CN114268188B - 大型波纹管总装方法 - Google Patents

Abstract

大型波纹管总装方法，使用多个水平检测工具辅助波纹管的总装，水平检测工具具有一个可在垂直方向上变换位置的支撑平板，支撑平板的下端面为检测端面，上端面为支撑端面，支撑平板下方固定位置设有激光距离传感器，通过水平检测工具在总装过程中记录A端波纹管的重力变化，并辅助保持中间接管、B端波纹管的水平高度，完成波纹管的总装。本发明方法在波纹管总装中对波纹管各部件的高度具有精细控制，保证了大型波纹管总装后的尺寸精度。

Description

大型波纹管总装方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及大型波纹管的总装，为一种大型波纹管总装方法。

背景技术

对于大口径矩形波纹管的总体装配来说，由于尺寸大，部件重，无法像小型波纹管部件总装一样便于调节装配的误差，当总装部件要求接口形位公差以及整体尺寸公差时，需要有专门的工具和特殊的总装过程方法来有效的控制各个部件的对装，同时保证安装的过程满足厂区安全规定。

目前没有现成的专用工具用于总装大口径的复式方波(口径达到4米*4米左右，总高度约1.5米，重量接近3吨)，总体平行度要求2mm，总装长度公差要求±6mm。

现有总装工艺流程如下：

1.将A段波纹管放于橡胶地面上，使用行车将A段接管法兰吊装到A段波纹管上，直接放下，然后焊接；

2.将A段翻转，使用行车将中间接管吊装至A段波纹管另一侧落下，如果中间接管较重，使用行车直接吊着中间接管进行焊接；

3.将B端波纹管使用行车吊起落入中间接管另一侧，直接放下进行焊接；

4.将B端接管法兰使用行车吊起落到B端波纹管另一侧，直接放下进行焊接，完成整个总装流程。

此工艺过程，全程没有控制平行度，没有控制总装尺寸，很难达到图纸要求，并且，整个过程仅仅使用行车工具，没有其他专用的工具参与，更难进行尺寸的控制，且行车仅仅是吊装转运工具，根据安全规定是不可以当成总装焊接时的工具来使用，存在安全操作隐患。

发明内容

本发明要解决的问题是：对于大口径波纹管的总装，现有技术没有工艺控制，波纹管总装过程存在安全隐患，总装精度无法保证。

本发明的技术方案为：大型波纹管总装方法，所述大型波纹管指口径超过3.5米，或者总重量超过3吨的复式波纹管结构，使用多个水平检测工具辅助波纹管的总装，水平检测工具具有一个可在垂直方向上变换位置的支撑平板，支撑平板的下端面为检测端面，上端面为支撑端面，支撑平板下方固定位置设有激光距离传感器，波纹管的总装包括以下步骤：

1)测量B端接口法兰的高度尺寸，与设计图纸比较，记录最大偏差值为机加工尺寸误差E1；

2)在水平台上将A端接口法兰和A端波纹管焊接在一起；

3)以A端接口法兰为底，将A端接口法兰置于水平面上；

4)选取A端波纹管的最上部波纹的波侧端面为重力检测端面，使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，记录此时激光距离传感器的数据，标记为第一重力距离X；

5)再将中间接管吊装到A端波纹管上，自由放置后，再次使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，检测重力检测端面的距离，记为第二重力距离Y；

6)吊起中间接管，使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，将中间接管放置到多个水平检测工具支撑平板形成的支撑上；

7)调节水平检测工具的支撑平板的位置，设此时激光距离传感器的读数为支撑距离，支撑距离按照此公式计算：支撑距离＝M+E3＝M+(E-E1)/2，其中M为理论名义设计尺寸，即理想状态下水平面到中间接管下端面的尺寸，E是波纹管总装要求满足的公差，E3是平均分配给A端波纹管的公差，保证各水平检测工具的激光距离传感器显示的支撑距离相对误差在1mm内；

