔橫向中心線

如圖3所示，以底梁結(jié)構(gòu)整體組合時(shí)的縱向中心線基準(zhǔn)點(diǎn)O-O′為參照點(diǎn)，使用線垂或角尺引出參考點(diǎn)，用細(xì)鋼絲拉出底梁的縱向中心線4，注意因底梁縱向跨度大，細(xì)鋼絲要盡量繃緊，防止出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象，造成尺寸測(cè)量誤差過(guò)大。同樣，以底梁頭部節(jié)上的2組鉸接座的下料底孔，以及以底梁尾部節(jié)上的1組鉸接座的下料底孔為參照，并測(cè)量出底孔直徑尺寸，用細(xì)鋼絲穿過(guò)對(duì)應(yīng)位置的鉸接座的底孔，分別拉出每組鉸接座底孔的橫向中心線1、2、3，并繃緊細(xì)鋼絲。

2）校準(zhǔn)縱向、橫向中心線的垂直度和水平度

①垂直度確定 在其中1組孔的橫向中心線上以底梁整體縱向中心線為基準(zhǔn)點(diǎn)做一個(gè)中心標(biāo)記點(diǎn)A，在此橫向中心線上2鉸接座內(nèi)開(kāi)檔范圍內(nèi)兩側(cè)選取距離中心標(biāo)記點(diǎn)A同一尺寸分別做2個(gè)標(biāo)記點(diǎn)B、B′，并在離這組孔橫向中心線一定距離（不可太小）的縱向中心線上內(nèi)側(cè)任意取一點(diǎn)做標(biāo)記點(diǎn)A′，以縱向中心線上的標(biāo)記點(diǎn)A′為基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量橫向中心線上2個(gè)標(biāo)記點(diǎn)B、B′的距離，調(diào)整橫向中心線角度使測(cè)量的2個(gè)數(shù)值相等，以保證橫向中心線垂直于底梁整體縱向中心線。

②水平度確定 使用水準(zhǔn)儀測(cè)量橫向中心線的水平度，為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性測(cè)量點(diǎn)盡量選擇在穿出2鉸接座的最外側(cè)細(xì)鋼絲上，調(diào)整使左右位置F、G數(shù)值一致，細(xì)鋼絲處于水平狀態(tài)。

③控制跨度和對(duì)角尺寸 底梁前后3組孔按照同樣方法調(diào)整垂直度和水平度完成后，以橫向中心線上的標(biāo)記點(diǎn)B-B′、C-C′為基準(zhǔn)，測(cè)量底梁頭部節(jié)上與前支架連接銷軸孔到底梁尾部節(jié)與后拉桿連接銷軸孔的關(guān)聯(lián)尺寸，使其跨度尺寸E及對(duì)角尺寸D符合技術(shù)要求。校準(zhǔn)橫向、縱向鋼絲調(diào)整方法如圖3所示。

圖3 校準(zhǔn)橫向、縱向鋼絲調(diào)整

3）作底梁鉸接座鏜孔找正基準(zhǔn)點(diǎn)

以底梁尾部后拉桿連接鉸座橫向中心線為基準(zhǔn)在2鉸接座兩側(cè)鋼板上使用劃針和樣沖，在銷軸孔底孔水平、豎直2個(gè)方向共4點(diǎn)位置量出同樣數(shù)值a分別做出基準(zhǔn)點(diǎn)A、B、C、D，其余2組軸孔使用同樣方法完成標(biāo)記點(diǎn)的標(biāo)示，作為未來(lái)鏜孔找正的參考點(diǎn)。作基準(zhǔn)點(diǎn)如圖4所示。

圖4 底梁尾部鉸座基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記

4）拆分后單部件加工

完成以上基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移工作后即可將底梁整體拆分，將底梁?jiǎn)尾考胖玫界M銑床上，測(cè)量機(jī)床主軸與軸孔四周所留鏜孔找正基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，模擬整體劃線工況，進(jìn)行單部件找正。裝夾工作完成后依照設(shè)計(jì)尺寸及公差要求進(jìn)行鏜孔加工。

4 工藝特點(diǎn)分析

1）加工方式選擇空間大

將底梁拆分后，單部件外形尺寸減小，加工機(jī)床種類與型號(hào)的選擇空間也隨之增加，使用市面上常見(jiàn)的龍門(mén)鏜銑床、落地鏜、動(dòng)力頭或鏜孔機(jī)即可完成鏜孔加工工作，取消了加工設(shè)備選擇對(duì)生產(chǎn)的限制。

2）生產(chǎn)成本降低

實(shí)現(xiàn)單部件鏜孔后，普通常見(jiàn)機(jī)床即可完成加工鏜孔工作，無(wú)需再采購(gòu)大型加工設(shè)備，亦無(wú)需因?qū)で蟠笮驮O(shè)備的外委加工資源而付出高額加工臺(tái)班費(fèi)用，可大幅降低加工成本。

3）加工精度略低

采取此加工工藝進(jìn)行單部件的鏜孔加工，相比使用大型機(jī)床整體加工，對(duì)加工人員的技能水平要求較高。單部件通過(guò)調(diào)整機(jī)床主軸找正，以及加工人員能力的參差不齊，都會(huì)導(dǎo)致部件的加工精度比大型機(jī)床整體加工略低。因此，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移單部件鏜孔的加工工藝僅適用于對(duì)形位公差和尺寸公差要求不是特別高的情況下采用，如起重機(jī)械、工程機(jī)械等。

4）加工工期略長(zhǎng)

相對(duì)于整體加工，人員劃線及各部件單獨(dú)裝夾、單獨(dú)鏜孔的時(shí)間會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率略有降低。

5 結(jié)語(yǔ)

為提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，本文闡述了桅桿式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及大構(gòu)件加工過(guò)程中的難點(diǎn)分析，并通過(guò)對(duì)桅桿式起重機(jī)大構(gòu)件采用化整為零、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移的工藝方法，在部件加工精度精度要求略低的前提條件下，可有效解決大構(gòu)件加工對(duì)機(jī)床加工范圍要求高、鏜孔加工成本高等生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)也為其他類似的大構(gòu)件加工提供一種良好的思路。