钢结构制作安装工艺.ppt
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1、第第9 9章章 钢构制作安装钢构制作安装工艺工艺摘要本章本章主要介绍钢结构制造的各个工艺流程,其中包括主要介绍钢结构制造的各个工艺流程,其中包括详图绘制、备料、加工准备及放样、矫正、切割、详图绘制、备料、加工准备及放样、矫正、切割、制孔弯形、端部及剖口加工、装配、焊接等各道制孔弯形、端部及剖口加工、装配、焊接等各道 加加工工序,和涂装、运输等环节。工工序,和涂装、运输等环节。最后简要介绍钢结构安装和设计中应注意的一些问题最后简要介绍钢结构安装和设计中应注意的一些问题钢钢结结构构是是由由多多种种规规格格尺尺寸寸的的钢钢板板、型型钢钢等等钢钢材材,按按设设计计要要求求栽栽剪剪加加工工成成众众多多的
2、的零零件件,经经过过组组装装、连连接接、校校正正、涂涂漆漆等等工工序序后后制制成成成成品品,然然后后再再运运到到施施工工现现场场安安装装建建成成的的,随随着着科科技技进进步步和和工工业业发发展展,制制造造工工艺艺和和加加工工设设备备也也不不断断改改进、更新。进、更新。1 概述概述一、钢结构的发展历程一、钢结构的发展历程随随着着科科技技进进步步和和工工业业发发展展制制造造工工艺艺和和加加工工设设备备也也不不断断改改进、更新,主要包括以下几个方面:进、更新,主要包括以下几个方面:(一)连接方法(一)连接方法它它经经历历了了销销接接、栓栓接接、铆铆接接、焊焊接接和和栓栓接接与与焊焊接接联联合合使使用
3、的几个历程。用的几个历程。目目前前国国内内外外绝绝大大多多数数连连接接方方法法采采用用焊焊接接和和栓栓接接与与焊焊接接联联合合使用两种。使用两种。后后者者是是在在工工厂厂制制造造结结构构杆杆件件或或单单元元采采用用焊焊接接,而而在在工工地地进进行行整整体体拼拼装装的的节节点点连连接接采采用用高高强强螺螺栓栓。加加工工工工艺艺及及质质量量保保证证中中采采用用了了高高新新技技术术,在在各各工工序序中中采采用用了了程程控控自自动动机机具具,大大加速了制造过程,保证了产品质量及提高了生产效率。大大加速了制造过程,保证了产品质量及提高了生产效率。(二)从生产结构的类型来看(二)从生产结构的类型来看从中小
4、跨度的平面结构发展到大跨空间结构及超高层钢从中小跨度的平面结构发展到大跨空间结构及超高层钢结构等。结构等。(三)从加工材料来看(三)从加工材料来看由角钢、槽钢、工字钢等品种扩展到圆钢管、方钢管、宽由角钢、槽钢、工字钢等品种扩展到圆钢管、方钢管、宽翼缘翼缘H型钢、型钢、T型钢及冷轧薄壁型钢等多种类型。型钢及冷轧薄壁型钢等多种类型。因此,对制造工艺的加工方法、精度和加工能力等都不断因此,对制造工艺的加工方法、精度和加工能力等都不断提出新的要求。提出新的要求。二、钢结构生产部门的组成二、钢结构生产部门的组成由由于于钢钢结结构构生生产产过过程程中中所所加加工工对对象象的的材材质质、自自重重、精精度度、
5、质质量量等等特特点点,其其原原材材料料、零零部部件件、半半成成品品以以及及成成品品的的加加工工、组组拼拼、移移位位和和运运送送等等工工序序全全需需凭凭借借专专用用的的机机具具及及设设备备来来完完成成,所所以以要要设设立立专专业业化化的的钢钢结结构构制制造造工工厂厂进进行行工工业业化化生生产产。工厂的生产部门由:工厂的生产部门由:1、原料库;、原料库;2、放样车间;、放样车间;3、机加工车间;、机加工车间;4、焊接车间;、焊接车间;5、喷涂车间;、喷涂车间;6、成品库;、成品库;7、设计及质量检查部门。、设计及质量检查部门。目目前前我我国国大大型型钢钢结结构构制制造造厂厂的的生生产产工工艺艺已已
