专利名称：干熄焦本体框架结构高强螺栓钻模成型方法
技术领域：
本发明涉及干熄焦领域，具体涉及一种干熄焦本体框架结构高强螺栓钻模成型方法。
背景技术：
与传统的湿熄焦相较，干熄焦具有减少水的浪费和有效利用焦炭热能达80％，能改善焦炭质量和生产环境等特点。干熄焦工程具有干熄焦本体安装工作量大，散件多；结构高，层面多，施工场地狭小，工程量集中，立体交叉作业频繁；涉及专业多，安装质量要求高等特点。在干熄焦本体框的连接过程中大部分为高强螺栓连接，高强螺栓在连接过程中存在如下不良因素其一，本工程的构件连接部位较多，其柱、梁、剪刀撑、次梁连接方式为高强螺栓连接，孔群数量多，构件节点多为三维空间的连接，在制作和安装中对构件的基准点、线、面、角度的控制都对螺栓的穿孔率产生影响；其二，框架多为大构件，在高空完成高强螺栓的连接过程是比较普遍的现象，高空施工对螺栓的穿孔率提出了更高的要求。因此，如何保证钻孔尺寸的准确度进而提高强螺栓穿孔率和框架结构的安装效率则显得尤为重要。
目前干熄焦框架高强螺栓孔的成孔方法有很多，主要有下面几种(1)连接板现场据实配钻法；(2)先连后焊法；(3)构件制作现场组装配钻法。但是这些方法都存在着连接板过多不易管理以及实际操作复杂的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以一套钻模模板为基准来进行干熄焦本体框架结构高强螺栓成型方法，该方法采用普通常用设备制作出符合精度的一套钻模模板，然后以该套钻模为基准对相应的干熄焦结构件进行成孔，以保证钻孔精度、提高穿孔率，进而提高安装效率。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案 本发明提供的干熄焦本体框架结构高强螺栓钻模成型方法，具体是先制作符合工艺精度的钻模模板，再以该钻模模板作为基准，对制作的连接板、H型钢连接构件翼缘板及腹板在相同节点上进行对中钻孔，以避免连接时穿同一螺栓的几个孔之间出现较大错位的现象。
本方法包括模板制作，H型钢构件翼缘板、腹板钻孔，以及H型钢构件的连接步骤。
1.钻模模板的制作 ①打磨后的钢板放在钻铣床的水平工作台上，调整水平后，用压杆固定； ②当钻完第一个孔后，钻下一个孔时通过转动横、纵向的进给手柄、数分度盘转动的圈数，来分别控制到横向和纵向相邻孔的距离，然后钻削成孔； ③钻模成孔完毕后将相对应的衬套和钻模模板安装在一起，衬套由焠透性强的材料或高硬度耐磨材料制成。衬套与钻模模板采用过盈配合，内径磨损超出0.5mm以后予以更换。
2.连接板的高强螺栓孔制作 ①将钻模模板与相应大小的钢板按照钻模模板在上，连接板在下的方式重叠在一起，钻模模板和连接板的中心线对齐后将其夹牢，并放在钻铣床水平工作平台上，调整水平后用压杆固定好。
②摇动进给手柄，使钻头伸入到钻模模板的孔后进行钻削。
3.H型钢构件翼缘板、腹板的高强螺栓孔制作 ①在H型钢的翼缘板及腹板上分别放出与钻模模板对应的竖向及水平控制线； ②将钻模模板放在H型钢的翼缘板或腹板的外侧面上，钻模模板的竖向控制线与翼缘板或腹板外侧面竖向控制线对齐，钻模模板的水平控制线与H型钢的水平控制线对齐，钻模模板在上，翼缘板或腹板在下，用夹具将钻模模板和H型钢的翼缘板或腹板夹紧。
