数控放样技术在岸桥制造过程中的应用研究

袁美 危海荣

摘  要：文章引入介绍了一种数控切割放样技术条件下开展管件放样下料加工生产活动的具体方法，该方法能够最大程度上克服相对于传统下料过程中存在的技术不足，对在岸桥钢结构件下料过程中下料精确度进行改善，最终实现岸桥钢结构件制作过程中质量和效益的最大化，将收益最大化。

关键词：岸桥钢结构;放样;关键技术

1 概述

目前，岸桥起重机的发展越来越迅猛，而发展方向也更加趋向一致。就是朝着巨型化，智能化以及低耗能，绿色化发展，基于此，对于新型岸桥结构的设计制造及其材料的制造放样都具有一定的现实意义，关于制造的起始工艺过程便是样材的放样，研究样材的数控放样技术，分析影响数控放样的诸多因素，通过因素的分析，提出相应的解决方式，以此有效提高数控放样技术。

2 岸桥的放样

2.1岸桥放样技术的应用特点

对于放样，目前普遍认可的定义就是严格按照施工设计的要求，按照施工设计的图纸比例，将技术条件中符合的形状特征，以及尺寸等，等比例的进行切割下料，无论是板料还是施工样板料都是如此。

（1）在放样技术还不够成熟的时候，一般采用的是人工放样，这样就会造成放样工作的强度比较大，致使生产效率降低。尤其是需要手工进行计算的部分，对从业人员提出了更高的需求，无论是专业的技术能力抑或是对其相关的综合素质要求都会提出不同的层次要求，随着技术的发展，目前运用数学函数模型可以有效的减少在人工计算过程中面临的复杂情况，而且通过计算机运算对于操作人员的要求也比较低，只要具备初步的图形几何运算能力以及一定程度的实践经验就可以进行下去。

（2）其实在一般的放样过程以及下料过程中，对于技术的要求并不是特别高，这样长此以往产品的质量问题就难以保证，再加上后续其他工种的加工就会使得生产的产品的质量越来越差，尽管在进行质量检查的时候会运用测量器进行复查，按时由于操作工人的水平不一致，也会使得误差变得越来越大。

（3）要想使得放样能够达到较好的精确度，那么对于生产的加工设备就会有较高的标准要求，如果一旦要在钢板材料上进行一系列的切割，那么对于一般的钢结构可能需要运用到全自动的切割机设备，同理，这种全自动的设备就会对切割放样的精度有较高的要求。

（4）因為在实际的生产过程当中，钢板的材料会存在两种结构性能，一种是较为常见的双曲面结构性能，另外一种则是其他的异性结构，实际的生产面临的情况可能更加复杂，在加工流程不断的推进过程中，加工设备会对板材存在一定的外在压力，继而使得钢结构在实际的加工过程中，发生扭曲，造成严重的质量问题。

2.2.岸桥的主要结构

岸桥结构形式相对而言比较单一，以常见的吊装小车结构为主，并包含有机器房，主体钢结构，吊架，吊具以及小车和大车的运行机构，动力系统的传递主要包括悬臂架缠绕系统，提升钢丝，以及相应的电控这些结构中主要以主体钢结构涉及到较多的材料放样 [2]。

2.3结构部件金属结构

岸桥钢结构的放样规划在实践中可以分为三个部分：一是截面形式;二是截面的几何尺寸;三是截面板厚评估情况。

因为岸桥结构对于材料的选取而言，在实际生产运用中可以选择的类型相对较少，通常截面也包含有不同的类型，常见的截面类型有箱体型、圆管型、工字型等等，因所在岸桥结构的位置不同，相应截面也有所不同，

放样的方式也存在不同。

梁高尺寸，上翼板以及下翼板的宽度都对箱体的截面产生一定的影响，当三者的尺寸都满足尺寸公差时，整体的结构尺寸才能更好的满足设计需求 [4]。

3 岸桥结构切割放样

3.1岸桥的切割放样工艺分析

金属切割是绝大部分金属加工的必要过程，比如板材加工时需要将钢板分割成各部分，对于岸桥则需要切割槽钢，角钢等型材。火焰切割、线切割是两种常见的切割方式，两种方式在实际运用中具备不同的优势。相对来讲，在应用范围上火焰切割应用更为广泛，适用板材上主要是6-200mm板材，而且红颜切割造价相对较低，所以，所耗成本很小，但是其不足之处也很明显;例如在切割时，需要较长时间预热，穿孔所需时间较长，切割的速度十分缓慢，并且由于火焰的高热，会使钢材变形，尤其当钢材是薄板一类，所以切割的精度很低。由于岸桥所使用的材料多为板材类槽钢，角钢等，其厚度往往不高，所以火焰切割并不适用于对于岸桥制造的金属切割。线切割相对于传统的切割加工方式更为特殊，不能简单的将其与传统的加工方式混为一谈，由于其直接利用电能属性，所以优势更加明显 [1]：