6、基基本本实实现现了了机机械械化化,有有些些工工序序正正向向半半自自动动化化和和全全自自动动化化过过渡渡。新新技技术术、新新工工艺艺、新新材材料料、新新结结构构的的不不断断开开发发和和应应用用将将使使钢钢结结构构制制造工厂向全自动化和工业化批量生产的方向发展。造工厂向全自动化和工业化批量生产的方向发展。2 图纸深化图纸深化详图绘制详图绘制一、什么叫图纸深化一、什么叫图纸深化(或图纸转化设计、钢结构二次设计、钢结构转化设计)(或图纸转化设计、钢结构二次设计、钢结构转化设计)这这是是经经过过初初步步设设计计、技技术术设设计计(由由设设计计部部门门的的施施工工图图)以以后后,将将结结构构物物转转化化为
7、为用用详详图图表表达达的的工工序序,一一般般详详图图是是由由钢结构加工厂负责绘制的(而不是由设计单位)。钢结构加工厂负责绘制的(而不是由设计单位)。二、为什么图纸转化设计要由钢结构加工厂负责完成?二、为什么图纸转化设计要由钢结构加工厂负责完成?其其原原因因主主要要是是绘绘图图工工作作量量大大,又又必必须须结结合合工工厂厂的的具具体体加加工工条条件件和和操操作作惯惯例例进进行行,从从而而达达到到较较好好的的工工艺艺可可行行性性,便便于采用先进技术,提高经济效益。于采用先进技术,提高经济效益。三、图纸转化设计的依据三、图纸转化设计的依据详图的绘制必须依据详图的绘制必须依据1、由设计部门完成的设计图
8、(技术设计);由设计部门完成的设计图(技术设计);2、设计图所规定的技术条件;、设计图所规定的技术条件;3、相关的规范、标准;、相关的规范、标准;4、详图必须经过原设计单位审批通过之后才能施工。、详图必须经过原设计单位审批通过之后才能施工。四、图纸转化设计的内容四、图纸转化设计的内容详详图图内内容容包包括括:目目录录、说说明明书书、构构件件明明细细表表、钢钢材材表表、螺螺栓栓表表、布布置置图图、立立面面图图、剖剖面面图图、节节点点大大样样、构构件件详详图图等。等。为为了了满满足足市市场场快快速速多多变变的的要要求求,使使用用计计算算辅辅助助设设计计绘绘制制详详图图已已成成为为发发展展的的必必然
9、然趋趋势势(强强调调CAD的的能能力力,未未来来就就为岗位)。为岗位)。一、采购的内容一、采购的内容包包括括钢钢材材(型型钢钢、钢钢板板等等)、焊焊接接材材料料、螺螺栓栓(普普通通螺螺栓、高强螺栓)等。栓、高强螺栓)等。二、钢材的采购要求二、钢材的采购要求(一一)钢钢材材的的采采购购必必须须遵遵照照合合同同上上技技术术条条件件的的规规定定,按按材料规格型号、牌号及附加条件进行选购。材料规格型号、牌号及附加条件进行选购。主主要要材材料料必必须须具具有有合合格格证证书书和和试试验验报报告告,必必要要时时还还应应进进行复验。行复验。(二二)为为了了减减少少钢钢材材的的损损耗耗,应应根根据据用用料料尺
10、尺寸寸选选取取配配适适用的材料订货尺寸。用的材料订货尺寸。3 材料采购和管理材料采购和管理三、钢材的管理三、钢材的管理(一一)钢钢材材必必须须通通过过检检验验符符合合要要求求后后才才能能办办理理入入库库手手续续。钢钢材材的的存存放放和和管管理理必必须须科科学学化化,防防止止错错用用、变变形形、非非正正常常的锈蚀和污染,堆放时间应符合安全要求。的锈蚀和污染,堆放时间应符合安全要求。(二二)焊焊接接材材料料也也应应按按照照技技术术条条件件的的规规定定进进行行准准备备,并并根根据据工工艺艺确确定定的的数数量量采采购购。焊焊接接材材料料必必须须有有合合格格证证书书,包包装装无无破破损损,未未超超使使用
11、用期期限限方方能能验验收收入入库库。焊焊接接材材料料应应堆堆放在相对湿度不超过放在相对湿度不超过60%的通风干燥的库房中。的通风干燥的库房中。(三三)高高强强螺螺栓栓必必须须按按照照技技术术条条件件和和等等级级条条购购。按按照照包包装装上上的的等等级级、批批号号、合合格格证证验验收收,并并按按建建筑筑高高强强度度螺螺栓栓规规程程和和要要求求进进行行复复验验。高高强强度度螺螺栓栓在在保保管管期期间间不不得得打打开开包包装装,更不得污染。更不得污染。每每个个制制造造厂厂都都应应结结合合本本厂厂加加工工设设备备条条件件、工工艺艺流流程程特特点点、技技术术力力量量情情况况对对加加工工任任务务进进行行周