8)焊接中间接管和A端波纹管；

9)吊装B端波纹管至中间接管上，直接焊接；

10)使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，支撑B端接口法兰，此时多个水平检测工具支撑平板的位置高度为B端接口法兰的名义设计高度Z，即设计图纸中水平面到B端接管法兰下端面的理想设计尺寸高度；

11)调节各水平检测工具支撑平板的位置，使得激光距离传感器数值为M’+E2＝M’+(E-E1)，M’＝Z-|X-Y|，各水平检测工具的激光距离传感器相对偏差不超过图纸规定的平行度要求；

12)焊接B端接口法兰到B端波纹管，完成总装。

本发明针对大口径的矩形波纹管总装提出可过程控制的工艺方案，并设计专用的工具，手动/自动进行对装调整，在保证总装之后的产品满足产品图纸的尺寸和形位公差要求的前提下，提高过程安全性。

本发明具有以下有益效果：

1、波纹管在整个装配过程中完全可控尺寸误差，本发明方法在总装过程中充分考虑了大型零部件的重力影响，结合工艺过程和图纸设计，设计了对不同零部件的高度调整，M是理想的设计尺寸，E2，E3是根据公差分配方案将总体公差要求分配到各个部件装配时控制的数值，当E2和E3可以控制在所计算的数值范围之后，总体的图纸要求的E公差就能够被满足；

2、充分考虑重型接管自身重力对于波纹管的压缩影响，方便通过预计算补偿阶段误差；

3、高精度控制端部接口平面相对平行度误差；

4、有效控制最终产品的高度尺寸误差。

附图说明

图1为复式矩形波纹管的各部分结构示意图。

图2为本发明预计算误差的示意图。

图3为本发明水平检测工具结构示意图。

图4为本发明水平检测工具检测A端波纹管重力距离X的示意图。

图5为本发明水平检测工具调节B端接口法兰位置的示意图。

图6为本发明总装示意图。

具体实施方式

本发明针对口径超过3.5米，或者总重量超过3吨的复式波纹管结构，这些波纹管已经无法用肉眼观察距离或者必须借助行车等吊装工具才能移动的部件。

下面通过一个实施例来说明本发明提供的大型波纹管总装方法，以对一个矩形复式波纹管的总装来进行说明，该实施例中，矩形复式波纹管口径达到4米*4米左右，总高度约1.5米，重量接近3吨，总体平行度要求2mm，总装长度公差要求±6mm。

本发明为了波纹管总装的精确控制，设计了一种专用工具，如图3所示，平检测工具包括传动螺杆、伸缩螺母、垂直导向柱、支撑平板、激光距离传感器、三相交流电机、蜗杆减速器及蜗杆传动箱，伸缩螺母套接在传动螺杆和垂直导向柱上，支撑平板固定在伸缩螺母上，支撑平板的下端面为检测端面，上端面为支撑端面，支撑平板下方固定位置设置激光距离传感器，三相交流电机通过蜗杆减速器和蜗杆传动箱驱动传动螺杆，伸缩螺母随传动螺杆的转动上下移动，带动支撑平板在垂直方向上变换位置。

本实施例使用4个水平检测工具辅助波纹管的总装，单个工具担负着高度数值型的精细控制，4个组合在一起是为了控制平面水平平齐。如图1所示，复式波纹管包括A端接口法兰、A端波纹管、中间接管、B端波纹管和B端接口法兰，总装包括以下步骤。

1)测量B端接口法兰的高度尺寸，与设计图纸比较，记录最大偏差值为机加工尺寸误差E1。

2)在水平台上将A端接口法兰和A端波纹管焊接在一起。

3)以A端接口法兰为底，将A端接口法兰置于水平面上；优选将A端接口法兰置于一组辅助支撑台上，所述辅助支撑台高度一致，形成支撑A端接口法兰的水平面。水平检测工具的激光距离传感器与A端接口法兰所处水平面高度相同。

