一种精密拼装U肋和横隔板的工装的制作方法

一种精密拼装u肋和横隔板的工装
技术领域
1.本实用新型属于正交异性钢桥面板拼装技术领域，具体涉及一种精密拼装u肋和横隔板的工装。


背景技术：

2.正交异性钢桥面板以其承载能力高、重量轻、安装时间短等优点已得到广泛的使用。然而由于正交异性钢桥面板几何结构复杂，u肋与横隔板槽口因安装误差导致两者之间存在一定偏角时，会影响正交异性钢桥面板的u肋与横隔板连接部位的疲劳性能。
3.如图1所示，u肋的主体结构为u肋1，其底部为钢板2，其侧壁为翼板3；横隔板的主体结构为横隔板4，其开设有横隔板槽口5，横隔板槽口5的侧面为槽口侧壁6，横隔板槽口5的底部为过焊孔7。
4.现有技术中，u肋和横隔板的拼装工艺为：
5.(1)按照u肋的尺寸，加上翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度δ，以此加工横隔板，并切出相应的横隔板槽口和过焊孔；
6.(2)然后将横隔板卡接在u肋上，再按照角焊缝的设计尺寸进行焊接。
7.现有技术中，一般要求翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度δ在2mm以内，间隙宽度δ超过2mm时，需将超过的部位进行焊接堆焊，堆焊完成后再探伤，探伤合格后，再利用半自动切割机将堆焊侧切割到拼装允许范围，再进行拼装。
8.但是，在现实的拼装过程中，由于u肋和横隔板存在以下现实因素：目前成品u肋来料存在偏差，每根u肋的偏差情况不一致，有局部开口宽度、左右肢高以及旁弯等各种偏差情况；同时横隔板槽口在数控下料时也存在偏差；虽然单个零件的偏差在允许范围内，但在拼装时会出现累计偏差，导致u肋与横隔板槽口组拼时出现一侧密贴一侧出现间隙过大，或两侧均出现间隙过大的问题。
9.上述现实因素导致的累计偏差使翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度δ存在较大的波动，间隙宽度δ超过2mm的部位较多，导致需堆焊-探伤-切割工艺的焊接部位也较多，严重影响u肋和横隔板的拼装效率，同时对u肋与横隔板连接部位的疲劳性能存在较大的负面影响。