12、周密密的的技技术术准准备备工工作作,形形成成本本企企业业的的技技术术文文件件,作作为为加加工工制制造造过过程程中中的的统统一一依依据据。一一般般情情况况下下,对对每每项项重重大大加加工工任任务务企企业业都都应应编编制制下下列列技技术术文文件:件:一一、加加工工制制造造手手册册(或或称称制制作作要要领领书书),其其主主要要内内容容有:有:1、工程概况;、工程概况;2、遵循的规范和标准;、遵循的规范和标准;3、施工组织、人员结构和质量保证体系;、施工组织、人员结构和质量保证体系;4、主要设备和工艺装备及其布置;、主要设备和工艺装备及其布置;5、材料和连接材料;、材料和连接材料;6、工艺流程;、工艺
13、流程;4 技术准备工作技术准备工作7、主要工艺措施和公差要求;、主要工艺措施和公差要求;8、焊接工艺及工艺评定计划;、焊接工艺及工艺评定计划;9、检查表格等。、检查表格等。二、成品质量保证手册(或称质量保证大纲)二、成品质量保证手册(或称质量保证大纲)1、质量保证体系;、质量保证体系;2、质量要素及控制点,运用的资源;、质量要素及控制点,运用的资源;3、质量保证和质量控制的措施;、质量保证和质量控制的措施;4、检查标准和方法;、检查标准和方法;5、质量表格等。、质量表格等。一、放样一、放样根根据据施施工工图图构构件件和和相相关关节节点点将将1:1的的足足尺尺大大样样放放在在平平台台上上,核核对
14、对各各部部分分的的尺尺寸寸并并按按此此制制作作下下料料、制制孔孔、弯弯形形、组组装、检查等各工序所需用的装、检查等各工序所需用的样板和样杆样板和样杆。计算机的运用已取代了手工足尺放样的过程。使用计计算机的运用已取代了手工足尺放样的过程。使用计算机放样,可直接输入切割、制孔等工序,免除了样板的算机放样,可直接输入切割、制孔等工序,免除了样板的传统制作程序,从而提高了生产效率和制作精度。传统制作程序,从而提高了生产效率和制作精度。二、矫正二、矫正(一)原因(一)原因1、钢钢厂厂提提供供的的材材料料的的尺尺寸寸精精度度和和形形位位公公差差以以及及出出厂厂的的技术条件等一般不能满足结构加工制造的精度要
15、求。技术条件等一般不能满足结构加工制造的精度要求。2、运运输输、保保管管时时会会造造成成材材料料的的变变形形,在在加加工工制制作作过过程程中中,尤尤其其是是切切割割和和焊焊接接工工序序不不可可避避免免地地会会使使构构件件产产生生变变形形,因此常需要对零件或组件进行矫正。因此常需要对零件或组件进行矫正。5 加工工序加工工序1 1、热矫正、热矫正选选用用钢钢材材受受热热后后冷冷却却过过程程中中产产生生的的收收缩缩而而达达到到矫矫正正的的目目的;的;2 2、冷矫正、冷矫正利用机械力使材料产生永久变形而进行矫正;利用机械力使材料产生永久变形而进行矫正;3 3、混合矫正、混合矫正或或是是利利用用加加热热
16、后后强强度度降降低低,易易于于在在定定向向力力作作用用下下产产生生永永久久变变形形,或或是是在在受受力力情情况况下下加加热热使使收收缩缩量量增增大大而而完完成成矫矫正正的目的。的目的。(二)矫正方法(二)矫正方法(三)(三)注意事项注意事项(1 1)加热源:氧)加热源:氧乙炔(或氧乙炔(或氧丙烷);丙烷);(2 2)矫矫正正外外力力:来来自自矫矫直直机机、矫矫正正顶顶直直机机、翼翼缘缘矫矫平平机、压力机、千斤顶以及各种专用胎架;机、压力机、千斤顶以及各种专用胎架;(3 3)热热矫矫正正时时,温温度度不不得得高高于于900900度度,强强度度为为500500N/mmN/mm2 2的的低低合合金金
17、结结构构钢钢只只能能进进行行自自然然冷冷却却(退退火火)以以保保证证原原有有金金属材料的力学性能。属材料的力学性能。(4 4)碳素结构钢在环境温度低于)碳素结构钢在环境温度低于-16-16度、低合金结构钢度、低合金结构钢在环境温度低于在环境温度低于-12-12度时不得进行冷矫正和冷弯曲,以免度时不得进行冷矫正和冷弯曲,以免产生低温冷脆现象,降低钢材冲击韧度。产生低温冷脆现象,降低钢材冲击韧度。三、切割三、切割钢材的切割主要分为气割和机械切割两类。钢材的切割主要分为气割和机械切割两类。(一)(一)气割气割采采用用方方法法主主要要是是氧氧乙乙炔炔(或或氧氧丙丙烷烷、石石油油气气等)焰切割及等离子切