4)选取A端波纹管的最上部波纹的波侧端面为重力检测端面，如图1和图4所示，使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，记录此时激光距离传感器的数据，标记为第一重力距离X。

5)再将中间接管吊装到A端波纹管上，自由放置后，再次使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，检测重力检测端面的距离，记为第二重力距离Y，如图4所示。

步骤4)5)使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，包括两种方式：移动支撑平板使检测端面与重力检测端面贴合，或者将支撑平板移动到A端波纹管的最上部波纹的波侧，使用水平尺检测端面与重力检测端面是否平齐。

6)吊起中间接管，使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，将中间接管放置到多个水平检测工具支撑平板形成的支撑上。

7)调节水平检测工具的支撑平板的位置，设此时激光距离传感器的读数为支撑距离，支撑距离按照此公式计算：支撑距离＝M+E3＝M+(E-E1)/2，其中M为理论名义设计尺寸，即理想状态下水平面到中间接管下端面的尺寸，E是波纹管总装要求满足的公差，E3是平均分配给A端波纹管的公差，保证各水平检测工具的激光距离传感器显示的支撑距离相对误差在1mm内。

8)焊接中间接管和A端波纹管。

9)吊装B端波纹管至中间接管上，直接焊接。

10)使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，支撑B端接口法兰，如图5所示，此时多个水平检测工具支撑平板的位置高度为B端接口法兰的名义设计高度Z，即设计图纸中水平面到B端接管法兰下端面的理想设计尺寸高度。

11)调节各水平检测工具支撑平板的位置，使得激光距离传感器数值为M’+E2＝M’+(E-E1)，M’＝Z-|X-Y|，各水平检测工具的激光距离传感器相对偏差不超过图纸规定的平行度要求。

12)焊接B端接口法兰到B端波纹管，完成总装，如图6所示。

本发明方法中，水平检测工具除了保持在焊接时的水平外，更重要的是通过先期计算确定A端波纹管和B端波纹管的公差分配，以求达到产品要求的最终高度偏差满足要求。进行步骤4)5)两个步骤的主要目的是由于中间接管重量很大，直接放置在A端波纹管上会导致A端波纹管被压缩，从而导致最终的总装高度在公差的分配上不均匀，因此在步骤4),5)中先检测出这个压缩量，而后均匀分配理论公差进行调节，这也是为什么公式中有除以2这个操作，在调节的时候此时中间接管的重力由水平检测工具的支撑平板承受，并不是直接落在A波纹管上。理论上X的值会大于Y值，而两者的差值是中间接管重力带来的影响，在进行步骤11)时，计算M’，M’等于图纸上理想的B端接管法兰下端面到水平面的距离减去这个差值，即将重力对总装精度的影响考虑到工艺中，通过水平检测工具重新调整高度，减少总装中重力带来的误差。在公差分析中，当总体高度公差被限定之后，各个配合部件之间如何分配公差是一般采用均值做法，在本发明中，总体公差要求是E，那么分配到A端波纹管和B端波纹管的公差是多少是需要先期计算好，由于中间接管很重，当开始B端波纹管的装配时，A端波纹管已经被压缩，所以需要把A端波纹管由于中间接管重力影响的数据先期获得，并在控制最终B端接管法兰的装配位置时用上改数据，只有这样，最终产品在水平放置的时候其总高度实际上＝图纸设计高度-重力压缩量，但一旦产品竖起来之后，重力压缩消失，产品的最终高度(此时应该叫长度)就满足了真正的产品设计要求。这就是本发明所说的预计算，其示意图如图2所示。

本发明不仅适用大口径的矩形波纹管，对于大口径的圆形波纹管和非复式波纹管件均具有指导意义。

Claims (7)

