一種電纜隧道弧形支架一體化加工成型方法與流程

2023-06-08 14:45:17 2

本發明屬於機械加工領域，尤其涉及一種用於弧形電纜隧道支架上多個固定通孔的加工成型方法。

背景技術：

隨著地鐵交通系統或越江隧道工程的越來越普及，地下隧道施工技術日益普及。

在地下隧道施工過程中，在隧道兩側多同步設置各種電纜通道。

在電纜通道中普遍設置有多個縱向支架，在縱向支架上再設置各種橫向託臂，用於承載各種動力或控制電纜，這些縱向支架普遍採用弧形縱向支架結構，以便充分利用空間。

為了固定橫向託臂，在縱向支架上需要打數量不等的固定通孔，以便穿過固定螺栓，將橫向託臂固定在縱向支架上。

為了減少現場製作和加工工作量，縱向支架上的固定通孔多在加工廠即預先鑽好，這樣縱向支架被運至施工現場後，只需要與緊固螺絲、橫向託臂組合安裝後，即可完成現場安裝工作。

常規的弧形縱向支架製作工藝，是先在處於原始直線型材狀態的縱向支架上，按照預定的間距，採用鑽床或衝床打孔，形成所需要的固定通孔，然後再對處於原始直線型材狀態(簡稱為直材)的縱向支架進行整體彎曲，最後達到需要的弧度，生產出設計符合要求的弧形縱向支架。

上述加工工藝過程中，由於是在縱向支架的直材狀態下進行鑽孔或衝孔加工，再將縱向支架進行整體彎曲，則彎曲加工工藝完成後，各個固定通孔的孔型和固定通孔之間的孔間距會發生變化，給現場組裝工作帶來困難。

同時，由於縱向支架直材的鑽孔或衝孔加工需要分多次進行，每次縱向支架直材在鑽床或衝床上的移動，均會產生一定的測量誤差，由於一根縱向支架上會有幾十個固定通孔，則累計加工後的測量誤差較大。

上述的現有加工工藝存在較多的不足，一是直材在鑽孔或衝孔加工過程中需要移位的次數多，費時費力，二是固定通孔的定位偏差(或稱測量誤差)累計較大，直接影響到弧形縱向支架的製作質量和加工精度；同時，由於彎曲加工過程中開孔處存在局部變形，造成型材的局部增厚，帶來固定通孔的孔型變化，也給現場組裝工作帶來不利影響，嚴重時甚至會影響現場組裝施工進度，對整體工程的進度造成嚴重影響。

如何在現有機加工設備的條件下，減少在鑽孔或衝孔加工過程中直材上多個固定通孔的定位偏差和累計誤差，提高加工效率，減少彎曲加工工藝對固定通孔孔型的影響，提高弧形縱向支架的製作質量和加工精度，降低加工成本，縮短加工周期，提高加工工作效率，是實際工作中急需解決的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種電纜隧道弧形支架一體化加工成型方法，其在已知縱向支架直材長度及固定通孔相關參數的前提下，充分考慮到彎曲工藝對孔間距和孔型變化的影響，採用一體化加工成型工藝，對縱向支架的直材進行固定通孔的預製加工，然後再進行直材的彎曲加工，確保了彎曲狀態下縱向支架上各個固定通孔的定位精度，避免了縱向支架在多次開孔過程中因支架多次移動而產生的定位偏差和累計誤差，可有效降低加工成本，提高加工效率和加工精度。

本發明的技術方案是：提供一種電纜隧道弧形支架一體化加工成型方法，包括在縱向支架上開設固定通孔，其特徵是：

通過有限元建模，分析不同牌號型材不同折彎方向、不同折彎力度等因素對預先批量化成型的加工孔的受到折彎應力而發生的應力變化最終產生永久變形的規律；

在已知縱向支架直材的總長度、彎曲圓弧的半徑、兩相鄰固定通孔的孔中心距的前提下；

確定與單根縱向支架直材的總長度所對應的彎曲弧長及補償尺寸；

計算指定弧長所對應的圓心角；

計算得到兩個固定通孔孔心處應變為補償量與下料尺寸的比值；

計算固定通孔的孔直徑沿圓周方向的補償尺寸；

按照上述計算結果，對處於直材狀態的縱向支架坯料進行固定通孔的機械開孔預加工；

按照設計要求的弧度或曲率，對開好所有固定通孔的縱向支架直材坯料進行彎曲，獲得既符合設計彎曲弧度，直材彎曲加工後所有固定通孔的孔徑、相鄰兩孔中心距均符合設計要求的弧形縱向支架產品。

