一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法与流程

1.本发明属于钢结构施工技术领域，具体涉及一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法。


背景技术：

2.卷圆成型的过程中，钢板不可避免的发生变形。对于直径大于4500mm的圆钢筒属于超大直径钢构件，采用传统的方法对圆弧板校圆会耗费时间，增加工人的劳动量，且工作效率低，变形量也无法控制在误差范围内，影响产品的质量。
3.因此，有必要提出一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法。
5.本发明的一方面，提供一种超大直径环形钢构件定位成型装置，超大直径环形钢构件包括相套设的内圆板与外圆板；定位成型装置包括：工装平台；至少一个第一顶紧组件，所述第一顶紧组件可伸缩地设置在所述工装平台上且位于待加工环形钢构件的内圆板内侧，当所述第一顶紧组件处于伸长状态时顶紧所述内圆板；至少一个第二顶紧组件，所述第二顶紧组件可伸缩地设置在所述工装平台上且位于待加工环形钢构件的外圆板外侧，当所述第二顶紧组件处于伸长状态时顶紧所述外圆板。
6.可选的，所述第一顶紧组件包括第一可伸缩件与第一顶紧件；其中，所述第一可伸缩件处于伸长状态时，所述第一可伸缩件的一端抵接在所述第一顶紧件的一侧，所述第一顶紧件的另一侧顶接在所述内圆板的内侧壁；以及，所述工装平台的中心区域还设置有支撑件，所述第一可伸缩件的另一端与所述支撑件连接。
7.可选的，所述第一可伸缩件包括第一螺纹连接件、第一丝杠以及第二丝杠；其中，所述第一丝杠的第一端与所述第一螺纹连接件的其中一端螺纹连接，所述第一丝杠的第二端与所述第一顶紧件抵接，以及，所述工装平台的中心区域还设置有支撑件，所述第二丝杠的第一端与所述第一螺纹连接件的另外一端螺纹连接，所述第二丝杠的第二端与所述支撑件连接。
8.可选的，所述第一螺纹连接件的侧壁上还穿设有可转动的驱动件，所述驱动件转动时，所述第一丝杠和所述第二丝杠沿相反方向移动。
9.可选的，所述第一顶紧件包括立板与多个横向板；其中，
所述立板与所述内圆板相对设置，且所述立板的一侧与所述第一丝杠抵接；所述多个横向板夹设在所述立板与所述内圆板之间。
10.可选的，沿与所述内圆板和所述立板垂直的方向平行设置有三个所述横向板。
11.可选的，所述第二顶紧组件包括至少一个第二顶紧件与至少一个第二可伸缩件，每个所述第二顶紧件连接一个所述第二可伸缩件，当所述第二可伸缩件处于伸长状态时，所述第二顶紧件顶接在所述外圆板的外侧壁。
12.可选的，所述第二顶紧组件还包括设置在所述工装平台上的至少一个支架，每个所述第二可伸缩件穿设在对应的所述支架上；以及，所述第二顶紧件包括相对设置的两个圆弧板，所述两个圆弧板分别设置在所述第二可伸缩件朝向所述外圆板一侧的顶端与底端。
13.可选的，所述内圆板包括三个内圆弧板，所述装置包括三个第一顶紧组件，每个所述第一顶紧组件对应一个所述内圆弧板；和/或，所述外圆板包括三个外圆弧板，所述装置包括三个第二顶紧组件，每个所述第二顶紧组件对应一个所述外圆弧板。
14.本发明的另一方面，提供一种超大直径环形钢构件定位成型方法，具体步骤包括：将可伸缩的第一顶紧组件、可伸缩的第二顶紧组件设置在工装平台上；将超大直径环形钢构件的内圆板吊装在所述工装平台上；将所述第一顶紧组件顶紧所述内圆板的内侧壁，并对所述内圆板进行校圆；将超大直径环形钢构件的外圆板吊装在所述工装平台上；将所述第二顶紧组件顶紧所述外圆板的外侧壁，并对所述外圆板进行校圆。
