“万向点装模”在钢管塔加工中的应用

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摘要：使用“万向点装模”能在有限的加工场地点装出同一尺寸的球节点，保证现场立塔能互换安装。此模具工艺先进、经济合理、定位正确、质量达到设计要求，为钢管高塔加工提供了一种有效的途径。

关键词：钢管塔，球节点，万向点装，互换性

中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：

1前言

近年来，钢管塔在输电线路上较多采用，尤其是高跨塔。钢管塔结构稳定性好，整塔造型美观。钢管高塔设计技术要求高，加工难度大，尤其是主管受力交点的连接件球节点是点装加工的难点，也是构件能否达到互换安装性的关键。由于其受力及结构上的复杂性，每个球的连接点多达7~8个，且方向，角度各异，要保证其互配，必须做到所有同件号球体的多个尺寸绝对一致。我公司在500杭兰线SZK1跨江塔的加工过程中, 经过对图纸认真仔细的计算、分析、反复论证，利用三维空间原理设计了这套球节点“万向点装模”。确定夹具的工作尺寸的原则是尽量适用于大多数的不同类型的球体点装程序，由此，我们必须将所有的球体结构进行统计分析并且要对所要加工的球体结构进行有效的预测，正是对这几点的考虑，我们就可以得出确切的球体点装夹具的最终工作极限尺寸。全塔18只球体若放大样加工至少18天，且不能互配，而采用该“万向点装模”加工，仅耗时6天（包括调试该装置所耗时间），工效及质量大步提高。经实体组装测量及现场施工验收质量较好，达到了模具设计的预期目的，并受到施工单位和业主的好评，为此类构件加工积累了一定的经验。

2球节点工艺尺寸分析

如图（图1）所示，本“塔球节”点钢球直径φ420(mm)，所连接支管直径φ114(mm) -φ325(mm)，共有5根支管。由于球体加工存在失圆偏差，为保证“塔球节”的点装精度，必须以球体中心点为基准，同时控制各个点装角度α1-α5,5个定位尺寸L1-L5，5个测量尺寸l1-l5。

2.1点装角度α

如何有效地控制支管点装角度α的偏差是消除法兰连接间隙的关键。以φ159管子为例，如α偏差0.5度则会产生法兰端面单偏（t）1.2mm。国标法兰允许偏差0.3mm，故支管点装角度偏差必须控制在0.1度以内。

2.2定位尺寸ln

定位尺寸的ln偏差必控制在±0.5mm以内。

2.3辅助测量尺寸Ln

点装脱模后的球节点无法用球中心作为测量基点来测量各形位尺寸的实际变化。为保证“球节点”形位尺寸的正确，故法兰点装前在沿管轴线纵向的法兰端面定2个基准点A、B，

根据计算所得空间形位尺寸，测量支管与支管之间的形位尺寸偏差，有效地控制各法兰安装面实际形位尺寸的偏差量（形位尺寸Ln允许偏差1mm）。

3模具工作原理

本“万向点装模”由平台板、球体支架、支管支架三部分组成（图2）。

3.1点装平台

点装平台板用-40X1500X2000的钢板，上基准平面在龙门铇上铇平，中心位置钻φ50mm的通孔与轴承紧配。

3.2球体支架

球体支架用定位基管把球体固定在模具上，球中心、定位基管轴线、转轴1轴线连线于X轴上。球体随转轴1绕X轴转动，以“X轴旋转分度盘”控制旋转角度，并用固定螺栓进行固定，这样球心可以作为“球节点”的点装基准点绕X轴“自转”并固定在所需要的点装角度。。

3.3支管支架

支管支架用转轴2上的连体法兰联接支管法兰，并用调距螺杆2调节法兰基面至球心的距离，以修正支管长度的方法来解决因球体不规则椭圆而引起的偏差（球体椭圆度±2mm），这样可以保证法兰至球心尺寸的正确。支管随转轴2绕X轴“自转”调准法兰的点装向位，以“X轴旋转分度盘”控制旋转角度，并用固定螺栓进行固定。支管支架随转轴3绕Z轴“公转”来调准支管与基管的角度，并用“Z轴旋转分度盘”控制旋转角度。

基管的轴线始终在X轴上。随着三根转轴的相继转动，可以正确无误地在球体面上点装任何方位、任何角度的支管。

4工件形位尺寸测量

经杭兰线跨江高塔实际点装焊接后，我们对工件的形位尺寸进行了测量，塔颈部4只球节点测量数据如表1。

表1 杭兰线跨江高塔点装焊接实测表

上述数据明示，该“万向点装模”无论在加工精度上或提高工效上都有较明显的效果。

5结论

以上是球体点装夹具的设计和操作过程。本设计尽管从原理上和结构上讲都较为简单，但点焊的构件在现场完全满足互换安装，从设计到制作均可以由极低的费用解决，不失为我们生产上一个低成本高效率的工器具改革，如果在上下两个转轴上匹配涡轮和变速箱，用电控操作那就更简便。

参考文献

机械设计实用手册（机械工业出版社）；

钢结构工程施工及验收规范（GB50205-95）．