本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于弧形電纜隧道支架上多個(gè)固定通孔的加工成型方法。

背景技術(shù)：

隨著地鐵交通系統(tǒng)或越江隧道工程的越來(lái)越普及，地下隧道施工技術(shù)日益普及。

在地下隧道施工過(guò)程中，在隧道兩側(cè)多同步設(shè)置各種電纜通道。

在電纜通道中普遍設(shè)置有多個(gè)縱向支架，在縱向支架上再設(shè)置各種橫向托臂，用于承載各種動(dòng)力或控制電纜，這些縱向支架普遍采用弧形縱向支架結(jié)構(gòu)，以便充分利用空間。

為了固定橫向托臂，在縱向支架上需要打數(shù)量不等的固定通孔，以便穿過(guò)固定螺栓，將橫向托臂固定在縱向支架上。

為了減少現(xiàn)場(chǎng)制作和加工工作量，縱向支架上的固定通孔多在加工廠(chǎng)即預(yù)先鉆好，這樣縱向支架被運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，只需要與緊固螺絲、橫向托臂組合安裝后，即可完成現(xiàn)場(chǎng)安裝工作。

常規(guī)的弧形縱向支架制作工藝，是先在處于原始直線(xiàn)型材狀態(tài)的縱向支架上，按照預(yù)定的間距，采用鉆床或沖床打孔，形成所需要的固定通孔，然后再對(duì)處于原始直線(xiàn)型材狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)為直材)的縱向支架進(jìn)行整體彎曲，最后達(dá)到需要的弧度，生產(chǎn)出設(shè)計(jì)符合要求的弧形縱向支架。

上述加工工藝過(guò)程中，由于是在縱向支架的直材狀態(tài)下進(jìn)行鉆孔或沖孔加工，再將縱向支架進(jìn)行整體彎曲，則彎曲加工工藝完成后，各個(gè)固定通孔的孔型和固定通孔之間的孔間距會(huì)發(fā)生變化，給現(xiàn)場(chǎng)組裝工作帶來(lái)困難。

同時(shí)，由于縱向支架直材的鉆孔或沖孔加工需要分多次進(jìn)行，每次縱向支架直材在鉆床或沖床上的移動(dòng)，均會(huì)產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，由于一根縱向支架上會(huì)有幾十個(gè)固定通孔，則累計(jì)加工后的測(cè)量誤差較大。

上述的現(xiàn)有加工工藝存在較多的不足，一是直材在鉆孔或沖孔加工過(guò)程中需要移位的次數(shù)多，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，二是固定通孔的定位偏差(或稱(chēng)測(cè)量誤差)累計(jì)較大，直接影響到弧形縱向支架的制作質(zhì)量和加工精度；同時(shí)，由于彎曲加工過(guò)程中開(kāi)孔處存在局部變形，造成型材的局部增厚，帶來(lái)固定通孔的孔型變化，也給現(xiàn)場(chǎng)組裝工作帶來(lái)不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懍F(xiàn)場(chǎng)組裝施工進(jìn)度，對(duì)整體工程的進(jìn)度造成嚴(yán)重影響。

如何在現(xiàn)有機(jī)加工設(shè)備的條件下，減少在鉆孔或沖孔加工過(guò)程中直材上多個(gè)固定通孔的定位偏差和累計(jì)誤差，提高加工效率，減少?gòu)澢庸すに噷?duì)固定通孔孔型的影響，提高弧形縱向支架的制作質(zhì)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(shí)際工作中急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)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(zhǎng)度及固定通孔相關(guān)參數(shù)的前提下，充分考慮到彎曲工藝對(duì)孔間距和孔型變化的影響，采用一體化加工成型工藝，對(duì)縱向支架的直材進(jìn)行固定通孔的預(yù)制加工，然后再進(jìn)行直材的彎曲加工，確保了彎曲狀態(tài)下縱向支架上各個(gè)固定通孔的定位精度，避免了縱向支架在多次開(kāi)孔過(guò)程中因支架多次移動(dòng)而產(chǎn)生的定位偏差和累計(jì)誤差，可有效降低加工成本，提高加工效率和加工精度。

本發(fā)明的技術(shù)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(kāi)設(shè)固定通孔，其特征是：

通過(guò)有限元建模，分析不同牌號(hào)型材不同折彎方向、不同折彎力度等因素對(duì)預(yù)先批量化成型的加工孔的受到折彎應(yīng)力而發(fā)生的應(yīng)力變化最終產(chǎn)生永久變形的規(guī)律；

在已知縱向支架直材的總長(zhǎng)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(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的彎曲弧長(zhǎng)及補(bǔ)償尺寸；

計(jì)算指定弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的圓心角；

計(jì)算得到兩個(gè)固定通孔孔心處應(yīng)變?yōu)檠a(bǔ)償量與下料尺寸的比值；

計(jì)算固定通孔的孔直徑沿圓周方向的補(bǔ)償尺寸；

按照上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)處于直材狀態(tài)的縱向支架坯料進(jìn)行固定通孔的機(jī)械開(kāi)孔預(yù)加工；

按照設(shè)計(jì)要求的弧度或曲率，對(duì)開(kāi)好所有固定通孔的縱向支架直材坯料進(jìn)行彎曲，獲得既符合設(shè)計(jì)彎曲弧度，直材彎曲加工后所有固定通孔的孔徑、相鄰兩孔中心距均符合設(shè)計(jì)要求的弧形縱向支架產(chǎn)品。