15.本发明提供一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法，该装置包括：工装平台、至少一个第一顶紧组件以及至少一个第二顶紧组件，其中，所述第一顶紧组件可伸缩地设置在所述工装平台上且位于待加工环形钢构件的内圆板内侧，当所述第一顶紧组件处于伸长状态时顶紧所述内圆板；所述第二顶紧组件可伸缩地设置在所述工装平台上且位于待加工环形钢构件的外圆板外侧，当所述第二顶紧组件处于伸长状态时顶紧所述外圆板。本发明通过设置可伸缩的第一顶紧组件和第二顶紧组件以将环形钢构件的内圆板和外圆板顶紧，并分别对内圆板和外圆板进行依次校圆，使得超大直径（不小于4500mm）卷圆变形量小并可控制在误差范围内，保证产品质量，并且节省工人的劳动量，提升生产效率，缩短工期。
附图说明
16.图1为本发明一实施例的超大直径环形钢构件定位成型装置的整体结构示意图；图2为本发明另一实施例的超大直径环形钢构件定位成型装置的俯视结构图；图3为本发明另一实施例的超大直径环形钢构件定位成型装置的主视结构图；图4为本发明另一实施例的第一可伸缩件的结构示意图；图5为本发明另一实施例的第二顶紧组件的结构示意图。
具体实施方式
17.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方
式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
18.除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序。
19.在发明的一些描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”或者“固定”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系。以及，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
20.如图1至图5所示，本发明的一方面，提供一种超大直径环形钢构件定位成型装置，其中，待加工的超大直径环形钢构件包括相套设的内圆板110与外圆板120；定位成型装置包括：工装平台、至少一个第一顶紧组件210以及至少一个第二顶紧组件220，第一顶紧组件210可伸缩地设置在工装平台上且位于待加工环形钢构件的内圆板110内侧，当第一顶紧组件210处于伸长状态时顶紧内圆板110；第二顶紧组件220可伸缩地设置在工装平台上且位于待加工环形钢构件的外圆板120外侧，当第二顶紧组件220处于伸长状态时顶紧外圆板120。
21.需要说明的是，本实施例的拟加工钢构件为筒体结构，包括相套设的内圆板和外圆板，其内圆板的直径为4500mm，外圆板的直径为6500mm，整体高度为1800mm，为了解决内圆板和外圆板卷板成型后校圆的工艺问题，本实施例在工装平台上设置有可伸缩的第一顶紧组件和第二顶紧组件工装夹具，以将环形钢构件的内圆板和外圆板分别顶紧，并依次对内圆板和外圆板进行依次校圆，提高校正精度、节省校圆时间，提升工作效率，节约成本，且超大直径环形钢构件的变形量也控制在误差范围内。
22.进一步需要说明的是，基于内圆板和外圆板的尺寸数据，本实施例的工装平台尺寸范围设置为(5m～10m)*(5m～10m)*(25mm～35mm)，例如，设置尺寸为8m*8m*30mm的工装平台，即将整个定位成型装置的第一顶紧组件、第二顶紧组件相当于工装夹具，将该工装夹具固定在工装平台上，且上述工装夹具选用q235材料。
