数控火焰切割机模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇数控火焰切割机，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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在机械制造行业中，每个企业的发展经营状况不一样，因而其对数控设备选择也不一样，对于目前已经普遍被制造行业中的企业所使用的数控火焰切割机也是一样，它的选择也是需要根据企业自身的发展情况来确定的。根据笔者多年的实践经验来看，在选择数控火焰切割机时，首先应该考虑企业的生产工艺、生产管理、机床结构等现状，再结合设备售后服务的口碑进行分析，这样才能买到物有所值的设备。

1 火焰切割原理

氧乙炔切割的原理其实就是利用氧气和炽热的金属发生氧化反应而产生的热量将金属熔化吹走，因而其进行金属切割时有一定的局限性，如果氧化反应产生的热量不够，难以溶化金属的话，那么切割便会失败；这就决定了氧乙炔火焰切割只能切割低碳钢这样的金属材料，如果对高碳钢和铸铁进行切割时，虽然也能勉强进行，但切口质量会受到影响而变差。

2 数控火焰切割机的造型

2.1 从产品特点和零件加工工艺方面来考虑

产品的工艺特点决定数控火焰切割机的类型、加工范围和精度情况，因而其对选择什么样型号的数控火焰切割机起着至关重要的作用。

（1）根据确定的加工零件“族”来选择数控火焰切割机的类型

实践工作经验告诉我们在确定加工零件“族”时，应该有顺序地进行以下两步，首先是将产品零件分类，从而形成零件“族”，一般情况我们可以把常用的产品零件分为回转体类、板类和壳体类等三“族”；其次我们要做的是根据分好“族”的产品零件来确定零件“族”的尺寸范围，这也是选择数控设备的加工范围的重要依据，具体的做法是挑选零件“族”中尺寸最大的和尺寸最小的，分别测量其数值便得到零件“族”的尺寸范围。当加工零件“族”确定好了后，我们就可以进行挑选数控火焰切割机的类型了，这时候我们应该要注意的是关于数控火焰切割机的精密度高低问题，由于精密型和普通型的数控火焰切割机加工质量好坏比较大，因而我们要根据需加工的零件“族”对精密度总体要求来确定何种精密程度的数控火焰切割机就可以足够满足加工需要了。除此之后我们还需要在加工工艺的角度考虑如何挑选合适的数控火焰切割机类型，一般情况下数控火焰切割机的引入是为了解决加工工艺中的难点问题和提高切割效率的，因而需要针对我们在日常加工工艺中的难点和效率低下的加工零件“族”的来确定引入何种类型的数控火焰切割机，以便解决这些加工工艺中出现的问题，从而提高产品质量和产品生产效率。

2.2 从生产管理方面来考虑数控火焰切割机的选择

从产品零件加工的生产管理方面来考虑如何选择合适类型的数控火焰切割机，主要体现在产品零件的加工量和产品零件加工的各工序能力平衡这两方面。具体如下：

（1）产品零件的加工量

由于数控火焰切割机具有一定的规模效应，因而它比较适合于中等及中等以上批量零件的加工，而如果是单件或者是小批量的零件加工的话，选择普通设备来完成会更经济实惠些，因而需要加工零件的量决定着购置数控火焰切割机的类型。

（2）产品零件加工的各工序能力平衡

零件加工生产是通过不同工序来完成的，而使用不同精密程度的数控火焰切割机对产品各加工工序的能力会带来不同的反应，因而为了平衡产品工序的加工能力，一般情况下我们会选择精密程度不同的数控火焰切割机搭配使用。

2.3 从切割机结构性能方面考虑数控火焰切割机的选型

切割机机床的结构设计的是否合理和所使用的材料性能是否达标，这些都会直接影响到切割机的加工精度，这是因为切割机机床的结构和材料的性能会直接影响到切割机机床的静态刚度和动态特性，进而影响到切割机的各配件在加工过程中的配合度，从而影响到切割机的加工精度。因而我们在选择切割机时，必须关注切割机的机床质量，即如果资金允许的话，我们最好是选择那些使用高强度的铸铁作为制作材料的、用大理石或花岗岩作为填充物的制作出来的机床的切割机。