進一步的。所述的電纜隧道弧形支架一體化加工成型方法，通過前期設定好尺寸、排列間距等參數後，先批量預留加工孔，後折彎一體成型，實現弧形支架的批量化加工和生產。

具體的，在進行縱向支架的彎曲之前，經過機械開孔預加工的固定通孔孔型為長孔、橢圓孔或矩形孔。

進一度，對於總長度為3米的縱向支架，所述的指定弧長為50毫米。

更進一步的，將前述已知長度的縱向支架的計算結果，按照計算指定弧長對應的圓心角，可以得到其他規格產品圓心角與已知長度縱向支架產品的圓心角比值，進而可計算得到其它規格的相應應變值，進一步得到其他規格產品孔心距補償量。

與現有技術比較，本發明的優點是：

本發明的技術方案，通過有限元建模，分析不同牌號型材不同折彎方向、不同折彎力度等因素，針對預先批量化成型的加工孔的受到折彎應力而發生的應力變化最終產生永久變形的規律，研發了一種通過前期設定好尺寸、排列間距等參數後，先批量預留加工孔後折彎一體成型的弧形支架批量化加工成型方法。

其確保了彎曲狀態下縱向支架上各個固定通孔的定位精度，避免了縱向支架在多次開孔過程中因支架多次移動而產生的定位偏差和累計誤差，可有效降低加工成本，提高加工效率和加工精度。

附圖說明

圖1是本發明弧形縱向支架的結構示意圖。

圖中1為弧形縱向支架，2為固定通孔。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

圖1中，已經彎曲好的弧形縱向支架1上，設置有多個固定通孔2。

以3m長度的支架為例，通過下列計算過程，來說明本申請的技術方案。

1、孔心距計算：

根據已有3m規格產品(角鋼截面尺寸100mmX100mmX8mm)相關數據可知，外徑3m條件下，產品2孔中心距(弧長)補償尺寸為1.4mm。另計算50mm弧長所對應圓心角A(弧度)為

其中l為弧長50mm，R為3m產品對應半徑1435mm。計算可得A為0.03484。以此類推可得3種規格產品50mm弧長對應的圓心角A如表1所示。若以3m產品為基準，可得其他規格產品圓心角與3m產品圓心角比值，如表1所示。

表1圓心角

考慮到產品材料的變形與彎曲角度相關，根據3m產品補償尺寸1.4mm可計算得到孔心處應變為補償量與下料尺寸的比值為0.02724，根據表1比值可計算得到其它規格的相應應變值，進一步得到其他規格產品孔心距補償量，如表2所示。

表2坯料孔心距計算

2、孔尺寸計算：

同樣，根據已有3m規格產品(角鋼截面尺寸100mmX100mmX8mm)相關數據可知，外徑3m條件下，產品孔直徑沿圓周方向的補償尺寸為1.6mm。類似地，與孔心距計算相同思路，考慮到產品材料的變形與彎曲角度相關，根據3m產品補償尺寸可計算得到其他規格產品孔尺寸補償量，如表3所示。

表3坯料孔直徑計算

表3中孔直徑沿圓弧法向補償量此處均為0是考慮到結合已有實際數據推斷，法向補償量十分微小，結合實際產品公差可以忽略，故法向不做補償。另孔徑的壓縮量與孔心距存在差異是由於變形中孔局部的變形存在局部增厚，不同於孔心距間的壓縮變形所致。

由於本發明採用了通過前期設定好尺寸、排列間距等參數後，先批量預留加工孔後折彎一體成型的弧形支架批量化加工成型方法，避免和解決了現有縱向支架「先開孔、後彎曲」加工工藝中「固定通孔的孔型變化」問題和各個固定通孔之間定位間距的彎曲變形問題；其加工效率高，幾乎沒有定位誤差，確保了彎曲狀態下縱向支架上各個固定通孔的定位精度，該技術方案完全採用現有加工設備，無需增加新的設備投入，實施成本低，產品質量好，加工精度高，在施工現場也可實施，極大地便利了弧形縱向支架的生產和加工。

本發明可廣泛用於電纜隧道弧形支架的加工領域。