③经确认无误后用磁座空心钻机对准钻模模板孔进行钻孔。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点 1.成本低，质量高利用普通钻床制作出精度符合要求的钻模模板，进而采取钻模作为模板的方式对结构件进行精确成孔，以保证钻孔精度、提高穿孔率，进而提高安装效率保证工期。总之，利用本方法可以实现高强螺栓孔一次性穿孔率高的目标，一次性穿孔率达到99.3％，而质量可与现有技术采用数控机床钻孔相媲美； 2.使用范围广、可操作性强本方法适用于几乎任何规格的钢板、型钢的孔加工及钢结构钻孔连接，尤其适用于干熄焦工程这种连接节点多、螺栓孔数量多，且对螺栓孔安装精度要求高的钢架结构的制作加工。更重要的是本方法可以在现场及车间内灵活运用，不受场地及机械限制。
3.使用方便本方法针对现有技术存在的问题并结合实际经验总结出一套适合于现阶段干熄焦框架结构的高强螺栓孔钻模模板，所有通过钻模模板钻出来的连接板和构件上的孔都是一模一样的，可以反边、换位、调头都能使用，特别适合于在现场进行大量的高强螺栓钻孔，而且通过在钻模上配备相应的衬套减少磨损量从而达到一套钻模重复使用的效果。
图1为H型钢高强螺栓连接示意图。
图2为H型钢钻模模板配合钻孔示意图。
图3为图2的左视图。
图4为钻模钻孔示意图。
图5为钻模衬套示意图。
图6为图5的俯视图。
图中1.H型钢腹板；2.连接板；3.高强螺栓孔；4.H型钢翼缘板；5.钻模模板；6.水平控制线；7.竖向控制线；8.基准孔；9.钻模衬套。
具体实施例方式 本发明涉及干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，具体是根据干熄焦本体框架的特点，利用钻铣床制作若干套符合工艺精度的定位模板，再以该模板作为基准，对需要制作的连接板、H型钢翼缘板及腹板在相同节点上进行对中钻孔。该方法包括钻模定位模板制作，利用钻模进行H型钢构件翼缘板、腹板钻孔，以及H型钢构件连接的步骤和方法。
下面结合实施实例及附图对本发明作进一步说明。
一.钻模模板5的制作 制作出符合精度的钻模模板5(简称模板)，是后序工作得以完成的前提。
1.选择制作模板的钻床 选择钻铣床作为制作模板的钻床，例如选用型号为ZX50F钻铣床，该钻铣床有以下3个优点 (1)有水平工作平台。工作平台的横向进给轴心和纵向进给轴心与钻头成立体上xyz坐标系； (2)精度较高。横向、纵向分度盘最小刻度为4μm，转盘转一周是100个格，走4mm则精度可控制在4μm之内； (3)价格便宜。一台为一万元左右。而数控机床20万元以上。
具有以上三个优点的钻铣床，均可选择适用。
2.模板孔中心划线 钢板矫平后采用半自动气割机气割下料，矫平边面、画出的钢板中心线。然后竖直放在划线平台上利用精度为0.02的高度游标卡尺以钢板边线为基准线，逐一划出各孔的中心线，并用钢钉打好冲眼。
3.模板的钻孔 钻孔是本工艺的关键一步。
(1)将打眼后的钢板在放在钻铣床的水平工作台上，调整水平后用压杆固定。为提高效率，同种钢板可重叠几块，高度在60mm之内为宜。并将钢板周围点焊在一起。
(2)当钻完第一个孔后，钻下一个孔时，通过转动横、纵向的进给手柄数分度盘转动的圈数，来分别控制到横向和纵向相邻孔的距离，然后钻削即可。不必每钻一个孔都要重复定心，从而降低了两相邻孔心间的误差大大减小了累计误差。
举例说明，如图4所示钻基准孔8-1时，在其中心线上打的冲眼作为定心用，冲眼与钻头中心对齐，当钻完该孔后再钻基准孔8-2，基准孔8-1、8-2的孔心横向相对距离为Xmm，由于横向进给转盘转一圈，工作平台横向进给4mm，因此钻完基准孔8-1后，需向基准孔8-2方向摇动横向进给手柄X/4圈，即到了基准孔8-2的位置。然后控制钻头高度钻削基准孔8-2。同理从基准孔8-2向基准孔8-12方向按上述方法依次钻孔，当钻完基准孔8-12后开始钻第二排，基准孔8-12和基准孔8-13孔心相对距离为Ymm，则需向基准孔8-13方向摇动纵向进给手柄Y/4圈即可到达基准孔8-13的位置，然后控制钻头高度，钻削基准孔8-13。同理从基准孔8-13后向基准孔8-14方向依次钻第二排、第三排……直到将所有基准孔全部钻完。