23.具体的，如图1至图4所示，第一顶紧组件210包括第一可伸缩件211与第一顶紧件212；其中，第一可伸缩件211处于伸长状态时，第一可伸缩件211的一端抵接在第一顶紧件212的一侧，以及，工装平台的中心区域还设置有支撑件230，第一可伸缩件211的另一端固定在支撑件230上，第一顶紧件212的另一侧顶接在内圆板110的内侧壁。也就是说，通过第一可伸缩件自由伸缩，当其处于伸长状态时，该第一可伸缩件的一端抵接在顶紧件的一侧，通过顶紧件顶接在内圆板的内侧以将内圆板顶紧。
24.进一步的，如图1至图4所示，第一可伸缩件211包括第一螺纹连接件211a、第一丝杠211b以及第二丝杠211c；其中，第一丝杠211b的第一端与第一螺纹连接件211a的其中一端螺纹连接，第一丝杠211b的第二端与第一顶紧件212抵接，第二丝杠211c的第一端与第一螺纹连接件211a的另外一端螺纹连接，第二丝杠211c的第二端与支撑件230固定连接。
25.需要说明的是，本示例对于支撑件的结构与尺寸不做具体限定，例如，可以将其设置为圆环形的无缝钢管，其尺寸为φ1000mm*20mm，将该无缝钢管焊接在工装平台上做支撑，并且，无缝钢管的表面与第二丝杠的一端焊接。
26.更进一步的，如图4所示，本实施例的第一螺纹连接件211a的侧壁上还穿设有可转动的驱动件211d，该驱动件211d转动时，第一丝杠211b和第二丝杠211c沿相反方向移动。也就是说，第一丝杠、第二丝杠与第一螺纹连接件连接处设置的螺纹为反向螺纹，第一丝杠与第二丝杠为两个正反丝的丝杠，这样，两者呈反向移动。例如，当驱动件沿第一方向转动时，第一丝杠和第二丝杠均向朝向第一螺纹连接件的方向移动，即均向内移动以使第一可伸缩件处于收缩的状态，当驱动件沿第二方向转动时，第一丝杠和第二丝杠均向背离第一螺纹连接件的方向移动，即均向外移动以使第一可伸缩件处于伸长的状态。
27.应当理解的是，上述第一可伸缩件相当于顶推杆，由正反丝的丝杠与第一螺纹连接件（例如，方型螺母）焊接而成，类似于紧线器的结构。把正反丝的丝杠装入对应的方形螺母中，将丝杠的一端焊接在无缝钢管的表面上，在φ20的孔上插入驱动件（例如，钢管），转动该钢管可以使整个接长的具有正反丝的第一丝杠与第二丝杠伸长或收缩。
28.如图1所示，第一顶紧件212包括立板212a与多个横向板212b；其中，立板212a与内圆板110相对设置，且立板212a的一侧与第一丝杠211b抵接；多个横向板212b夹设在立板121a与内圆板110之间，即当第一顶紧组件将内圆板顶紧时，通过第一顶紧件使内圆板受力均匀，变形量控制在误差范围之内。
29.需要说明的是，本实施例对于立板的尺寸不做具体限定，可根据内圆板的具体尺寸进行设置，例如，将立板的高度设置为1400mm，立板的厚度设置为20mm。
30.进一步需要说明的是，本实施例对于横向板的数量不作具体限定，例如，在一些实施例中，沿与内圆板和立板垂直的方向平行设置三个横向板，通过三个横向板与内圆板内侧壁抵接，以使得内圆板受力均匀。
31.应当理解的是，为了与内圆板内侧壁更贴合，该横向板应当设置为弧形结构，即第一顶紧件由立板与三块横向焊接的弧形横向板焊接而成，通过旋转驱动件第一丝杠和第二丝杠伸长，以使得第一丝杠与立板顶紧。
32.需要说明的是，上述第一顶紧组件相当于针对内圆板的工装夹具，将其做好后需要机加工完成精度控制。当利用第一顶紧组件将内圆板顶紧后，对内圆板进行校圆工作，具体的，在立板处焊接吊耳，再使用吊具将工装转运到立车上对其进行机加工，机加工完成后，夹具的上下端（例如，立板或三个横向板的上端与下端）的平面度不超过1mm，横向板外表面处的垂直度不超过0.5mm。内圆板卷圆完成后用吊具移动到工装平台上并靠近横向板的外表面，为内圆板的校圆做准备。
33.具体的，在内圆板的校圆过程中，转动驱动件使第一丝杠末端伸出并且顶紧立板上，用导链将内圆板的上端与横向板靠齐，下端用千斤顶顶住与横向板靠齐，缓慢增大油缸的压力与导链的拉力。沿着圆周方向每隔20
