专利名称：保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法
技术领域：
本发明涉及无法或难在机床上完成机加工来实现非连续部位有较高精度要求的大型结构件，而适用于同一结构上间距较大的不同部件有较高同轴度或直线度要求的大型结构件焊接方法，特别是涉及保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法。
背景技术：
一般箱型焊接结构件，其两侧部位有高同轴度或直线度要求的，都是在装焊完成后，采用机加工方法来保证其同轴度或直线度的精度要求，对于同一结构上间距较大，最终要求焊后两侧耳轴外圆端面间距很大(一般超过10000mm)的范围内同轴度误差小于或等于1mm的大型结构件装焊完成后，再在机床上完成机加任务，可想而知，若在能够操作的前提下，耳轴的同轴度要求可得到保证，但现有设备(机加设备以及配套吊车)完成整体结构件机加任务难度相当巨大，并且存在工装设计、吊装方案制订及执行中风险系数高等无法避免的问题，从而导致产品的经济效益差、技术含量低，不具有“技术就是生产力”的价值。
发明内容本发明要解决的技术问题，是针对同一结构上间距较大的不同部位有较高同轴度或直线度要求的大型焊接结构件，采用一种装焊、监控及检测方法不仅保证了结构独立部位的尺寸精度要求，同时也保证了相对位置精度的要求，整体形成后不经机加工处理而达到同轴度或直线度高精度要求，同时也避免了机加工时辅助工装的设计、降低了制作风险、提高工效的保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法。
采用的技术方案是保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，实现所述的方法需如下辅助设施及仪器透光板、透视板、装焊平台、支墩、方箱、水准仪、框型水平仪、吊线锤、龟形调整仪、百分表、光源及透光保护管。
保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，包括下列步骤(1)将大型结构件进行合理分段、分块，并分别焊接成分段结构件、耳轴块。清楚作好每个分段结构件和耳轴块包括水平中心线、竖直中心线组成的十字中心线以及与其相关连接件的装配十字中心线的标记；
(2)在大型结构件一体化装焊之前，分别完成中心有内设通孔的两侧耳轴外圆的精加工，要保留各耳轴两个轴端上的加工基准线，即十字中心线，并将两侧耳轴分别装焊在各自耳轴块上，保持耳轴内通孔不被遮挡；(3)在大型结构件一体化装焊之前，制作透光板和小孔透视板。根据两侧耳轴同轴度公差范围，制作设有中心孔并有明显十字中心线标记的透光板。透光板分为两种，一种中心孔径为同轴度公差最大值，另一种中心孔径为同轴度公差最大值的二分之一；(4)根据大型结构件的结构尺寸在装焊平台上划好地样线；(5)根据大型结构件的分段结构件和耳轴块装焊位置及预先划好的地样线在装焊平台上布没支墩；(6)将装焊好的两侧耳轴块放置在布设的支墩上，采用设在两侧耳轴块位置中间的水准仪、分别设在两耳轴上的框型水平仪、分别设在各耳轴两轴端的吊线锤，找正每个耳轴块上耳轴的两轴端中心，使两个耳轴的四心同心，同时调正两侧耳轴块上两耳轴外轴端面的工艺控制间距；(7)在两耳轴找正的基础上，按各耳轴两个轴端面上的十字中心线均安装上中心孔径为同轴度最大公差值二分之一的透光板，使透光板的十字中心线与耳轴的十字中心线重合，并且用胶带纸固定及密封，同时将光源对准一侧的耳轴安装，将透光保护管连接在两耳轴的内侧轴端并密封；(8)两侧耳轴块的找正及辅助设施安装后，见证是否透光。见证时可采用透视板上小孔从光源对侧的耳轴轴端观察、再以油压千斤顶工具细微调整两侧耳轴块的位置，最终以透光确定两侧耳轴同轴度合格，此时将耳轴块与支墩、装焊平台连接固定，最后在两耳轴换上中心孔径为同轴度公差最大值透光板，取代中心孔径为同轴度公差最大值二分之一的透光板；(9)两侧耳轴块确定位置后，将分段结构件放置在装焊平台布设好的支墩上与两侧耳轴块预装，其分段结构件与支墩之间放置有在水平方向力作用下可进行微调分段结构件水平位置的龟形调整仪，于装焊时减轻对两侧耳轴作用力；(10)两侧耳轴块与分段结构件预装完成后，由多名焊工分别沿各合拢口处同时、同速、相同部位开始用同一焊接工艺以预先拟好的焊接顺序进行一体化装焊。
