一种超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法与流程

本发明涉及一种建材机械制造技术领域，尤其涉及一种超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法。

背景技术：

管桩钢模是城市基本建设、大型桥梁、港口建造等建筑工程成套设备的最主要耗损部件，用于建筑工程先张法预应力混凝土桩的建造。钢模通常由长度达8000～55000mm、直径300～1400mm的上下模合模而成，上模和下模采用焊接方式构成具有一定刚度的焊接结构。钢模制造需保证上下筒体能够精确合模，运行过程中不漏水泥浆，用毕又易于清模。由于现场浇注混凝土需经高速旋转离心成型，因而对筒体长度方向具有较高的同心度和直线度要求。然而钢模的制造加工需经专用压力机压制成型、焊接等工序，压制变形过程中产生的回弹及焊接加工引起的热变形常常导致钢模产生过大的直线度及同轴度偏差，从而使浇注过程中产生偏心旋转，影响离心成套设备的正常运行及浇注管桩产品的尺寸。

传统钢模加工方法是采用不超过2米长的多节筒体焊接而成，导致直线度及偏心度均难以满足高精度要求，因而迫切需要解决钢模制造加工过程中的变形精度控制。近年来，随着市场的需求和工程要求不断提高，混凝土工程结构建筑的体积越来越大，要求混凝土制品技术也随之而进步。由于管桩的单节长度受到业内越来越多的关注，出于对拼接接头与桩身母体之间的材质差异所引起的打桩应力波在传递时波形改变从而使锤击时的接头完整性受到影响的考虑， 生产管节的单节长度越来越长，直径也越来越大，以追求更好的桩身完整性。为此，超长大直径预应力混凝土管桩钢模的精度制造成为管桩质量的关键。

但是超长大直径管桩钢模制造对生产技术、工艺设备的要求较高，而质量控制的难度和风险也会随之增大，因此，如何科学合理的控制超长大直径管桩钢模精度制造是超长大直径管桩制造的必要条件。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种能够控制变形精度的超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法。

其解决技术问题所采用的技术方案是：一种超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法，包括以下步骤：

步骤一：压制成型且校直，首先将热轧板材用压力成型机压制成长5-10米长的半圆形钢模筒体，在校直机上经校直，消除半圆形钢模筒体在压制过程中回弹引起的变形，获得足够的直线度精度要求，备用；

步骤二：拼焊，将半圆形钢模筒体拼焊成长度为12-20米，直径为1-2米的超长大直径半圆形钢模筒体，备用；

步骤三：对称施焊和校直，将超长大直径半圆形钢模筒体外壁对称施焊焊接加强筋，经再次校直校平，备用；

步骤四：合模，以超长加高卧式直线精加工机床进行凹凸合模整体精加工跑轮外圆、端面、钢模端连板。

较佳的，所述步骤一中压力成型机的U形凸模下方设有配合使用的U形凹模，所述U形凸模的长度大于6米，直线度≤±1.5mm，且压制成型采用液压缓慢加压，所述U形凸模压至所述U形凹模与热轧板材外壁紧贴后保压1-3分钟以减少回弹量，然后卸压。