2.4 从切割机软件系统功能方面考虑数控火焰切割机的选型

数控火焰切割机本身软件系统功能的多少，能给操作者带来许多的方便，也是其直接受益者。但这点往往被大家所忽略，这是因为数控火焰切割机同传统的机械设备不同，它是靠软件的支持来运作。例如：断电继续功能—它能给操作者带来原切割点的记忆；三级穿孔、高压预热功能降低了切割厚板时割嘴的损耗及预热时间；动态割缝功能即在切割时，可随时对割缝补偿值进行修改以及转角自动减速的功能。现代的技术还具备与网络的连接，远程的监控和诊断等功能。这些都是我们在生产工作中很实用的，因此在选型数控火焰切割机也需要考虑的问题。

2.5 其它注意事项

（1）设备操作人员的安全问题，这也是我们在选择数控火焰切割机需要注意的，因为所有的数控火焰切割机最终还是要人来操作，如果操作起来不安全，那么即使该数控设备精度再高也无法使用。不过有时候可以选择使用配备防护装置来弥补某数控设备的操作安全问题。

（2）由于数控火焰切割机是集多种学科知识于一身的高科技设备，如果没有专业人员的指导，普通人员是无法对其进行维修维护的，这就需要我们在购置数控火焰切割机时特别关注厂家的售后口碑怎么样，如果售后口碑不行的话，选择购买时就应该慎重了。同时关于售后服务一系列的相关事宜应尽量在购买合同中注明，这样便于维护自身的合法权益。

3 数控火焰切割机的几点应用建议

（1）数控火焰切割机是一个高科技设备，它包含着机械、电气、液压、测量、控制等多门学科的知识，其再次开发、应用、维护维修都是需要一定的专业知识的，这对从事数控火焰切割机的应用工作人员要求比较高。但只有选择合适的数控火焰切割机的应用工作从业人员，才能保证数控火焰切割机有效运行和使用寿命才会不因多次误操作而减短，因而要想做好数控火焰切割机的应用，选择合适的人是关键。

（2）选择合适的人操作数控火焰切割机是做好数控火焰切割机应用工作的软件配备，而为数控火焰切割机做好相应的配套设施，则是做好数控火焰切割机应用工作的硬件配备。这其中包括数控火焰切割机所需要的合适的环境温度和湿度、稳定的电源、机床的必备工具等等，只是这些全都配备齐全了，数控火焰切割机才能良好地进行工作。

4 结语

总而言之，数控火焰切割机的购置不是一件拍脑袋马上就能定下来的事情，而是一件需要通过分析企业产品特点和零件加工工艺、生产管理、切割机结构性能、软件系统功能及售后服务等各方面的因素而得出结论的复杂事情，因为只有这样能做出科学合理的购买决定，才能买到真正适合自己企业生产需要的，且性价比高的数控火焰切割机。

参考文献：

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1 数控切割机的市场优势和技术优势

随着数控技术的发展，出于对经济利益和企业效益的追求，人们对切割加工的要求也越来越高，数控切割机在中厚碳钢材质板材下料方面具有很大的优势，虽然数控等离子切割机和数控激光切割机技术已经很成熟，但他们在厚板的切割方面存在着严重的不适应和更多的资金投入，因此数控切割机在市场上仍然占有很大地位。数控切割机的优点是：切割厚度大，切割速效比高；割面垂直度高，割缝质量和尺寸精度高；省去了仿形切割中的样板，节约原材料。

2 数控切割机下料件的误差分析

数控切割机在下料时产生的误差总体上可以分为钢板的变形误差和加工时的尺寸误差。

（1）钢板的自身的变形误差。从钢板的生产到运输，都存在着一定的外界因素导致钢板产生厚度不均匀和表面不平整的变形，虽然可以经过校平机校平，但必须注重，往往很多不明确的误差都是由于最初的加工流程引起的。

（2）钢板的热变形误差。引起钢板特变形的原因，通过数控切割机的使用总结可以看出主要是由切割流程程序无优化、切割工艺参数设置不当和钢板的支撑面高度不一致三个因素引起的。

