蘇 蘭 曾清健 石紅昌 黃安明

(德陽天元重工股份有限公司，德陽618000)

西安建材北路跨灞河懸索橋主線橋梁全長1054.18 m，主橋為空間雙索面自錨式懸索橋[2]，全橋共設(shè)49對吊索，吊索縱向間距10 m，橫橋向吊點間距45.5 m(吊索下端理論錨固點橫向距離)，橋塔采用紡錘形鋼塔，橋面以上橋塔高度100 m。該懸索橋的主索鞍結(jié)構(gòu)特殊，為了克服空間纜在塔頂處由主纜產(chǎn)生的水平分力對塔產(chǎn)生的附加應(yīng)力，主索鞍(圖1)采用了一鞍雙槽的設(shè)計理念，增強了索鞍對水平分力的承載能力。主索鞍鞍槽的設(shè)計采用全新理念，主索鞍設(shè)計兩個對稱鞍槽，本結(jié)構(gòu)采用在主纜通過平面內(nèi)設(shè)計僅有豎向彎曲的鞍槽滿足線形的需要。

本文針對西安建材北路跨灞河懸索橋鞍體的結(jié)構(gòu)特點，認(rèn)真分析加工難點，優(yōu)選加工設(shè)備，制定合理的加工工藝，采取相應(yīng)的工藝措施，保證了主索鞍體的加工質(zhì)量，為結(jié)構(gòu)尺寸更大，自重更重，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的鞍體加工提供了參考。

1 工藝技術(shù)難點分析

西安建材北路跨灞河懸索橋主索鞍為空間纜雙鞍槽結(jié)構(gòu)，兩個鞍槽對稱并與底平面成一定傾角，傾斜的鞍槽與底平面的夾角角度控制難度大。

圖1 西安建材北路跨灞河懸索橋索鞍結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Structure diagram of suspension bridge cable saddle across Bahe Bridge of Xi 'an Jiancai North Road

圖2 江津白沙長江大橋主索鞍結(jié)構(gòu)圖Figure 2 Structure diagram of main cable saddle of Jiangjin Baisha Yangtze River Bridge

常規(guī)500 m級懸索橋主索鞍，如江津白沙長江大橋主跨長590 m，單半主索鞍重量約27 t，組合重量約53 t(圖2)，而西安建材北路跨灞河懸索橋索鞍主索鞍邊跨重約126 t，主跨重約120 t，組合后整體主索鞍重約245 t。主索鞍體量大，加工過程中的起吊翻身難度大，主索鞍整體加工及圓弧繩槽線性尺寸的保證難度大。

2 主索鞍加工工藝制定

2.1 加工設(shè)備的選擇

根據(jù)主索鞍體的結(jié)構(gòu)特點以及鞍體自身的重量，為了保證加工精度，提高加工效率，適宜采用回轉(zhuǎn)法[3]進(jìn)行加工，加工設(shè)備需要選用帶回轉(zhuǎn)工作臺的大型數(shù)控落地鏜銑床，這樣才能實現(xiàn)一次裝夾后通過數(shù)控回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)來進(jìn)行多個加工面的加工，回轉(zhuǎn)工作臺承重需在250 t以上，以保證邊跨側(cè)鞍體和中跨側(cè)鞍體的組合精加工需要，從而更好地保證鞍槽加工精度。

鑒于以上分析，在實際加工中選用公司專為加工特大型索鞍定制的FB260大型數(shù)控落地鏜銑床，機床主軸?260 mm，X軸行程18 m，Y軸行程9 m，Z+W軸行程3.3 m。X、Y、Z、W軸定位精度0.02 mm/1000 mm。機床配備450 t數(shù)控聯(lián)動回轉(zhuǎn)工作臺，工作臺面5500 mm×8000 mm，承重450 t，行程5 m，B軸旋轉(zhuǎn)定位精度12″。采用的數(shù)控系統(tǒng)響應(yīng)速度快，聯(lián)動性能優(yōu)越，控制精度高。適合索鞍三軸及四軸聯(lián)動加工，同時加工車間配置有起吊能力400 t的行車，可以滿足主索鞍整體加工的需要。

2.2 加工工藝的確定

深入研究圖紙，了解鞍槽空間結(jié)構(gòu)，掌握兩鞍槽之間的位置關(guān)系、鞍槽與底平面以及鞍槽與中分面的位置關(guān)系，設(shè)置合理的工藝基準(zhǔn)。由于鞍體是雙鞍槽結(jié)構(gòu)，且雙鞍槽與底面成一定夾角，造成底平面與鞍槽面沒有垂直方向的基準(zhǔn)，所以必須要設(shè)置合理的工藝基準(zhǔn)，才能便于確定兩鞍槽空間的位置關(guān)系。

2.1 新疆漢族、維吾爾族、哈薩克族老年男性研究對象臨床特征 在漢族研究對象中，病例組、對照組間高血壓患病率的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；在哈薩克族研究對象中，病例組、對照組間的高血壓患病率、肥胖患病率的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

2.3 加工程序的編制

針對該懸索橋索鞍鞍槽的空間雙索面結(jié)構(gòu)，經(jīng)分析比較，加工程序宜選用離線編程軟件NX(UG)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜曲面的加工程序。主要流程為：

(1)建立索鞍1∶1三維模型。

(2)確定加工機床及工件裝夾方式。

(3)確定加工選用的刀具。

(4)在NX加工模塊中選用多軸曲面加工模塊。

(5)設(shè)定加工參數(shù)。

(6)生成刀具路徑。

(7)NX軟件內(nèi)模擬加工，檢查刀路的正確性。

(8)刀路后處理轉(zhuǎn)成G代碼數(shù)控程序。

數(shù)控程序編制完成后，為了驗證數(shù)控程序的正確性，將NX生成的程序?qū)氲狡渌M加工軟件上，進(jìn)行二次仿真加工，以保證輸出的數(shù)控程序準(zhǔn)確無誤。