较佳的，所述压力成型机为长度6米的半圆压力成型机，所述校直机为长度12米的卧式校直机，所述超长加高卧式机床为长度15米的超长加高卧式直线精加工机床。

较佳的，所述校直机包括校直基准机座和重力锤摆，所述校直基准机座直线长度方向的直线度≤L/5000。

较佳的，所述步骤三中对称施焊是以组合成圆状钢模轴心为对称，沿长度方向由两端向中心同时进行加强筋焊接，减少焊接加工引起的热变形。

较佳的，所述步骤四中钢模合模后跑轮外圆同轴度经精加工，同轴度控制在±1mm范围内，端面粗糙度Ra≤6.3μm。

本发明的有益效果是，采用超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法，该方法可有效地克服现有制造加工技术中存在的变形精度难于控制的不足，其加工得到的管桩钢模内壁直线度可控制在钢模长度L的L/4000范围内，而同轴度可控制在±2mm范围内，不但完全满足JC/T532技术标准要求，而且显著地高于传统制造方法所达到的L/3000及±5mm的变形精度，从而极大地提高了离心浇注中跑轮、法兰与模具筒体的同轴度，确保制造的管桩达到要求的直线度和同轴度要求；超长大直径半圆形钢模筒体在工程建造中具有很多的优势，超长大直径半圆形钢模筒体制作无需在拼接台座上进行对直、调整、焊接、检验等环节，因而超长大直径半圆形钢模筒体制作可缩短生产周期，提高生产效率，同时也可减少或避免因诸多人工操作而产生的可能的失误，有利于提高和稳定产品质量，超长大直径半圆形钢模筒体具有广泛的应用前景，社会效益和经济效益较好。

附图说明

图1为本发明的压力成型机压模成型的示意图。

图2为本发明的校直机校直的示意图。

图3为本发明的对称施焊的示意图。

图4为本发明的超长加高卧式机床精加工的示意图。

图中1. U形凸模，2. U形凹模，3. 校直基准机座，4. 重力锤摆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1～图4所示，本发明的示意图，一种超长大直径混凝土管桩钢模加工变形精度控制方法，包括以下步骤：

步骤一：压制成型且校直，首先将热轧板材用压力成型机压制成长6米长的半圆形钢模筒体，在校直机上经校直，消除半圆形钢模筒体在压制过程中回弹引起的变形，获得足够的直线度精度要求，备用；

步骤二：拼焊，将半圆形钢模筒体拼焊成长度为15米，直径为1.5米的超长大直径半圆形钢模筒体，备用；

步骤三：对称施焊和校直，将超长大直径半圆形钢模筒体外壁对称施焊焊接加强筋，经再次校直校平，备用；

步骤四：合模，以超长加高卧式直线精加工机床进行凹凸合模整体精加工跑轮外圆、端面、钢模端连板。

所述步骤一中压力成型机的U形凸模1下方设有配合使用的U形凹模2，所述U形凸模1的长度大于6米，直线度≤±1.5mm，且压制成型采用液压缓慢加压，所述U形凸模1压至所述U形凹模2与热轧板材外壁紧贴后保压1-3分钟以减少回弹量，然后卸压。所述压力成型机为长度6米的半圆压力成型机，所述校直机为长度12米的卧式校直机，所述超长加高卧式机床为长度15米的超长加高卧式直线精加工机床。所述校直机包括校直基准机座3和重力锤摆4，所述校直基准机座3直线长度方向的直线度≤L/5000。所述步骤三中对称施焊的焊接过程由四个焊接操作人员以组合成圆状钢模轴心为对称，沿长度方向由两端向中心同时进行加强筋的焊接，减少焊接加工引起的热变形。所述步骤四中钢模合模后跑轮外圆同轴度经精加工，同轴度控制在±1mm范围内，端面粗糙度Ra≤6.3μm。

实施例一：

Φ1400×390000先张法预应力混凝土管桩钢模加工：按如下工序进行钢模加工：1.下料准备，包括半圆形钢模筒体、环筋、纵筋、企口板、端连板、跑轮、筋板、合模螺栓。半圆形钢模筒体在6米长的压力成型机上压制而成。2.点装，将半圆形钢模筒体、企口板、跑轮、纵筋、环筋、筋板按顺序吊至点装台上，按设计要求点焊牢固。两片半圆形钢模筒体对应的合模用合模螺栓连接成一个整圆整体。3. 焊接，将点焊好的钢模吊至大焊架上，按对称焊接顺序焊接工艺完成焊接。4. 校正几中间工序，待焊接好的钢模完全冷却后打开钢模，通过校正压力机校直，校平后再合模，用合模螺栓连接成一个整圆整体。5. 车加工，将校正完成的钢模通过卧式车床加工跑轮外圆、端面、钢模连接板，确保钢模跑轮距、长度。6. 总装及油漆，将车加工结束的钢模，按设计要求钻连接孔，然后按号连接成一套完整的钢模。通过离心机进行空模试运转，以确保其不跳动。再打开钢模砂磨内壁，并检查各内部尺寸。合格后合模检查外部尺寸及外观缺陷，确保无质量问题后清渣、清除毛刺、涂漆即完成整套钢模的加工。