（3）违反基本操作规程。数控切割机有着其严格的操作规程，任何违反操作规程的行为都可能会造成在切割过程中下料件的误差。例如在切割前没有检查切割机的工作状态，没有去除钢板表面的污垢和油脂，这看似没有问题的行为，都是心存侥幸的态度的实际表现，并最终影响下料精度。

（4）操作人员的技术水平。数控切割机的操作人员必须经过专业培训，达到相应的技术水平。对火焰的控制水平是产生切割加工误差的最大的原因，包括预热火焰的功率、切割速度和割嘴到加工件的垂直距离等的控制都直接关系到切割下料的精度。

（5）支撑平台和切割机纵横向导轨面的平行度误差。由于在切割过程中，支撑平台经常要经受碰撞和撞击，长时间就会产生一定的平行度误差，这种误差将会造成割嘴和加工件之间距离的变化，影响切割精度和切割面的平面度。

（6）垂直度误差。钢板表面和割嘴的垂直度误差是引起加工件尺寸误差的主要原因，也是数控切割机普遍存在的一个问题。通过总结使用经验，产生钢板表面和割嘴垂直度误差的原因主要有三点，一是在割嘴安装过程中，气割前进方向不垂直于钢板，二是割嘴孔与其中心轴线不同轴，三是割嘴孔的阻塞，引起切割气流发生方向倾斜，产生割嘴和钢板表面垂直度误差。

（7）钢板表面氧化和污垢。钢板在生产到切割加工前，长时间的接触空气很容易在表面产生一层氧化膜，其成分复杂，厚度不一，对切割火焰产生阻挠，引起切割火焰的轻度倾斜。同时表面的油脂和污垢也会在不同程度上对切割火焰产生影响，并最终在切割精度体现出来。

3 针对误差产生采取的措施

通过数控切割机下料件的误差分析，我们可以采取具有针对性的措施来减少并降低误差以提高切割加工精度。

（1）在下料前，务必核对钢板的规格和表面质量，确保钢板自身的变成误差经过矫平机校平后达到切割下料要求。

（2）针对切割件所编制的切割程序，务必经过过程优化，并详细分析切割流程，减少因为切割程序导致的钢板热变形；为了减少因切割工艺参数设置不当引起的误差，在设置参数应当严格按照要求进行设置，从技术角度实现误差最大控制。数控切割机切割工艺参数见表1所示。

（3）遵守基本操作规程。严格要求操作遵守数控切割机操作规程，既是对操作人员的安全做出保证，也是维护数控切割机的重要措施，同时最重要的是可以减少因为违反操作规程而引起切割误差造成下料精度降低。因此为了保证切割正常和下料精度，必须杜绝这种行为。

（4）加强对操作人员的技术培训。虽然数控切割机属于自动化产品，但其危险性也是存在的，如果操作人员的技术水平不过关，很有可能对操作人员造成人身伤害。同时，技术能力越高，对数控切割下料的掌握越熟练，对切割下料的精度越有技术保障。在切割时，尽可能从边缘开始切割，而不要穿孔切割。采用边缘作为起始点会延长消耗件的寿命，正确的方法是将喷嘴直接对准工件边缘后再启动火焰切割机。在钢板上切割不同尺寸的工件时，应先切割小件，后割大件。

（5）注重平时对数控切割机的维护和保养。保证导轨面的清洁，检查自动调高的性能，尽量减少支撑平台和切割机纵横向导轨面的平行度误差，在使用前让数控切割机保持最佳的状态。

（6）割嘴垂直度检查。割嘴需要经常清理，保证畅通，但在维护时操作人员也只能拆卸割嘴，其余零部件不允许随意拆卸，以保证割嘴垂直度不受影响，在安装时必须严格按照操作说明进行操作，严谨非法安装。同时，也要从割嘴的生产质量上进行源头保证。

（7）钢板的除锈工序。在工艺复杂度和经济效益上，除锈工序往往会被忽视造成切割火焰倾斜。因此，为了保证切割精度，必须注重和增加钢板的除锈工序，这和钢板的校平一样，都是保证切割精度的前提条件。