（1）受机械材料的硬度和刚度的局限性影响有限，金属切削力的阻挡作用不大，可以加工大多数的硬质材料，只要满足一定的电力要求即可。

（2）相对传统的刀具加工，加工的精度也比较高，而且对电极丝的损耗程度影响较小。

（3）不会造成太多的缺缝，对于材料的损伤较小。

（4）对于线切割而言，如果对材料直接进行加工，可能加工的情况并不会特别理想，如果在加工之前进行热处理，对毛坯处处理化，最终线切割的质量将会大大增加。

（5）线切割还有一个大优点就是可以采用编程大大缩小普通车床加工所需的时间，并且可以实现参数灵活化，节省人力资源。

3.2 槽钢放样工艺分析

针对槽钢的型材放样工艺作为研究实例，目前传统槽钢的放样过程较为统一，主要分为下列几个过程。

连铸—开坯扎制-切头—冷却—矫直—编组—定尺锯切（不合格品剔除）。槽钢在岸桥的制造中属于主要的用钢类型，数控放样过程中需要特别关注下料的截面情况，这一点对后续的焊接工艺有十分重要的影响，如果在剪切断口处存在较多的质量问题，诸如，毛刺，撕裂等缺陷的时候，就会使得槽钢存在较多的焊接缝隙。

在型材结构上以槽钢最为常见，槽钢成品孔型决定了槽钢剪刃的设计（详见图1、图2）。这种设计很大程程度上可以满足加工要求，實践操作中同时存在着明显的问题，主要有以下几个方面：

第一点就是槽钢的两端部同其他部分比较时，尺寸更大一下，这就会造成刃口更容易磨损，最终会使得槽钢端部存在较大的空隙，在实际使用当中无法完美的配合，甚至存在应力集中的现象，而致使材料断裂。

第二点就是槽钢的中下段部分和中间部分相比较而言，因为受到角度因素的影响，一旦剪切刃口发生磨损后，会使得剪切的大小发生变化，使得原本在末端应该由剪断完成，最后确实直接变成撕裂扯断。极为容易产生毛刺等情况。

第三点就是要保证上刃口和下刃口的倾斜角度要和槽钢的成品孔截面相同，这样才能保证在放料剪切的时候刃口的形状与目标形状相同从根本上杜绝毛刺，撕裂不均匀现象的产生。

放样的质量的好坏与否也和剪刃的安装使用方法也有直接的关系如果出现上刃口和下刃口不一致，安装不紧凑也会形成一定的缝隙问题，在实际应用中发现，当剪刃的间隙超过0.4mm的时候，毛刺问题最易发生，尤其是在剪刃间隙大于0.6ram时。

图3、图4剪刃的设计可以有效规避目前所存在的问题。具体的设计是调整上剪刃宽度，将宽度由目前的100mm缩减为99mm;与此同时，缩减下剪刃两角部圆弧尺寸，将R8ram缩减为R7mm。另外，上调下剪刃上边宽度，在79mm基础上增加1mm，下调下边宽度，在97mm的基础上下调3mm，将槽钢的成品倾角调整大于下刃口的倾斜角度。

4岸桥放样加工中线切割技术的编程案例

4.1 图形编程

关于线切割的编程会根据不同的加工需求来确定，现在拟通过一个简单的编程实例初步介绍线切割的编程样式。利用gettfiled（）函数建立起专有的文件扩展名，即一个NC文件，建立文件名是整个线切割程序的首要环节，第二个环节就是对零件进行定义，另外的一个编程函数ssget（）函数此时得以运用，参照工件的加工顺序和工艺要求，根据线性选择 “Line”和“Arc”两种类型。

最终会有一步关于零部件实体的综合选择，通过选择是直线或者圆弧来进行初步的线性提取，并且可以通过分析计算，进一步得出诸如”B XX BYY的字符串识别，并逐个调入到NC文件中，随着识别的逐步深入，NC文件逐渐增多，最终直到整个实体文件的特征别识别完为止 [6][7]。

随着岸桥岸桥起重机应用范围和应用深度的逐步扩展，对岸桥起重机的整体质量和工作要求也越来越高，尤其是其精度的要求，这就迫切要求我们寻求新的工艺方式，以提升岸桥生产的整体生产效率和工艺水平，以是实现质量、效益、精度的同步提升。

本文通过对数控线切割放样的初步研究，认为数控放样相对于传统的放样方式能大幅度提高放样的性能水平以及加工效率，对岸桥起重机的型材预制研究创新具有积极意义。

参考文献：

[1] 岸边集装箱起重机的现状与未来市场的发展趋势. 李忠东

[2] 严旭东.港口集装箱装卸和岸边集装箱起重机的发展前景[A].上海物流工程学会2003论文集[C]，2003：4

[3] 中华人民共和国建设部.GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规[S].北京：中国计划出版社，2001.蒋国仁主编.

[4]岸边集装箱起重机湖北：湖北科学技术出版社.2001.11

作者简介：袁美，男，1989年4月生，湖北人，上海振华重工长兴分公司助理工程师，研究方向：机械放样，机械制造。

危海荣，女，1986年4月生，湖北人，上海振华重工长兴分公司助理工程师，研究方向：机械放样，机械制造。