°
测量卷板的垂直度与圆度，不断调整千斤顶的
压力与导链的拉力，测量内圆板的垂直度不超过2mm，圆度不超过3mm，即内圆板校圆的质量合格。
34.进一步需要说明的是，本实施例的内圆板由三块内圆弧板构成，相对应的，第一顶紧组件的数量为三个，即在支撑件的外周壁上等间隔焊接三个第一可伸缩件，每个第一可伸缩件对应一个第一顶紧件，每个第一顶紧件对应顶接有一个内圆弧板。
35.仍需要说明的是，本实施例对于每个第一顶紧件的长度尺寸不做具体限定，沿内圆板的圆周方向上，第一顶紧件的长度可以与每个内圆弧板长度相同，也可以相较于每个内圆弧板的长度较短，只要能起到将内圆弧板顶紧且保证其受力均匀即可。
36.进一步的，由于本实施例的拟加工钢构件为筒体结构，当内圆板校正完成合格后，对外圆板进行校圆时，需要将外圆板进一步固定。具体的，本实施例在内圆板与外圆板之间设置有连接板。
37.需要说明的是，本实施例对于连接板的结构及数量不作具体限定，例如，沿内圆板的外周壁等间隔点焊多个矩形连接板，并用吊具将外圆板转运到平台上并与连接板靠齐。
38.具体的，如图1至图5所示，第二顶紧组件220包括至少一个第二顶紧件221、至少一个第二可伸缩件222，每个第二顶紧件221连接一个第二可伸缩件222，当第二可伸缩件222处于伸长状态时，第二顶紧件221顶接在外圆板120的外侧壁。
39.进一步的，如图1至图5所示，第二顶紧组件220还包括设置在工装平台上的支架223，第二可伸缩件222包括穿设在支架223上的第二螺纹连接件（例如，螺母）以及与第二螺纹连接件螺纹连接的第三丝杠，该第三丝杠的第一端与第二顶紧件221连接，即本实施例的支架起到支撑固定的作用。
40.更进一步的，如图5所示，第三丝杠的第一端连接有第三螺纹连接件（例如，方形螺母），第二顶紧件221包括相对设置的两个圆弧板，两个圆弧板分别设置在第三螺纹连接件的顶端与底端。
41.需要说明的是，本实施例对于每个第二顶紧组件中包括的第二顶紧件、第二可伸缩件以及支架的数量与尺寸不作具体限定，可以仅设置一个，将其抵接在外圆板的外侧壁上，也可以设置两个，三个或者更多个第二顶紧件、第二可伸缩件以及支架，通过多个第二顶紧件将外圆板顶紧。
42.示例性的，如图1至图3所示，在一些实施例中，每个第二顶紧组件220包括三个第二顶紧件221、三个第二可伸缩件222以及三个支架223，即每个第二顶紧件221对应一个第二可伸缩件222与一个支架223。
43.本实施例的外圆板由三块外圆弧板构成，相对应的，装置包括三个第二顶紧组件，每个第二顶紧组件对应一个外圆弧板。
44.进一步需要说明的是，本实施例对于支架的结构与尺寸同样不做具体限定，可以根据外圆板的具体尺寸进行具体设置，例如，将支架选用为规格500mm*300mm*8mm的矩形管做成三脚型支架。
45.仍需要说明的是，本实施例对于第二螺纹连接件以及第三丝杠如何穿设在支架上不作具体限定，例如，可以在三脚型支架结构的矩形管外表面钻孔，并将第二螺纹连接件（例如，螺母）与开孔的矩形管对齐焊接，再旋转装入第三丝杠，并在该第三丝杠的端头旋入第三螺纹连接件（例如，方形螺母）并焊在第三丝杠上，并且在该方形螺母的两端焊接一组
由两个圆弧板构成的第二顶紧件，即在方形螺母的上端焊接其中一个圆弧板，下端焊接另外一个圆弧板，以通过第二顶紧件顶紧外圆板的外侧壁，以为外圆板校正做准备，撤去吊具并转动三脚支架处的第三丝杠与第二顶紧件顶住外圆板。
46.更进一步的，当使用第二顶紧组件将外圆板顶紧后，对于外圆板的校正过程如下：外圆板的上端用导链拉紧，中间使用三脚支架顶紧，不断的增加导链的拉力与三脚支架推杆的压力。一段时间后，沿着圆弧每20