18、割等;等)焰切割及等离子切割等;1、常用的气切割工具和设备有、常用的气切割工具和设备有手手工工切切割割炬炬、半半自自动动气气割割机机、多多头头切切割割机机、靠靠模模切切割割机等;机等;2、先先进进设设备备:已已广广泛泛使使用用的的光光电电追追踪踪切切割割机机、数数控控切切割割机机等等,切切割割精精度度已已达达到到机机床床加加工工水水平平,大大型型多多头头切切割机可拥有割机可拥有38个割炬,效率极高。个割炬,效率极高。(二)(二)机械切割机械切割1、常用切割机有:剪板机、剪冲机、滚剪机等。、常用切割机有:剪板机、剪冲机、滚剪机等。2、锯切设备有:、锯切设备有:(1)弓形锯:采用往复式锯切,效率很
19、低;)弓形锯:采用往复式锯切,效率很低;(2)圆盘锯:)圆盘锯:(3)带锯:)带锯:(4)无齿锯切口毛刺大、噪音大,基本淘汰。)无齿锯切口毛刺大、噪音大,基本淘汰。需需 加以改进,发展成颚加以改进,发展成颚山顎式时刀,大大提高山顎式时刀,大大提高可切割的断面,其底盘可切割的断面,其底盘可回转,能够切割有角可回转,能够切割有角度的端部。度的端部。(一)孔的类型(一)孔的类型1、钢钢结结构构上上的的孔孔洞洞基基本本多多为为螺螺栓栓孔孔,大大都都呈呈圆圆形形,为调整需要也有为调整需要也有长圆形长圆形的。的。2、在采用销轴连接时使用销孔;、在采用销轴连接时使用销孔;3、还还可可能能有有气气孔孔、灌灌浆
20、浆孔孔、手手孔孔、管管道道孔孔等等,部部分分孔洞还可能需要加工出螺纹。孔洞还可能需要加工出螺纹。(二)孔径(二)孔径钢钢结结构构上上用用的的螺螺栓栓孔孔径径一一般般在在1230mm范范围围内内,手手孔、管道孔较大,而人孔可达孔、管道孔较大,而人孔可达400mm直径以上。直径以上。(三)成孔方法(三)成孔方法1、对对于于直直径径为为80mm以以下下的的圆圆孔孔,一一般般采采用用钻钻孔孔,更大的孔则采用切割方法;更大的孔则采用切割方法;2、如如果果长长度度小小于于2倍倍直直径径时时,则则采采用用冲冲孔孔或或钻钻孔孔后后铣成长孔。铣成长孔。四、制孔四、制孔3、螺栓孔一般不采用冲孔,因冲孔边缘有冷作硬
21、化现象、螺栓孔一般不采用冲孔,因冲孔边缘有冷作硬化现象但如采用精密冲孔则可极度大程度减少硬化现象,且可但如采用精密冲孔则可极度大程度减少硬化现象,且可大大提高生产效率。一般情况下,采用冲孔时的板厚不大大提高生产效率。一般情况下,采用冲孔时的板厚不能超过孔直径,能超过孔直径,2mm以下的薄板通常是采用冲孔。以下的薄板通常是采用冲孔。(四)制孔设备(四)制孔设备1、冲床、冲床2、钻床、钻床(1)钻床已从立式钻床)钻床已从立式钻床(2)发展为摇臂钻床)发展为摇臂钻床(3)多轴钻床)多轴钻床(4)万向钻床)万向钻床(5)数控三向多轴钻床)数控三向多轴钻床数控三向多轴钻床生产效率比摇臂钻床提高几十倍,它
22、数控三向多轴钻床生产效率比摇臂钻床提高几十倍,它与锯床形成连动生产线,这是目前钢结构加工机床中的与锯床形成连动生产线,这是目前钢结构加工机床中的发展趋向。发展趋向。在使用单轴钻孔加工时,采用钻模制孔可大大提高钻孔在使用单轴钻孔加工时,采用钻模制孔可大大提高钻孔的精度,其中每一组孔群内的孔间距离精度可控制在的精度,其中每一组孔群内的孔间距离精度可控制在0.3mm以内,甚至还可更小,并可一次进行多块钢板的以内,甚至还可更小,并可一次进行多块钢板的钻孔,提高工效。钻孔,提高工效。如图所示为钢板钻模和角钢钻模。如图所示为钢板钻模和角钢钻模。五、弯形五、弯形钢钢结结构构制制作作中中的的弯弯形形主主要要是
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