上述透光板根据两侧耳轴同轴度公差小于或等于1mm，制作中心孔径为同轴度最大公差值即Φ1mm的四个，制作中心孔径为同轴度最大公差值二分之一即Φ0.5mm的四个，其透光板上孔的位置度、表面光洁度都有较高要求；所述的透视板制作带有Φ0.3mm小孔的一个；
上述的分段结构件与两侧耳轴块预装时，于分段结构件与耳轴块合拢口处上钉焊工艺板连接固定，对接间隙控制在≤3mm，板皮错边量控制在≤5mm。
上述的一体化装焊时考虑每处焊缝的焊接收缩量，两个分段结构件的水平间距离按工艺要求比图样的尺寸适当加大，在图样尺寸基础上加5-10mm。
上述的一体化装焊时在两个耳轴块上分别放置了至少十块百分表，用来进行监控两耳轴在整个焊接过程中的微小变化，作好每段时间的看表记录，同时观察透视板，观察透光情况，根据耳轴在焊接过程中的变化趋势，通过改变焊接顺序、焊接操作方法、焊接量来控制耳轴的形位变化，最终要满足两耳轴同轴度的要求。
本发明取得的积极效果是本方法一体化装焊的实现，不仅解决了大型焊接结构件具有相对较高精度要求的技术问题，同时降低了加工难度，缩短了生产周期，简化了加工程序，最终达到了生产成本最小化。
图1为本发明一种实施例的结构示意图。
图2为本发明透光板简图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为本发明透视板简图。
图5为本发明耳轴块找正示意图。
图6为本发明百分表布置及小孔透视板观察示意图。
具体实施方式
实施例保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，本方法应用在转炉托圈的制作，转炉托圈为箱型焊接结构，托圈由两个耳轴块和两个扇形的分段结构组焊而成，见图1。耳轴块和扇形的分段结构分别为焊接件，最终要求焊后两耳轴外端面间距10000mm的范围内同轴度公差小于或等于1mm，整体形成后不经过机加工处理而达到耳轴同轴度小于或等于1mm。所述转炉托圈的结构是通过本发明实现的。
保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，本方法需如下辅助设施及仪器一组透光板、透视板36、装焊平台7、支墩16、方箱17、水准仪11、框型水平仪9、13、一组吊线锤、龟形调整仪34、一组百分表、光源35及透光保护管28。
保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，包括下列步骤
将大型结构的转炉托圈进行分段、分块，分成两段扇形的分段结构件1、4，分成两个耳轴块2、3，并分别焊接，见图1。要清楚作好每个分段结构件1、4包括水平中心线、竖直中心线组成的十字中心线和耳轴块2、3与耳轴5、6连接的装配十字中心线的标记。
在大型结构的转炉托圈一体化装焊之前，分别完成中心有内设通孔的两侧耳轴5、6外圆的精加工，要保留各耳轴5、6两个轴端上的加工基准线，即十字中心线，并将耳轴5、6分别焊接在各自耳轴块2、3上，保持耳轴5、6内通孔不被遮挡。
一体化装焊之前，制作透光板和小孔透视板，见图2、图3、图4。考虑到防锈能力及对光的吸收，透光板采用不锈钢材质，透视板采用淡兰色透明塑料板。根据转炉托圈两侧耳轴同轴度小于或等于1mm，制作设有中心孔并有明显十字中心线标记的透光板8、10、12、14两种，一种中心孔径为Φ1mm的四个，另一种中心孔径为Φ0.5mm的四个，其中心孔的位置度、表面光洁度都有较高要求。制作中心孔径为Φ0.3mm的小孔透视板36一个。
根据大型结构的转炉托圈尺寸在装焊平台7上划好地样线。
根据大型结构的转炉托圈扇形的分段结构件1、4和耳轴块2、3装焊位置及预先划好的地样线的装焊平台7上布设支墩16，见图5。
将焊好的两侧耳轴块2、3放置在布设的支墩16上，其中较长的耳轴2下面用V型铁15、支墩16支撑，采用两侧耳轴块2和耳轴块3位置中间可用方箱17调正高度的水准仪11、耳轴块2上的框型水平仪9、耳轴块3上的框型水平仪13、耳轴5两端的吊线锤18、19，耳轴6两端的吊线锤20、21的方法找正耳轴块2上耳轴5的两端中心和耳轴块3上耳轴6的两端中心，使两个耳轴5、6的四心同心，同时调正两耳轴5、6外轴端面的工艺控制间距10000+10mm。
