[发明专利]箱型空间弯扭构件加工制作方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种箱型空间构件的加工制作方法，特别是一种箱型空间弯扭构件的加工制作方法。

(二)背景技术

国家体育场工程为北京“2008”奥运会主会场，其钢结构工程为了编织“鸟巢”的特殊建筑造型，设计时在钢屋盖与立面相交部位(即肩部)全部采用了箱型空间弯扭构件，其截面尺寸基本为1200mm×1200mm，钢板材质涉及Q345C、Q345D、Q345GJD、板厚涉及10～60mm，总用钢量12000多吨。公知的箱型空间弯扭构件加工制作采用传统模具工艺和传统火工弯板工艺。但对于板厚在10mm～60mm的大尺寸箱型空间构件的加工制作，若采用传统模具工艺和传统火工弯板工艺，则会出现焊接不牢、变形较大、误差较多、成本较高、能源消耗大、施工效率低等技术问题，这在国内外尚无成熟的经验可借鉴，成为工程的一个难解问题。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种箱型空间弯扭构件加工制作方法，主要解决大尺寸箱型空间弯扭构件不易预制加工制作的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种箱型空间弯扭构件加工制作方法，由上翼缘板、下翼缘板、两侧腹板、四块板件组装焊接成型，其特征在于步骤如下：

步骤1，分别将上翼缘板、下翼缘板、两侧腹板置于数控模具凸弧形排列的上排冲头和凹弧形排列的下排冲头之间，采用多冲头无模冲压成形的方法压制成空间弯扭板件。

步骤2，先在钢平台上划线，标出胎架定位点，在钢平台上架设高矮不等的胎架。

步骤3，将下翼缘板安装放置在胎架上，并与胎架贴合。

步骤4，在下翼缘板上定位内隔板的位置，将一组内隔板间隔直立焊接在下翼缘板上。

步骤5，在焊接了内隔板的下翼缘板两侧焊接两侧腹板。

步骤6，在两侧腹板和内隔板顶部焊接上翼缘板，焊接形成箱型空间弯扭构件。

优选的技术方案：上述步骤1中，弯扭板件压制前首先需要进行冲头调平，确定所有冲头的初始零点，并保证其在同一参考平面内，调平时，先将所有冲头的高度调整至一较低数值，保证调平装置的顺利放入，然后将上下冲头群中所有的冲头调整至同一高度，以此高度值作为参考面，确定其基准零点。

上述步骤4中，内隔板与下翼缘板的焊接顺序是自构件中间向两端进行。

上述步骤5中，内隔板与两腹板焊接时顺序为由无余量端向有余量端进行，隔板与两腹板之间的左右两条焊缝同时进行，自下而上跳焊焊接，跳焊间距为200mm，焊缝焊接至坡口1/3。

上述步骤6中，内隔板与上翼缘板的焊接顺序是自构件中间向两端进行。

上述隔板与两腹板、下翼缘板焊缝焊接至坡口深度1/3后，将弯扭构件吊至焊接平台上继续焊接，焊接前对弯扭构件进行刚性固定，焊接时，翻转构件采用平角焊，焊接过程中要对构件凹面的弯曲和扭曲尺寸进行测量，弯曲超过8mm，及时对构件翻身，焊接另一侧的焊缝；当扭曲超过15mm，立即停止焊接进行火焰校正。

上述腹板在与上翼板和下翼板之间的四条主焊缝焊接时，要两条主焊缝同时对称焊接，即由两名焊工先同时焊接下左主焊缝和上右主焊缝、然后同时焊接上左主焊缝和下右主焊缝；焊接过程中要对弯曲和扭曲尺寸进行测量，四条主焊缝距两端口各留100mm左右不焊接，待预拼装合格后焊接。

本发明与现有技术相比具有以下特点和有益效果：本发明根据箱型空间弯扭构件是由四块空间弯扭的板件组装焊接成形的原理，将箱型空间弯扭构件离散成四块空间弯扭的板件，采用多点无模成形技术将平板压制成符合要求的四块空间弯扭板件，然后将这四块空间弯扭板件在胎架上组装焊接形成箱型空间弯扭构件。弯扭板件多点无模成形原理则是将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体(即冲头)，通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出成形面，实现板材的三维曲面成形。本发明先采用多点无模成形方法压制成空间弯扭板件，用数控模具取代传统的整体模具；通过实时控制变形曲面，实现可随意改变板材的变形路径和受力状态，从而扩大加工范围；通过采用分段成形新技术，实现小设备成型大工件；解决了传统制作工艺难以解决的弯扭构件制作难题，节约火工能源消耗，节省设备投入，大大降低了工程生产成本、提高了工程的生产效率。

本发明与传统模具工艺和传统火工弯板工艺进行生产成本费用比较如表1所示。

表1

以国家体育场钢结构工程为例，其箱型弯扭构件总计4000根，总用量约12000吨，则该工程由于采用本发明其生产成本费用节约如下：

相对于传统模具工艺：