为了防止工人摇动手柄时记错圈数，造成孔心的位置发生偏差，因此用上面步骤2打好的冲眼来检验。万一记错圈数，则钻整圈至钻头与冲眼相接近时，通过观察钻头与冲眼的实际位置是否对中，来判断手柄转多转少的情况，然后做出相应的调整，使钻头与冲眼对中。
此种钻孔方法使相邻孔之间位置误差在4μm之内，实践证明，整个干熄焦钢构用此种方法制作的模板，同一块模板上任意孔间位置误差在24μm之内，符合模板的精度要求。
(3)钻模成孔完毕后将相对应的衬套9(图5、图6)安装在钻模上，这样一套经久耐用的钻模就制作成功了。衬套9由焠透性强的材料或高硬度耐磨材料制成，共三种规格，内径分别为18mm、22mm、24mm三种，壁厚4mm，长度等于钻模模板1的厚度。衬套9与钻模模板5采用过盈配合，内径磨损超出0.5mm以后予以更换。
二.连接板2的高强螺栓孔制作(参见图1、图2和图3) 钻模模板制作出来后，所有连接板都用相应模板作为基准钻孔制作。操作过程如下 1.将钻模模板5与相应大小的钢板按照钻模模板5在上，连接板2在下的顺序重叠在一起，钻模模板5和连接板2的中心线对齐后将其夹牢，并放在钻铣床水平工作平台上，调整水平后用压杆固定好。图1-图3中，2-1为翼缘板的连接板，2-2为H型钢腹板1的连接板。
2.摇动进给手柄，使钻头伸入到相应模板孔后进行钻削。由于模板孔深为8～30mm，工人很容易控制钻头占满模板孔，容易对心，减小了偏心误差，因此用模板钻孔制作连接板的方法既易于操作又能保证孔的精度。为提高钻孔效率，可将数块钢板重叠起来一齐钻孔，以总厚度不超过50mm为宜。
三.H型钢腹板1(简称腹板)和H型钢翼缘板4(简称翼缘板)的钻孔 腹板和翼缘板的钻孔也是采用模板钻孔的方法。为减小误差，相同节点的连接板与相应构件需用同一块模板进行钻孔。
1.选择进行翼缘板和腹板连接孔的钻床 因H型钢多为大构件受场地限制，以及翼缘板和腹板钻孔部位特殊，用数控机床钻孔虽然可以满足孔精度要求，但是需搭设待加工构件运输平台支架，配合龙门吊配合搬运操作，低效费力。因此选用小巧灵便的磁座空心钻。
例如选用日本SANSO磁座空心钻，该空心钻具有以下特点 (1)其高效磁力钻头为硬度很高的合金空心钻头，采用3种组合刃结构，将切削部分分成3段，不仅减少了切削抗力也延长了使用寿命且比起普通磁力钻头磁座的吸附能力更强，磁座钻的机身更加稳定 (2)可方便移动。
具有以上特点的磁力钻均可选择适用。
2.H型钢翼缘板4、H型钢腹板1的高强螺栓孔套模钻孔 (1)在翼缘板及腹板上分别放出与钻模模板5对应的竖向及水平控制线。
(2)将钻模模板5放在H型钢翼缘板4或H型钢腹板1的外侧面上，钻模模板1的竖向控制线7与所述翼缘板或腹板的外侧面竖向控制线对齐，钻模模板5的水平控制线6与H型钢的水平控制线对齐，钻模模板5在上，翼缘板或腹板在下，用夹具将钻模模板5和翼缘板或腹板夹紧； (3)经确认无误后用磁座空心钻机对准钻模模板5孔进行钻孔。
图1-图3中，编号3-1为翼缘板处高强螺栓孔，编号3-2为腹板处高强螺栓孔。编号5-1为制作翼缘板的模板，编号5-2为制作腹板的模板。