°
测量外圆板的圆度与垂直度，外圆板的圆度不超过3mm，垂直度不超过2mm，那么外圆板校圆合格。
47.本发明的另一方面，提供一种超大直径环形钢构件定位成型方法，具体步骤包括：第一、将可伸缩的第一顶紧组件、可伸缩的第二顶紧组件设置在工装平台上，该第一顶紧组件、第二顶紧组件的具体结构请参考前文记载，在此不再赘述。
48.第二、将超大直径环形钢构件的内圆板吊装在工装平台上。
49.第三、将第一顶紧组件顶紧内圆板的内侧壁，并对内圆板进行校圆。
50.第四、将超大直径环形钢构件的外圆板吊装在工装平台上。
51.第五、将第二顶紧组件顶紧外圆板的外侧壁，并对外圆板进行校圆。
52.下面将以具体实施例对超大直径环形钢构件定位成型装置与方法进行说明：内圆板的校正过程：工装中心位置由φ1000mm*20mm的支撑件（例如，无缝钢管）焊接在工装平台上做支撑，在无缝钢管的表面焊接3组第一可伸缩件（例如，顶推杆），该顶推杆由正反丝的第一丝杠、第二丝杠与第一螺纹连接件（例如，方型螺母）焊接而成。把正反丝的第一丝杠和第二丝杠装入对应的方形螺母中，将第二丝杠的一端点焊在无缝钢管的表面上，在φ20的孔上插入驱动件（例如，钢管），转动钢管可以使整个接长的第一丝杠、第二丝杠伸长或收缩。第一可伸缩件与内圆板的中间部位是由高度为1400mm板厚20mm的立板与三块横向焊接的弧形横向板焊接而成，即第一顶紧件（该第一顶紧件一共三组），通过旋转钢管使第一丝杠伸长与立板顶紧。整个工装夹具做好后需要机加工完成精度控制。在立板处焊接吊耳，再使用吊具将工装平台转运到立车上对其进行机加工。机加工完成后，第一顶紧组件夹具的上下端的平面度不超过1mm，横向板外表面处的垂直度不超过0.5mm。内圆板卷圆完成后用吊具移动到工装平台上并靠近横向板的外表面，为内圆板的校圆做准备。
53.在内圆板的校圆过程中，使第一丝杠末端伸出并且顶紧立板，用导链将内圆板的上端与横向板靠齐，内圆板的下端用千斤顶顶住并与横向板靠齐，缓慢增大油缸的压力与导链的拉力。沿着圆周方向每隔20
°
测量卷板的垂直度与圆度，不断调整千斤顶的压力与导链的拉力，测量内圆板的垂直度不超过2mm，圆度不超过3mm，即内圆板校圆的质量合格。
54.外圆板的校正过程如下：内圆板校正完成并合格后，在内圆板上画线并点焊上连接板，用吊具将外圆板转运到工装平台上并与连接板靠齐，并选用规格500mm*300mm*8mm的矩形管做成三脚型支架，在矩形管的外表面钻孔。将第二螺纹连接件（例如，螺母）与开孔的矩形管对齐焊接，再旋转装入第三丝杠。在第三丝杠的端头旋入第三螺纹连接件（例如，方形螺母）并点焊在第三丝杠上，在方形螺母的两端焊接一组由圆弧板构成的第二顶紧件，以顶紧外圆板，为外圆板校正做准备。撤去吊具并转动三脚架处的第三丝杠与第二顶紧件结构顶住外圆板。外圆板的上端用导链拉紧，中间使用三脚支架顶紧，不断的增加导链的拉力与三脚支架推杆的压力。
一段时间后，沿着圆弧每20
°
测量外圆板的圆度与垂直度，外圆板的圆度不超过3mm，垂直度不超过2mm，那么外圆板校圆合格。
55.至此，内外圆板都已经完成校圆。最后将连接板与外圆板的内表面点焊，撤去导链与千斤顶为下一步工序做准备。
56.本发明提供一种超大直径环形钢构件定位成型装置与方法，相对于现有技术而言具有以下有益效果：本发明通过设置可伸缩的第一顶紧组件和第二顶紧组件以将环形钢构件的内圆板和外圆板顶紧，并分别对内圆板和外圆板依次进行校圆，使得超大直径（不小于4500mm）卷圆变形量小并可控制在误差范围内，保证产品质量，并且节省工人的劳动量，提升生产效率，缩短工期。
57.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。