技术实现要素：

10.针对u肋与横隔板槽口拼装间隙过大，影响角焊缝焊接的效率和质量，并最终影响正交异性钢桥面板的疲劳性能以及桥梁的使用问题，本实用新型公开了一种精密拼装u肋和横隔板的工装，其通过卡模以及标准块的组合使用，能有效控制翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度，不仅能提高拼装效率，有效减少堆焊量，降低制造成本，提高拼装精度，有效提升正交异性钢桥面板的疲劳性能，最终保证桥梁的使用和运营安全。
11.一种精密拼装u肋和横隔板的工装，所述工装的主体为卡模8，所述卡模8上有若干平行的分隔板9；所述分隔板9之间形成容置空间；所述容置空间中2侧均安装模型块11，所
述模型块11的形状为直角梯形，所述模型块11的斜面为模型块接触面12，所述模型块接触面12的倾斜度与所述u肋的翼板3相同；所述工装还包括在所述卡模8外部使用的标准块14；所述标准块14包括标准块接触面15和标准块画线面16。
12.使用上述工装的工艺方法具体如下：
13.(1)根据u肋的尺寸和间距，加工出不同规格的卡模8，所述卡模8上有若干平行的分隔板9；
14.(2)根据u肋的尺寸，加工模型块11，所述模型块11的形状为直角梯形，所述模型块11的斜面为模型块接触面12，所述模型块接触面12的倾斜度与所述u肋的翼板3相同；加工所述模型块11时，所述模型块11需放量，放量长度为r，使所述模型块11安装在所述卡模8内时，所述模型块接触面12与所述u肋的翼板3之间有较大的间隙，以便容纳不同偏差的u肋；
15.(3)根据u肋的尺寸和安装间距，对横隔板进行首次加工，并对横隔板槽口5的宽度采用负公差下料，负公差下料的具体方法为：所述横隔板的槽口侧壁6外延，外延长度为d；
16.(4)将所述模型块11固定安装在所述卡模8内，然后将所述卡模8扣置在所述u肋上，并使所述卡模8与所述u肋的中心线重合；然后在所述卡模8外部使用固定宽度为w的标准块14，所述标准块14的使用方法为：以标准块接触面15密贴所述翼板3，同时抵接所述模型块11，然后依靠标准块画线面16进行画线，所述画线与所述翼板3平行并落在所述模型块11上；每件u肋的两边均进行画线；
17.(5)对每条u肋进行编号，量出并记录每条画线与所述模型块接触面12的距离s；
18.(6)通过对比s的理论值s与实际测量值s，可以计算得到所述槽口侧壁6需要切割的长度x；
19.(7)在所述横隔板槽口5中画出横隔板槽口中心线17，并使所述横隔板槽口中心线17与u肋纵向中心线18对齐，然后按照计算出的切割长度x切割所述槽口侧壁6，并加工相应规格的过焊孔7，得到与所述u肋严密配合的横隔板；
20.(8)然后将第(7)步加工得到的横隔板卡接在u肋上，再按照角焊缝的设计尺寸进行焊接。
21.进一步的，所述卡模8由铝板线切割而成，或由碳钢等离子切割而成。
22.进一步的，所述卡模8顶部安装若干把手10。
23.进一步的，所述模型块11上安装调节螺栓13，所述模型块11上开设螺纹通孔与所述调节螺栓13配合，所述分隔板9上也开设与所述调节螺栓13配合的螺纹孔。
24.进一步的，所述标准块14的形状为平行四边形。
25.进一步的，所述模型块接触面12进行机加工，保证所述模型块接触面12与所述u肋的翼板3之间密贴；经此加工的所述模型块11可替代所述标准块14进行画线作业。
26.本实用新型的优点：
27.1、本实用新型的工装设计简单、合理、安装操作方便，通过卡模以及标准块的组合使用，能对横隔板进行匹配切割，有效控制u肋与横隔板槽口间的拼装间隙，满足验收要求，并提高了制造精度，保证了焊缝质量，有效提升正交异性钢桥面板的疲劳性能，最终保证桥梁的使用和运营安全；
28.2、u肋与横隔板槽口间的拼装间隙得到精准控制，有效减少堆焊量，降低制造成本，提升拼装效率。
附图说明
29.图1为现有技术拼装方式的示意图；
30.图2为本实用新型拼装方式中横隔板槽口的加工示意图；
31.图3为本实用新型首次加工的横隔板的放大示意图；
32.图4为本实用新型槽口侧壁的切割快的放大示意图；
33.图5为本实用新型卡模与模型块组装后的示意图；
34.图6为本实用新型模型块的放大示意图；
35.图7为本实用新型卡模与u肋组合后的示意图；
36.图8为本实用新型实施例1画线工艺的示意图；
37.图9为本实用新型实施例2标准块的放大示意图；
38.图中，1-u肋，2-钢板，3-翼板，4-横隔板，5-横隔板槽口，6-槽口侧壁，7-过焊孔，8-卡模，9-分隔板，10-把手，11-模型块，12-模型块接触面，13-调节螺栓，14-标准块，15-标准块接触面，16-标准块画线面，17-横隔板槽口中心线，18-u肋纵向中心线
39.图中，α-为翼板与钢板之间的夹角；
40.δ-为翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度；
41.l-为横隔板槽口理论开口长度；
42.d-为槽口侧壁外延长度；
43.x-为槽口侧壁切割长度；
44.r-为模型块放量的长度；
45.s-为画线与模型块接触面之间的实测距离；
46.w-为标准块的宽度；
具体实施方式
47.实施例1
48.一种精密拼装u肋和横隔板的工装，其主体为卡模8，卡模8上有若干平行的分隔板9，卡模8顶部安装若干把手10；分隔板9之间形成容置空间；容置空间中2侧均安装模型块11，模型块11的形状为直角梯形，模型块11的斜面为模型块接触面12，模型块接触面12的倾斜度与u肋的翼板3相同；模型块11上安装调节螺栓13，模型块11上开设螺纹通孔与调节螺栓13配合，分隔板9上也开设与调节螺栓13配合的螺纹孔；工装还包括在卡模8外部使用的模型块11，其模型块接触面12需进行机加工，保证模型块接触面12与u肋的翼板3之间密贴；经此加工的模型块11可替代标准块14进行画线作业。