对加工的钢模按Q/321202JJC003-2012《直径Φ700—Φ1400先张法预应力混凝土管桩钢模》标准要求进行尺寸精度检验，结果如下：

桩模内径偏差： +3mm

筒体同一截面内径偏差： +2mm

联接法兰工作面与筒体中心线垂直度公差： 0.2mm

跑轮工作面直径公差: 符合GB/T1800.2-2009要求

跑轮工作面粗糙度: Ra≤6.3μm

跑轮轮辕厚度偏差： 5mm

跑轮距偏差： 2mm

跑轮与筒体同轴度公差： 1.5mm

桩模内表面素线直线度： 全长3.5mm

距两端600范围内 0.5mm

空载试运转： 平稳、无异常声响

检测结果表明，桩模内径经检测桩模内表面素线直线度为3.5mm，且距两端600mm范围内为0.5mm，跑轮与筒体同轴度公差为1.5mm。完全满足Q/321202JJC003-2012《直径Φ700—Φ1400先张法预应力混凝土管桩钢模》标准要求，并获得了非常满意的变形控制精度。

实施例二：

Φ1200×44600先张法预应力混凝土管桩钢模加工按如下工序进行钢模加工：1.下料准备，包括半圆形钢模筒体、环筋、纵筋、企口板、端连板、跑轮、筋板、合模螺栓。半圆形钢模筒体在6米长的压力成型机上压制而成。2.点装，将半圆形钢模筒体、企口板、跑轮、纵筋、环筋、筋板按顺序吊至点装台上，按设计要求点焊牢固。两片半圆形钢模筒体对应的合模用合模螺栓连接成一个整圆整体。3. 焊接，将点焊好的钢模吊至大焊架上，按对称焊接顺序焊接工艺完成焊接。4. 校正几中间工序，待焊接好的钢模完全冷却后打开钢模，通过校正压力机校直，校平后再合模，用合模螺栓连接成一个整圆整体。5. 车加工，将校正完成的钢模通过卧式车床加工跑轮外圆、端面、钢模连接板，确保钢模跑轮距、长度。6. 总装及油漆，将车加工结束的钢模，按设计要求钻连接孔，然后按号连接成一套完整的钢模。通过离心机进行空模试运转，以确保其不跳动。再打开钢模砂磨内壁，并检查各内部尺寸。合格后合模检查外部尺寸及外观缺陷，确保无质量问题后清渣、清除毛刺、涂漆即完成整套钢模的加工。

对加工的钢模按Q/321202JJC003-2012《直径Φ700—Φ1400先张法预应力混凝土管桩钢模》标准要求进行尺寸精度检验，结果如下：

桩模内径偏差： +1mm

筒体同一截面内径偏差： +3mm

联接法兰工作面与筒体中心线垂直度公差： 0.15mm

跑轮工作面直径公差: 符合GB/T1800.2-2009要求

跑轮工作面粗糙度: Ra≤6.3μm

跑轮轮辕厚度偏差： 5mm

跑轮距偏差： 1.5mm

跑轮与筒体同轴度公差： 1mm

桩模内表面素线直线度： 全长3.5mm

距两端600范围内 0.5mm

空载试运转： 平稳、无异常声响

检测结果表明，桩模内径经检测桩模内表面素线直线度为3.5mm，且距两端600mm范围内为0.5，跑轮与筒体同轴度公差为1mm。完全满足Q/321202JJC003-2012《直径Φ700—Φ1400先张法预应力混凝土管桩钢模》标准要求，并获得了非常满意的变形控制精度。

以上仅为本发明较佳的实施例，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明说明书内容所作的等效变化与装饰，皆应属于本发明覆盖的范围内。