四.H型钢钢构件的连接 制孔工作完成后，构件连接按节点依次进行。其中连接板2为钻模模板5通过钻铣床模板钻孔所得。由于连接板与待连接的构件用同一块模板对中钻孔，大大提高了制孔精度减小了成孔误差，避免了连接时穿同一螺栓的几个孔之间出现较大错位的现象，另H型钢构件对接时中间有5mm的连接余量，加上高强螺栓与孔之间为间隙配合有1.5～3mm的余量(如表1所示)，有效地提高了高强螺栓的穿孔率。
附表 表1高强螺栓直径与孔径
权利要求
1.干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，其特征是包括钻模模板制作，对H型钢构件翼缘板、腹板及相应连接板进行钻孔的步骤，具体是先利用钻铣床制作符合工艺精度的若干块钻模模板，再以该模板作为基准，对需要钻孔的连接板、H型钢翼缘板及腹板在相同节点上进行对中钻孔。
2.根据权利要求1所述的干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，其特征是包括以下步骤的方法
(1)钻模模板的制作
①打磨后的钢板放在钻铣床的水平工作台上，调整水平后，用压杆固定，
②当钻完第一个孔后，钻下一个孔时通过转动横、纵向的进给手柄、数分度盘转动的圈数，来分别控制到横向和纵向相邻孔的距离，然后钻削成孔，
③钻模模板成孔完毕后将相对应的衬套和钻模模板安装在一起，衬套与钻模模板采用过盈配合；
(2)连接板的高强螺栓孔制作
①将钻模模板与相应大小的钢板按照钻模模板在上，连接板在下的方式重叠在一起，钻模模板和连接板的中心线对齐后将其夹牢，并放在钻铣床水平工作平台上，调整水平后用压杆固定好，
②摇动进给手柄，使钻头伸入到钻模模板孔后进行钻削；
(3)H型钢构件翼缘板、腹板的高强螺栓孔制作
①在H型钢的翼缘板及腹板上分别放出与钻模模板对应的竖向及水平控制线，
②将钻模模板放在H型钢的翼缘板或腹板的外侧面上，钻模模板的竖向控制线与翼缘板或腹板外侧面竖向控制线对齐，钻模模板的水平控制线与H型钢的水平控制线对齐，钻模模板在上，翼缘板或腹板在下，用夹具将钻模模板和翼缘板或腹板夹紧，
③经确认无误后用磁座空心钻机对准钻模模板的孔进行钻孔。
3.根据权利要求2所述的干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，其特征是所述衬套由焠透性强的材料或高硬度耐磨材料制成，共三种规格，内径分别为18mm、22mm、24mm三种，壁厚4mm，长度等于钻模模板的厚度。
4.根据权利要求2所述的干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，其特征是在衬套与钻模模板配合过程中，当它们的内径磨损≥0.5mm时予以更换。
全文摘要
本发明涉及干熄焦本体框架结构高强螺栓孔钻模成型方法，具体是根据干熄焦本体框架的特点，利用钻铣床制作若干套符合工艺精度的定位模板，再以该模板作为基准，对需要制作的连接板、H型钢翼缘板及腹板在相同节点上进行对中钻孔。该方法包括钻模定位模板制作，利用钻模进行H型钢构件翼缘板、腹板钻孔，以及H型钢构件连接的步骤和方法。本发明能够以较小成本制作出精度符合要求的模板，有了钻模后，所有通过该钻模模具钻出来的连接板和构件上的孔都是一模一样的，该钻模可以反边、换位、调头都能使用，特别适合于在现场进行大量的高强螺栓钻孔，而且通过在钻模上配备相应的衬套减少磨损量从而达到一套钻模重复使用的效果。
文档编号B23P15/24GK101758372SQ20091027313
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者王健, 陈进中, 姜良发, 于茂发, 束志华 申请人:中国第一冶金建设有限责任公司