在两耳轴5、6找正后，按耳轴5和耳轴6的两个端面十字中心线分别安装上中心孔径Φ0.5mm的透光板8、10、12、14，使每个透光板的十字中心线与相应的耳轴十字中心线重合，并且用胶带纸固定及密封，同时将光源35(汽车灯)对准一侧的耳轴6安装，透光保护管28连接在两耳轴5、6的内侧轴端并密封。
两侧耳轴块的找正及辅助设施安装后，见证是否透光，见证时用透视板36上小孔从光源35对侧的耳轴5轴端观察，再以油压千斤顶工具细微调整两侧耳轴块2、3的位置，最终以透光确定两侧耳轴同轴度合格，此时将耳轴块2、3与支墩16、装焊平台7连接固定，最后在两耳轴5、6换上中心孔径为Φ1mm透光板，取代中心孔径为Φ0.5mm的透光板。
两侧耳轴块2、3确定位置后，将扇形的分段结构1、4放置在装焊平台7上布设好的支墩上与两侧耳轴块2、3预装，同时净料，钉焊工艺板连接，要求对接间隙为3mm，板皮错边量为5mm。不可碰动耳轴块2、3。扇形的分段结构件1、4与支墩16之间均布龟形调整仪34，龟形调整仪34在外力(水平方向)作用下可进行微调，如此在后序一体化焊接时产生的焊接应力对扇形的分段结构件的作用较明显，而对耳轴块的影响可适当减小，因此对耳轴的同轴度要求影响较小。考虑到每处焊缝的焊接收缩量，两个扇形的分段结构件的水平间距应按工艺要求比图样要求的尺寸要加8mm。
耳轴块2、3与扇形的分段结构件1、4预装完成后，实施一体化焊接，由四名焊工分别沿各合拢口处同时、同速、相同部位开始同一焊接工艺以预先拟好的焊接顺序进行焊接，合理的焊接顺序有利焊接过程中应力的释放并有效地控制焊接变形。在一体化焊接过程中在两个耳轴块2、3及耳轴内侧设置的表架27上依次放置了十块百分表22、23、24、25、26、29、30、31、32、33，见图6。十块百分表用来进行监控两耳轴5、6在整个焊接过程中的微小变化，并设专人每两小时进行一次看表记录，同时观察小孔透视板36透光情况，随时了解耳轴在焊接过程中的变化趋势，并通过改变焊接顺序、焊接操作方法、焊接量来控制耳轴的形位变化，最终实现保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化焊接。
权利要求
1.保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，其特征包括下列步骤(1)、将大型结构件进行合理分段、分块，并分别焊接成分段结构件(1)、(4)、耳轴块(2)、(3)，清楚作好每个分段结构件(1)、(4)和耳轴块(2)、(3)包括水平中心线、竖直中心线组成的十字中心线以及与其相关连接件的装配十字中心线的标记；(2)、在大型结构件一体化装焊之前，分别完成中心有内设通孔的两侧耳轴(5)、(6)外圆的精加工，要保留各耳轴(5)、(6)两个轴端上的加工基准线，即十字中心线，并将两侧耳轴(5)、(6)分别装焊在各自耳轴块(2)、(3)上，保持耳轴(5)、(6)内通孔不被遮挡；(3)、在大型结构件一体化装焊之前，制作透光板和小孔透视板，根据两侧耳轴同轴度公差范围，制作设有中心孔并有明显十字中心线标记的透光板(8)、(10)、(12)、(14)，透光板分为两种，一种中心孔径为同轴度公差最大值，另一种中心孔径为同轴度公差最大值的二分之一；(4)、根据大型结构件的结构尺寸在装焊平台(7)上划好地样线；(5)、根据大型结构件的分段结构件(1)、(4)和耳轴块(2)、(3)装焊位置及预先划好的地样线在装焊平台上布设支墩(16)；(6)、将装焊好的两侧耳轴块(2)、(3)放置在布设的支墩(16)上，采用设在两侧耳轴块(2)、(3)位置中间的水准仪(11)、分别设在两耳轴(5)、(6)上的框型水平仪(9)、(13)、分别设在各耳轴(5)、(6)两轴端的吊线锤(18)、(19)、(20)、(21)，找正每个耳轴块(2)、(3)上耳轴(5)、(6)的两轴端中心，使两个耳轴(5)、(6)的四心同心，同时调正两侧耳轴块(2)、(3)上两耳轴(5)、(6)外轴端面的工艺控制间距；(7)、在两耳轴找正的基础上，按各耳轴(5)、(6)两个轴端面上的十字中心线均安装上中心