3 主索鞍的加工

針對主索鞍體設(shè)計結(jié)構(gòu)特點，為了保證雙鞍槽空間結(jié)構(gòu)鞍體的加工尺寸精度，同時滿足邊跨側(cè)鞍體與主跨側(cè)鞍體組合使用的需要，在加工過程中首先分別將主跨側(cè)鞍體和中跨側(cè)鞍體毛坯進(jìn)行劃線，然后分別進(jìn)行鞍體的粗加工、半精加工，為了保證鞍體組裝后底面的平面度，同時為了實現(xiàn)兩半鞍體鞍槽臺階無錯臺，最后將邊跨側(cè)鞍體與主跨側(cè)鞍體定位拼裝成為一個整體，再精加工底平面及鞍槽。

3.1 毛坯劃線

將主索鞍主跨鞍體和邊跨鞍體分別放置于劃線平臺上，以非加工面為基準(zhǔn)，畫出底面、對合面及端面的加工位置線。

3.2 單件鞍體粗加工

在FB260大型數(shù)控落地鏜銑床上對主鞍體底面進(jìn)行半精加工，旋轉(zhuǎn)工作臺，粗加工對合連接端面，底面和對合連接端面均留加工余量，加工示意圖見圖3。

圖3 單件鞍體粗加工、半精加工示意圖Figure 3 Schematic diagram of roughing,semi-finishing for single saddle

3.3 單件鞍體半精加工

單件鞍體側(cè)放置于數(shù)控落地鏜銑床的旋轉(zhuǎn)工作臺上，側(cè)面向下，結(jié)合面向機床主軸，按粗加工面找正并裝夾工件。

首先粗加工底平面，留加工余量。旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺90°，通過數(shù)控工作臺保證底平面和結(jié)合面垂直，精加工對合面到位，按計算出的連接面上的螺栓孔的坐標(biāo)尺寸，用數(shù)控機床定位坐標(biāo)尺寸，鉆出連接面上的螺栓孔并鉆鉸定位銷孔。

3.4 組合精加工

主跨側(cè)主索鞍和邊跨側(cè)主索鞍分別完成半精加工后，在固定平臺上將邊跨側(cè)鞍體與主跨側(cè)鞍體進(jìn)行組合，組合時應(yīng)保證邊跨和中跨對合面設(shè)置的銷孔對正，并打入銷子定位，對合面螺栓把合牢固，用塞尺檢查對合面縫隙不得大于0.15 mm，使邊跨和中跨成為一個整體，然后對索鞍整體進(jìn)行精加工。

圖4 組合鞍體底平面整體精加工示意圖Figure 4 Schematic diagram of overall finishingthe bottom plane of the combined saddle body

圖5 鞍槽工藝基準(zhǔn)加工示意圖Figure 5 Schematic diagram of the benchmarkmachining of saddle groove

圖6 組合索鞍鞍槽整體精加工示意圖Figure 6 Schematic diagram of overall finishingsaddle groove of combined cable saddle

(1)如圖4所示，將主索鞍豎立放置在機床數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上，底平面面向機床主軸，將主索鞍底平面找正，然后精加工底平面。

(2)按照鞍槽與底平面的角度，旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺，保證鞍槽與底平面的傾斜角度精確。在單個鞍槽內(nèi)側(cè)面加工出鞍槽精加工所需的找正基準(zhǔn)，如圖5所示。然后再旋轉(zhuǎn)工作臺至另外一個鞍槽的圖紙理論傾斜角度，加工好另外一個鞍槽兩側(cè)的工藝基準(zhǔn)。

(3)再將主索鞍側(cè)立放在機床數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上，通過上序加工的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行找正裝夾，使下部鞍槽正對主軸，再通過UG數(shù)控程序數(shù)控精加工該鞍槽。使用相同方法，將另外一鞍槽基準(zhǔn)找正，然后再數(shù)控精加工另一鞍槽，如圖6所示。

由于索槽與底平面呈夾角，若鞍槽側(cè)放找正，底平面與機床主軸呈一角度，無法一次性加工鞍槽和底平面，從而無法保證兩者角度關(guān)系。因此必須通過一次性加工出各鞍槽加工面的工藝基準(zhǔn)，再通過多次裝夾調(diào)整，分別重復(fù)找正每個鞍槽的加工工藝基準(zhǔn)，然后再數(shù)控精加工鞍槽。

本加工工藝將主索鞍豎立放置在機床數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺上，在一次裝夾的情況下，先精加工好鞍體底平面并一次性加工出兩個傾斜鞍槽各自的找正工藝基準(zhǔn)，所有加工基準(zhǔn)是一致的、準(zhǔn)確的。然后再通過分別裝夾找正各自的基準(zhǔn)來加工鞍槽，有效保障鞍槽與底平面的角度。

4 結(jié)束語

通過分析西安建材北路跨灞河懸索橋主索鞍的結(jié)構(gòu)特點，認(rèn)真研究加工方法和加工工藝，確定選用FB260大型數(shù)控落地銑鏜床(數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺承重450 t)作為加工設(shè)備，通過制定合理的加工工藝、編制相應(yīng)的加工程序、采取必要的控制措施，最終保證了西安建材北路跨灞河懸索橋主索鞍的加工質(zhì)量。通過該橋空間纜主索鞍的成功加工為將來更大體量、更復(fù)雜結(jié)構(gòu)索鞍的加工提供參考依據(jù)。