大型门式起重机支腿铰点镗孔的新方法

翟虎道 刘涛伟 邢卫明

(中船第九设计院工程有限公司，上海200063)

大型门式起重机是现代造船厂不可或缺的宝贵资源，其运行状态直接影响造船的效率，影响其运行状态的因素很多，其中支腿铰点与运行机构的安装精度是重要影响因素之一。运行机构是在大型机床上加工的，其精度是可以通过机床精度有效保证，而支腿的两个铰点基距较大，需要在现场采用移动式镗床进行单独加工，属于现场施工的关键控制点，本文针对如何有效保证现场镗孔精度进行了探讨。

1 孔精度对起重机影响

300 t以上的造船门式起重机的基距一般都在24 m以上。在现场，大车运行机构与支腿的两个铰点通过铰轴连接，镗孔精度一般会存在以下四种情况，如图1所示。第一种属于正常情况，支腿的中心线与运行机构的中心线重合，也是最理想状态，受力最好，运行最可靠；其他三种属于异常情况，两个铰点下的两组运行机构可能形成八字形或向一侧倾斜，支腿的中心线与运行机构中心线不重合，形成折角，运行机构与轨道产生夹角，运行机构受到附加的侧向力，容易跑偏，造成运行机构啃轨现象，运行效果不理想。

2 镗孔加工精度的影响因素

2.1 环境因素

图1 镗孔精度情况图Figure 1 Boring precision diagram

现场镗孔均在室外进行，需要远离振动源，特别是土建基础施工，而且必须在可靠的基础上进行镗孔作业，避免由于振动引起设备及夹具松动。必须在支腿焊接工作全部完成后，在需要镗孔的耳板处于自由状态下进行镗孔，避免镗孔后的变形。

2.2 设备因素

铰孔开档一般在1.2 m以上，安装镗杆的支架以及镗杆自身要有足够的刚度；固定镗杆的夹具必须锁紧可靠；将镗杆支架焊接在结构本体上，不在耳板上，避免耳板加工过程中受外力变形；安装用工具及测量工具须满足安装及测量要求，并在有效的鉴定期内。

2.3 人员操作因素

移动式镗床操作具有特殊性，需要有丰富操作经验的人员进行操作，需要充分了解影响因素，熟悉加工工艺，这样既能保证加工精度，又能提高加工效率。

3 设备安装及工作原理

3.1 设备组成

镗孔设备通常由驱动部分(电机、联轴器及减速器)、传动部分(万向联轴节及镗杆)、执行部分(刀具)、控制部分(电气控制系统)、辅助部分(镗杆支架及夹具等)组成，在现场安装后可进行镗孔工作。

3.2 工作原理

驱动部分采用万向联轴节与镗杆进行联接，刀具安装在镗杆上的刀架上，通过动力部分的转动将动力传递到刀具上进行切削加工。

4 现场镗孔的工艺要点

4.1 建立平面坐标系

建立平面坐标系(即地样线)，即在支腿合拢前在地面上画出支腿摆放位置的基准线，也是支腿的关键数据投影控制线，包括支腿的垂向中心线、铰孔的十字中心线、合拢分段的断口线以及支腿总长度的控制基准线，在各控制点做好永久性标记。平面坐标系建立后，需采用等腰三角形原理对两个铰孔中心位置进行复核。平面坐标系如图2所示。

4.2 建立立体坐标系

焊接完的支腿在胎架上保持水平状态，各铰点的耳板处于自由状态，采用经纬仪建立立体坐标系，立体坐标系是镗孔加工划线的前提。立体坐标系包括支腿的两个中心面Y面(平行于轨道)和Z面(垂直于轨道)，以及两铰孔的十字中心面X面(水平方向)和Z1、Z2面(垂直方向)。立体坐标系如图3所示。

图2 平面坐标系Figure 2 Plane coordinate system

图3 立体坐标系Figure 3 Three-dimensional coordinate system

支腿处于水平状态即确定了Y面，采用经纬仪在平面坐标系的交点位置向X轴向两侧扫出X面，即铰孔的水平面，在铰孔的上下耳板预留孔边分别做好洋铳标记，其次，同法在两个铰点Y轴及平行线Y1、Y2轴延长线上采用经纬仪建立Z面以及Z1和Z2两个平行平面，即铰孔的垂直面，做好上下耳板的洋铳标记。

4.3 划镗孔线

划线是镗孔的关键所在，划线精度决定孔加工的精度。在两侧的铰点上下耳板上进行划线，通过上下铰孔的两个垂直相交的面提取该面的相交线，即为轴孔的中心线，通过中心线在上下耳板上画出镗孔参考圆(大于加工孔径5 mm以上为宜)。

4.4 安装及调整

利用水平仪调整胎架水平，先将镗杆的安装支架焊接在结构本体上，胎架宜布置在靠近两个耳板附近，不影响安装刀架及走刀，再安装镗杆、万向节以及驱动机构。安装完成后，需要对镗杆进行精度调整，主要调整镗杆的垂直度，镗杆对A面的垂直度是保证支腿两个铰点位置公差的前提，先进行粗调，即通过靠尺测量镗杆外径距离参考圆的距离，上下耳板各取120°等分的三点为宜，镗杆在上下耳板的参考圆中心即为粗调结束，其次进行精调，建议采用精度为0.02 mm/m的框式水平仪进行调节，调节完成后，将镗杆支点进行锁紧，先空转运行，无异常后安装刀架及刀具。

4.5 镗孔加工

镗孔加工前先进行预留孔内走刀，如果预留孔偏心过大，则为避免加工过程振刀及损坏刀具， 建议对该孔采用材质相近的焊材进行堆焊处理；

镗孔过程分为三个阶段，而且必须在同一个工位完成。首先是粗加工，进刀量大，低速加工；其次是半精加工，进刀量小，高速加工；最后是精加工，采用砂纸或油石进行磨削加工，达到设计要求的粗糙度。

因粗加工进刀量大，阻力大，振动明显，为防止夹具松动，在粗加工过程中，对镗杆采用框式水平仪进行一次垂直度的校核，确保镗孔的位置精度。

镗孔加工完成后，采用百分表对加工孔的圆度进行测量，采用框式水平仪对孔的四个方向分别进行测量记录，按照框式水平仪的精度0.02 mm/m推算出两个铰点对理论中心线的位置公差，最后求出两轴孔之间的位置公差。

5 结论

该工艺方法总结了门式起重机支腿铰点镗孔加工工艺，详细地阐述了加工设计、原理及主要加工工艺要点，实践证明该工艺方法保证了加工精度，提高了加工效率。该工艺方法也适用于室外大距离的平行孔或垂直孔。