一种电缆隧道弧形支架一体化加工成型方法与流程

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种用于弧形电缆隧道支架上多个固定通孔的加工成型方法。

背景技术：

随着地铁交通系统或越江隧道工程的越来越普及，地下隧道施工技术日益普及。

在地下隧道施工过程中，在隧道两侧多同步设置各种电缆通道。

在电缆通道中普遍设置有多个纵向支架，在纵向支架上再设置各种横向托臂，用于承载各种动力或控制电缆，这些纵向支架普遍采用弧形纵向支架结构，以便充分利用空间。

为了固定横向托臂，在纵向支架上需要打数量不等的固定通孔，以便穿过固定螺栓，将横向托臂固定在纵向支架上。

为了减少现场制作和加工工作量，纵向支架上的固定通孔多在加工厂即预先钻好，这样纵向支架被运至施工现场后，只需要与紧固螺丝、横向托臂组合安装后，即可完成现场安装工作。

常规的弧形纵向支架制作工艺，是先在处于原始直线型材状态的纵向支架上，按照预定的间距，采用钻床或冲床打孔，形成所需要的固定通孔，然后再对处于原始直线型材状态(简称为直材)的纵向支架进行整体弯曲，最后达到需要的弧度，生产出设计符合要求的弧形纵向支架。

上述加工工艺过程中，由于是在纵向支架的直材状态下进行钻孔或冲孔加工，再将纵向支架进行整体弯曲，则弯曲加工工艺完成后，各个固定通孔的孔型和固定通孔之间的孔间距会发生变化，给现场组装工作带来困难。

同时，由于纵向支架直材的钻孔或冲孔加工需要分多次进行，每次纵向支架直材在钻床或冲床上的移动，均会产生一定的测量误差，由于一根纵向支架上会有几十个固定通孔，则累计加工后的测量误差较大。

上述的现有加工工艺存在较多的不足，一是直材在钻孔或冲孔加工过程中需要移位的次数多，费时费力，二是固定通孔的定位偏差(或称测量误差)累计较大，直接影响到弧形纵向支架的制作质量和加工精度；同时，由于弯曲加工过程中开孔处存在局部变形，造成型材的局部增厚，带来固定通孔的孔型变化，也给现场组装工作带来不利影响，严重时甚至会影响现场组装施工进度，对整体工程的进度造成严重影响。

如何在现有机加工设备的条件下，减少在钻孔或冲孔加工过程中直材上多个固定通孔的定位偏差和累计误差，提高加工效率，减少弯曲加工工艺对固定通孔孔型的影响，提高弧形纵向支架的制作质量和加工精度，降低加工成本，缩短加工周期，提高加工工作效率，是实际工作中急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电缆隧道弧形支架一体化加工成型方法，其在已知纵向支架直材长度及固定通孔相关参数的前提下，充分考虑到弯曲工艺对孔间距和孔型变化的影响，采用一体化加工成型工艺，对纵向支架的直材进行固定通孔的预制加工，然后再进行直材的弯曲加工，确保了弯曲状态下纵向支架上各个固定通孔的定位精度，避免了纵向支架在多次开孔过程中因支架多次移动而产生的定位偏差和累计误差，可有效降低加工成本，提高加工效率和加工精度。

本发明的技术方案是：提供一种电缆隧道弧形支架一体化加工成型方法，包括在纵向支架上开设固定通孔，其特征是：

通过有限元建模，分析不同牌号型材不同折弯方向、不同折弯力度等因素对预先批量化成型的加工孔的受到折弯应力而发生的应力变化最终产生永久变形的规律；

在已知纵向支架直材的总长度、弯曲圆弧的半径、两相邻固定通孔的孔中心距的前提下；

确定与单根纵向支架直材的总长度所对应的弯曲弧长及补偿尺寸；

计算指定弧长所对应的圆心角；

计算得到两个固定通孔孔心处应变为补偿量与下料尺寸的比值；

计算固定通孔的孔直径沿圆周方向的补偿尺寸；

按照上述计算结果，对处于直材状态的纵向支架坯料进行固定通孔的机械开孔预加工；

按照设计要求的弧度或曲率，对开好所有固定通孔的纵向支架直材坯料进行弯曲，获得既符合设计弯曲弧度，直材弯曲加工后所有固定通孔的孔径、相邻两孔中心距均符合设计要求的弧形纵向支架产品。