49.使用上述工装的工艺方法具体如下：
50.(1)根据u肋的尺寸和间距，加工出不同规格的卡模8，卡模8由铝板线切割而成，卡模8上有若干平行的分隔板9，卡模8顶部安装若干把手10；
51.(2)根据u肋的尺寸，加工模型块11，模型块11的形状为直角梯形，模型块11的斜面为模型块接触面12，模型块接触面12的倾斜度与u肋的翼板3相同；模型块11上安装调节螺栓13，模型块11上开设螺纹通孔与调节螺栓13配合，分隔板9上也开设与调节螺栓13配合的螺纹孔；加工模型块11时，模型块11需放量，放量长度为r，使模型块11安装在卡模8内时，模型块接触面12与u肋的翼板3之间有较大的间隙，以便容纳不同偏差的u肋；
52.(3)根据u肋的尺寸和安装间距，对横隔板进行首次加工，并对横隔板槽口5的宽度采用负公差下料，负公差下料的具体方法为：横隔板的槽口侧壁6外延，外延长度为d；
53.(4)将模型块11固定安装在卡模8内，然后将卡模8扣置在u肋上，并使卡模8与u肋的中心线重合；然后在卡模8外部使用模型块11，其中模型块接触面12进行机加工，保证模型块接触面12与u肋的翼板3之间密贴；使用模型块11进行画线的方法为：使模型块接触面12密贴翼板3，同时抵接卡模8内的模型块11，然后依靠远离翼板3的一面进行画线，画线与翼板3平行并落在卡模8内的模型块11上；每件u肋的两边均进行画线；
54.(5)对每条u肋进行编号，量出并记录每条画线与模型块接触面12的距离s；
55.(6)通过对比s的理论值s与实际测量值s，可以计算得到槽口侧壁6需要切割的长度x；
56.(7)在横隔板槽口5中画出横隔板槽口中心线17，并使横隔板槽口中心线17与u肋纵向中心线18对齐，然后按照计算出的切割长度x切割槽口侧壁6，并加工相应规格的过焊孔7，得到与u肋严密配合的横隔板；
57.(8)然后将第(7)步加工得到的横隔板卡接在u肋上，再按照角焊缝的设计尺寸进行焊接。
58.实施例2
59.一种精密拼装u肋和横隔板的工装，其主体为卡模8，卡模8上有若干平行的分隔板9，卡模8顶部安装若干把手10；分隔板9之间形成容置空间；容置空间中2侧均安装模型块11，模型块11的形状为直角梯形，模型块11的斜面为模型块接触面12，模型块接触面12的倾斜度与u肋的翼板3相同；模型块11上安装调节螺栓13，模型块11上开设螺纹通孔与调节螺栓13配合，分隔板9上也开设与调节螺栓13配合的螺纹孔；工装还包括在卡模8外部使用的形状为平行四边形的标准块14；标准块14包括标准块接触面15和标准块画线面16。
60.使用上述工装的工艺方法具体如下：
61.(1)根据u肋的尺寸和间距，加工出不同规格的卡模8，卡模8由铝板线切割而成，卡模8上有若干平行的分隔板9，卡模8顶部安装若干把手10；
62.(2)根据u肋的尺寸，加工模型块11，模型块11的形状为直角梯形，模型块11的斜面为模型块接触面12，模型块接触面12的倾斜度与u肋的翼板3相同；模型块11上安装调节螺栓13，模型块11上开设螺纹通孔与调节螺栓13配合，分隔板9上也开设与调节螺栓13配合的螺纹孔；加工模型块11时，模型块11需放量，放量长度为r，使模型块11安装在卡模8内时，模型块接触面12与u肋的翼板3之间有较大的间隙，以便容纳不同偏差的u肋；
63.(3)根据u肋的尺寸和安装间距，对横隔板进行首次加工，并对横隔板槽口5的宽度采用负公差下料，负公差下料的具体方法为：横隔板的槽口侧壁6外延，外延长度为d；
64.(4)将模型块11固定安装在卡模8内，然后将卡模8扣置在u肋上，并使卡模8与u肋的中心线重合；然后在卡模8外部使用固定宽度为w的标准块14，标准块14的形状为平行四边形；标准块14的使用方法为：以标准块接触面15密贴翼板3，同时抵接模型块11，然后依靠标准块画线面16进行画线，画线与翼板3平行并落在模型块11上；每件u肋的两边均进行画线；
65.(5)对每条u肋进行编号，量出并记录每条画线与模型块接触面12的距离s；
66.(6)通过对比s的理论值s与实际测量值s，可以计算得到槽口侧壁6需要切割的长
度x；
67.(7)在横隔板槽口5中画出横隔板槽口中心线17，并使横隔板槽口中心线17与u肋纵向中心线18对齐，然后按照计算出的切割长度x切割槽口侧壁6，并加工相应规格的过焊孔7，得到与u肋严密配合的横隔板；
68.(8)然后将第(7)步加工得到的横隔板卡接在u肋上，再按照角焊缝的设计尺寸进行焊接。
69.上述第(6)步的计算公式为：
70.x＝d+(s-s+δ)/sin(α)
71.式中，x-为槽口侧壁切割长度；
72.d-为槽口侧壁外延长度；
73.s-为画线与模型块接触面之间的实测距离；
74.s-为画线与模型块接触面之间的理论距离，s＝w-r；
75.δ-为翼板与槽口侧壁之间的间隙宽度
76.α-为翼板与钢板之间的夹角；
77.w-为标准块的宽度；
78.r-为模型块放量的长度；
79.根据上述工艺方法和计算公式可以加工获得与u肋严密配合的横隔板，并可设置目标δ值，以此可加工不同验收标准的横隔板。
80.在现场拼装时，我司一般习惯于将模型块放量长度r定为30mm，槽口侧壁外延长度d定为10mm。
81.相比于实施例1，平行四边形的标准块的应用简化了画线的工艺，使画线标准，而且有助于进一步减小画线误差，使计算得到的槽口侧壁切割长度x更为精准。
82.实施例1和实施例2在现场拼装过程中，无需堆焊，整体拼装仅需要1-2小时的工时就可转下一道工序；而使用现有技术中传统的工艺方法，较多的u肋与横隔板槽口需进行堆焊，堆焊耗时在4小时左右，后续还需对焊缝探伤，探伤检测合格后配切，上述工序紧密配合，也需1天以上的时间，才能转一下道工序。
83.最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。