孔径为同轴度最大公差值二分之一的透光板(8)、(10)、(12)、(14)，使透光板的十字中心线与耳轴的十字中心线重合，并且用胶带纸固定及密封，同时将光源(35)对准一侧的耳轴(6)安装，将透光保护管(28)连接在两耳轴(5)、(6)的内侧轴端并密封；(8)、两侧耳轴块的找正及辅助设施安装后，见证是否透光，见证时可采用透视板(36)上小孔从光源(35)对侧的耳轴(5)轴端观察、再以油压千斤顶工具细微调整两侧耳轴块(2)、(3)的位置，最终以透光确定两侧耳轴同轴度合格，此时将耳轴块(2)、(3)与支墩(16)、装焊平台(7)连接固定，最后在两耳轴(5)、(6)换上中心孔径为同轴度公差最大值透光板，取代中心孔径为同轴度公差最大值二分之一的透光板；(9)、两侧耳轴块(2)、(3)确定位置后，将分段结构件(1)、(4)放置在装焊平台(7)布设好的支墩(16)上与两侧耳轴块(2)、(3)预装，其分段结构件(1)、(4)与支墩(16)之间放置有在水平方向力作用下可进行微调分段结构件(1)、(4)水平位置的龟形调整仪(34)，于装焊时减轻对两侧耳轴块(2)、(3)作用力；(10)、两侧耳轴块(2)、(3)与分段结构件(1)、(4)预装完成后，由多名焊工分别沿各合拢口处同时、同速、相同部位开始用同一焊接工艺以预先拟好的焊接顺序进行一体化装焊。
2.根据权利要求1所述的保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，其特征在于所述的透光板(8)、(10)、(12)、(14)根据两侧耳轴(5)、(6)同轴度公差小于或等于1mm，制作中心孔径为同轴度最大公差值即Φ1mm的四个，制作中心孔径为同轴度最大公差值二分之一即Φ0.5mm的四个，其透光板(8)、(10)、(12)、(14)上孔的位置度、表面光洁度都有较高要求；所述的透视板(36)制作带有Φ0.3mm小孔的一个。
3.根据权利要求1所述的保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，其特征在于所述的分段结构件(1)、(4)与两侧耳轴块(2)、(3)预装时，于分段结构件(1)、(4)与耳轴块(2)、(3)合拢口处上钉焊工艺板连接固定，对接间隙控制在≤3mm，板皮错边量控制在≤5mm。
4.根据权利要求1所述的保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，其特征在于所述的一体化装焊时考虑每处焊缝的焊接收缩量，两个分段结构件(1)、(4)的水平间距离按工艺要求比图样的尺寸适当加大，在图样尺寸基础上加5-10mm。
5.根据权利要求1所述的保证大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，其特征在于所述的一体化装焊时在两个耳轴块(2)、(3)上分别放置了至少十块百分表，用来进行监控两耳轴(5)、(6)在整个焊接过程中的微小变化，作好每段时间的看表记录，同时观察透视板(36)，观察透光情况，根据耳轴(5)、(6)在焊接过程中的变化趋势，通过改变焊接顺序、焊接操作方法、焊接量来控制耳轴(5)、(6)的形位变化，最终要满足两耳轴(5)、(6)同轴度的要求。
全文摘要
本发明涉及大型结构件两侧耳轴同轴度的一体化装焊方法，包括下列步骤将大型结构件合理分段、分块，耳轴预先加工并制成耳轴块，在装焊平台上利用装焊平台上预先划好的地样线，水准仪、框型水平仪、吊线锤的方法找正每个耳轴块上耳轴的两端中心，使其两个耳轴的四心同心，在每个耳轴两端安装小孔径透光板，在一侧耳轴端安装光源见证是否透光，用油顶细微调整耳轴块的位置，以透光视为两个耳轴同轴度合格，将分段与耳轴块预装，预装合格后实施一体化焊接。本发明解决了大型结构件两侧耳轴同轴度高精度要求无法或很难在机床上加工的技术难题，缩短了生产周期，简化了工艺工装，最终达到生产成本最小化。
文档编号B23P21/00GK1701910SQ20051004671
公开日2005年11月30日 申请日期2005年6月21日 优先权日2005年6月21日
发明者朱立国, 谭立新, 马才, 赵宪东, 程丽, 万璀钰, 王强 申请人:渤海船舶重工有限责任公司