进一步的。所述的电缆隧道弧形支架一体化加工成型方法，通过前期设定好尺寸、排列间距等参数后，先批量预留加工孔，后折弯一体成型，实现弧形支架的批量化加工和生产。

具体的，在进行纵向支架的弯曲之前，经过机械开孔预加工的固定通孔孔型为长孔、椭圆孔或矩形孔。

进一度，对于总长度为3米的纵向支架，所述的指定弧长为50毫米。

更进一步的，将前述已知长度的纵向支架的计算结果，按照计算指定弧长对应的圆心角，可以得到其他规格产品圆心角与已知长度纵向支架产品的圆心角比值，进而可计算得到其它规格的相应应变值，进一步得到其他规格产品孔心距补偿量。

与现有技术比较，本发明的优点是：

本发明的技术方案，通过有限元建模，分析不同牌号型材不同折弯方向、不同折弯力度等因素，针对预先批量化成型的加工孔的受到折弯应力而发生的应力变化最终产生永久变形的规律，研发了一种通过前期设定好尺寸、排列间距等参数后，先批量预留加工孔后折弯一体成型的弧形支架批量化加工成型方法。

其确保了弯曲状态下纵向支架上各个固定通孔的定位精度，避免了纵向支架在多次开孔过程中因支架多次移动而产生的定位偏差和累计误差，可有效降低加工成本，提高加工效率和加工精度。

附图说明

图1是本发明弧形纵向支架的结构示意图。

图中1为弧形纵向支架，2为固定通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，已经弯曲好的弧形纵向支架1上，设置有多个固定通孔2。

以3m长度的支架为例，通过下列计算过程，来说明本申请的技术方案。

1、孔心距计算：

根据已有3m规格产品(角钢截面尺寸100mmX100mmX8mm)相关数据可知，外径3m条件下，产品2孔中心距(弧长)补偿尺寸为1.4mm。另计算50mm弧长所对应圆心角A(弧度)为

其中l为弧长50mm，R为3m产品对应半径1435mm。计算可得A为0.03484。以此类推可得3种规格产品50mm弧长对应的圆心角A如表1所示。若以3m产品为基准，可得其他规格产品圆心角与3m产品圆心角比值，如表1所示。

表1圆心角

考虑到产品材料的变形与弯曲角度相关，根据3m产品补偿尺寸1.4mm可计算得到孔心处应变为补偿量与下料尺寸的比值为0.02724，根据表1比值可计算得到其它规格的相应应变值，进一步得到其他规格产品孔心距补偿量，如表2所示。

表2坯料孔心距计算

2、孔尺寸计算：

同样，根据已有3m规格产品(角钢截面尺寸100mmX100mmX8mm)相关数据可知，外径3m条件下，产品孔直径沿圆周方向的补偿尺寸为1.6mm。类似地，与孔心距计算相同思路，考虑到产品材料的变形与弯曲角度相关，根据3m产品补偿尺寸可计算得到其他规格产品孔尺寸补偿量，如表3所示。

表3坯料孔直径计算

表3中孔直径沿圆弧法向补偿量此处均为0是考虑到结合已有实际数据推断，法向补偿量十分微小，结合实际产品公差可以忽略，故法向不做补偿。另孔径的压缩量与孔心距存在差异是由于变形中孔局部的变形存在局部增厚，不同于孔心距间的压缩变形所致。

由于本发明采用了通过前期设定好尺寸、排列间距等参数后，先批量预留加工孔后折弯一体成型的弧形支架批量化加工成型方法，避免和解决了现有纵向支架“先开孔、后弯曲”加工工艺中“固定通孔的孔型变化”问题和各个固定通孔之间定位间距的弯曲变形问题；其加工效率高，几乎没有定位误差，确保了弯曲状态下纵向支架上各个固定通孔的定位精度，该技术方案完全采用现有加工设备，无需增加新的设备投入，实施成本低，产品质量好，加工精度高，在施工现场也可实施，极大地便利了弧形纵向支架的生产和加工。

本发明可广泛用于电缆隧道弧形支架的加工领域。