1.大型波纹管总装方法，所述大型波纹管指口径超过3.5米，或者总重量超过3吨的复式波纹管结构，其特征是使用多个水平检测工具辅助波纹管的总装，水平检测工具具有一个可在垂直方向上变换位置的支撑平板，支撑平板的下端面为检测端面，上端面为支撑端面，支撑平板下方固定位置设有激光距离传感器，波纹管的总装包括以下步骤：

1)测量B端接口法兰的高度尺寸，与设计图纸比较，记录最大偏差值为机加工尺寸误差E1；

2)在水平台上将A端接口法兰和A端波纹管焊接在一起；

3)以A端接口法兰为底，将A端接口法兰置于水平面上；

4)选取A端波纹管的最上部波纹的波侧端面为重力检测端面，使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，记录此时激光距离传感器的数据，标记为第一重力距离X；

5)再将中间接管吊装到A端波纹管上，自由放置后，再次使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，检测重力检测端面的距离，记为第二重力距离Y；

6)吊起中间接管，使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，将中间接管放置到多个水平检测工具支撑平板形成的支撑上；

7)调节水平检测工具的支撑平板的位置，设此时激光距离传感器的读数为支撑距离，支撑距离按照此公式计算：支撑距离＝M+E3＝M+(E-E1)/2，其中M为理论名义设计尺寸，即理想状态下水平面到中间接管下端面的尺寸，E是波纹管总装要求满足的公差，E3是平均分配给A端波纹管的公差，保证各水平检测工具的激光距离传感器显示的支撑距离相对误差在1mm内；

8)焊接中间接管和A端波纹管；

9)吊装B端波纹管至中间接管上，直接焊接；

10)使用多个水平检测工具的支撑平板作为支撑点，支撑B端接口法兰，此时多个水平检测工具支撑平板的位置高度为B端接口法兰的名义设计高度Z，即设计图纸中水平面到B端接管法兰下端面的理想设计尺寸高度；

11)调节各水平检测工具支撑平板的位置，使得激光距离传感器数值为M’+E2＝M’+(E-E1)，M’＝Z-|X-Y|，各水平检测工具的激光距离传感器相对偏差不超过图纸规定的平行度要求；

12)焊接B端接口法兰到B端波纹管，完成总装。

2.根据权利要求1所述的大型波纹管总装方法，其特征是在总装过程中，水平检测工具的激光距离传感器与A端接口法兰所处水平面高度相同。

3.根据权利要求2所述的大型波纹管总装方法，其特征是步骤3)中，将A端接口法兰置于一组辅助支撑台上，所述辅助支撑台高度一致，形成支撑A端接口法兰的水平面。

4.根据权利要求1所述的大型波纹管总装方法，其特征是水平检测工具包括传动螺杆、伸缩螺母、垂直导向柱、支撑平板、激光距离传感器、三相交流电机、蜗杆减速器及蜗杆传动箱，伸缩螺母套接在传动螺杆和垂直导向柱上，支撑平板固定在伸缩螺母上，支撑平板的下端面为检测端面，上端面为支撑端面，支撑平板下方固定位置设置激光距离传感器，三相交流电机通过蜗杆减速器和蜗杆传动箱驱动传动螺杆，伸缩螺母随传动螺杆的转动上下移动，带动支撑平板在垂直方向上变换位置。

5.根据权利要求4所述的大型波纹管总装方法，其特征是当对水平检测工具的支撑平板位置进行粗调时由三相交流电机自动控制，当需要细调时由人手动点动式控制。

6.根据权利要求1所述的大型波纹管总装方法，其特征是步骤4)5)使水平检测工具的检测端面对齐重力检测端面，包括两种方式：移动支撑平板使检测端面与重力检测端面贴合，或者将支撑平板移动到A端波纹管的最上部波纹的波侧，使用水平尺检测端面与重力检测端面是否平齐。

7.根据权利要求1所述的大型波纹管总装方法，其特征是使用4个水平检测工具围绕波纹管部件进行距离检测和支撑。