進(jìn)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(guò)前期設(shè)定好尺寸、排列間距等參數(shù)后，先批量預(yù)留加工孔，后折彎一體成型，實(shí)現(xiàn)弧形支架的批量化加工和生產(chǎn)。

具體的，在進(jìn)行縱向支架的彎曲之前，經(jīng)過(guò)機(jī)械開(kāi)孔預(yù)加工的固定通孔孔型為長(zhǎng)孔、橢圓孔或矩形孔。

進(jìn)一度，對(duì)于總長(zhǎng)度為3米的縱向支架，所述的指定弧長(zhǎng)為50毫米。

更進(jìn)一步的，將前述已知長(zhǎng)度的縱向支架的計(jì)算結(jié)果，按照計(jì)算指定弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角，可以得到其他規(guī)格產(chǎn)品圓心角與已知長(zhǎng)度縱向支架產(chǎn)品的圓心角比值，進(jìn)而可計(jì)算得到其它規(guī)格的相應(yīng)應(yīng)變值，進(jìn)一步得到其他規(guī)格產(chǎn)品孔心距補(bǔ)償量。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)有限元建模，分析不同牌號(hào)型材不同折彎方向、不同折彎力度等因素，針對(duì)預(yù)先批量化成型的加工孔的受到折彎應(yīng)力而發(fā)生的應(yīng)力變化最終產(chǎn)生永久變形的規(guī)律，研發(fā)了一種通過(guò)前期設(shè)定好尺寸、排列間距等參數(shù)后，先批量預(yù)留加工孔后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(tài)下縱向支架上各個(gè)固定通孔的定位精度，避免了縱向支架在多次開(kāi)孔過(guò)程中因支架多次移動(dòng)而產(chǎn)生的定位偏差和累計(jì)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(shuō)明

圖1是本發(fā)明弧形縱向支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1為弧形縱向支架，2為固定通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1中，已經(jīng)彎曲好的弧形縱向支架1上，設(shè)置有多個(gè)固定通孔2。

以3m長(zhǎng)度的支架為例，通過(guò)下列計(jì)算過(guò)程，來(lái)說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案。

1、孔心距計(jì)算：

根據(jù)已有3m規(guī)格產(chǎn)品(角鋼截面尺寸100mmX100mmX8mm)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，外徑3m條件下，產(chǎn)品2孔中心距(弧長(zhǎng))補(bǔ)償尺寸為1.4mm。另計(jì)算50mm弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)圓心角A(弧度)為

其中l(wèi)為弧長(zhǎng)50mm，R為3m產(chǎn)品對(duì)應(yīng)半徑1435mm。計(jì)算可得A為0.03484。以此類(lèi)推可得3種規(guī)格產(chǎn)品50mm弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角A如表1所示。若以3m產(chǎn)品為基準(zhǔn)，可得其他規(guī)格產(chǎn)品圓心角與3m產(chǎn)品圓心角比值，如表1所示。

表1圓心角

考慮到產(chǎn)品材料的變形與彎曲角度相關(guān)，根據(jù)3m產(chǎn)品補(bǔ)償尺寸1.4mm可計(jì)算得到孔心處應(yīng)變?yōu)檠a(bǔ)償量與下料尺寸的比值為0.02724，根據(jù)表1比值可計(jì)算得到其它規(guī)格的相應(yīng)應(yīng)變值，進(jìn)一步得到其他規(guī)格產(chǎn)品孔心距補(bǔ)償量，如表2所示。

表2坯料孔心距計(jì)算

2、孔尺寸計(jì)算：

同樣，根據(jù)已有3m規(guī)格產(chǎn)品(角鋼截面尺寸100mmX100mmX8mm)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，外徑3m條件下，產(chǎn)品孔直徑沿圓周方向的補(bǔ)償尺寸為1.6mm。類(lèi)似地，與孔心距計(jì)算相同思路，考慮到產(chǎn)品材料的變形與彎曲角度相關(guān)，根據(jù)3m產(chǎn)品補(bǔ)償尺寸可計(jì)算得到其他規(guī)格產(chǎn)品孔尺寸補(bǔ)償量，如表3所示。

表3坯料孔直徑計(jì)算

表3中孔直徑沿圓弧法向補(bǔ)償量此處均為0是考慮到結(jié)合已有實(shí)際數(shù)據(jù)推斷，法向補(bǔ)償量十分微小，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品公差可以忽略，故法向不做補(bǔ)償。另孔徑的壓縮量與孔心距存在差異是由于變形中孔局部的變形存在局部增厚，不同于孔心距間的壓縮變形所致。

由于本發(fā)明采用了通過(guò)前期設(shè)定好尺寸、排列間距等參數(shù)后，先批量預(yù)留加工孔后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(xiàn)有縱向支架“先開(kāi)孔、后彎曲”加工工藝中“固定通孔的孔型變化”問(wèn)題和各個(gè)固定通孔之間定位間距的彎曲變形問(wèn)題；其加工效率高，幾乎沒(méi)有定位誤差，確保了彎曲狀態(tài)下縱向支架上各個(gè)固定通孔的定位精度，該技術(shù)方案完全采用現(xiàn)有加工設(shè)備，無(wú)需增加新的設(shè)備投入，實(shí)施成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，加工精度高，在施工現(xiàn)場(chǎng)也可實(shí)施，極大地便利了弧形縱向支架的生產(chǎn)和加工。

本發(fā)明可廣泛用于電纜隧道弧形支架的加工領(lǐng)域。