4 提高切割下料效率的方法

对数控切割下料进行误差分析的最终目的是提高切割效率，为企业带来更多的利润。因此本文对提高切割下料效率的方法进行了一些总结。

（1）套料切割。选择套料的方案的准则是，钢板受热均匀，不同割件的变形互为补偿，选择正确切割方向和顺序，采用共边切割。

（2）借边切割。借边切割是节省加工件的有效方法，合理的运用，穿一次孔完成多个零件的连续切割，提高了切割效率。

（3）合理设置穿孔起点和加工件的距离。通过使用经验总结得知，距离设置为割嘴的半径和直径之间较为合适，这样可以减少穿孔和预热时间以及氧气的使用量。

5 总结

通过分析数控切割机下料的误差，提出了减少误差的措施，这样就可以从各个方面提高数控切割机的使用和加工效率，为企业降低了生产成本，提高了企业的经济效益。

参考文献：

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中图分类号：TG519文献标识码： A

数控切割机简介

数控切割机简单讲由三个部分组成，一是机床部分，二是数控系统，三是优化套料软件

1.机床部分是数控切割机的主体，包括机架部分的横梁导轨，齿轮齿条传动系统，减速机，伺服电机系统，气路系统，升降系统，电气控制柜等，以及根据使用需要，选配自动调高系统，点火系统，划线系统，冷却系统等。机床部分的制造质量和加工精度，关键零部件的选配，如减速机、伺服系统、自动调高等，都决定了数控切割机的功能配置、机床寿命、切割质量和精度。

2.数控系统是数控切割机的指挥中枢，其核心是一台工业计算机（或称工业控制器）和一套数控切割专用的切割控制软件。数控系统中工业控制器的硬件配置决定了数控切割机和数控系统的稳定性，数控系统中的切割控制软件提供了数控切割所需要的各种切割工艺和运动控制方式，决定了数控切割机的切割效率和切割质量。

3.优化套料软件是数控切割机有效使用和高效切割的必备工具，其核心功能：一是零件与钢板的集中优化套料，特别是整板优化套料和余料板优化套料，有效提高钢材套料利用率，二是套料编程与切割的效率，通过自动手动交互式快速套料，自动编程和高效切割工艺，有效提高数控切割的套料编程工作效率和数控切割机的切割效率。

数控切割技术

目前的数控切割根据板材的厚度，大致分为火焰切割和等离子切割。我们先谈谈火焰切割。火焰切割是最老的热切割方式，其切割金属厚度从1毫米到1米，但是当您需要切割的绝大多数低碳钢钢板厚度在20毫米以下时，由于钢板受热变形较大，这时应采用等离子切割方式。

1、火焰切割法

火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢，火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气，对于不同厚度的钢板，我们通过控制进氧量来保证切割质量。所以说高氧线的压力是决定切割厚度的关键，目前我们场地的高氧线压力可以满足150mm的板材切割。

为了节约成本和提高效率，我们在火焰切割的时候通常使用通常使用公共边法。所谓公共边就是在同一张钢板上，两个或者多个杆件共同占有的切割轨迹。如图1，这是我们实际切割中的一个典型案例。

图1

由于切割机厂家程序默认的为32个〈1〉单体，所以切割时是32个路线1的循环，如图中a所示，这样切割时不但浪费了钢板，而且增加了大量工作量。为了提高效率，我们用Visual LISP语言编写出一个程序，用此程序把AUTO CAD图形中图元的各个元素提取出来自动写出该图形切割代码。利用此软件以便更好地解决厂家提供软件不能利用多个杆件之间公用边问题，把整张钢板作为一个单位，如图中b所示，利用公共边，只要完成路线2、3就可以了，这样在两个杆件之间只需要切割一刀就完成了以前两刀才能完成的作业。这种方法可以把工作效率提高到30%~40%左右，现场效果显著。

2、等离子切割法

火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来，火焰切割的热影响区要大许多,热变形比较大。为了切割准确有效，操作人员需要拥有高超技术才能在切割过程中及时回避金属板的热变形。所以在薄板的切割上，使用等离子切割具有较好质量保证。等离子切割是利用高温在喷嘴处喷射出来的高速气流离子化，从而形成导电体。当电流通过时，该导气流即形成高温等离子电弧，电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借助高速等离子气流的动力排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。利用环形气流技术形成的细长并稳定的等离子电弧，保证了能够平稳且经济地切割任何导电的金属。图2为我们现场等离子割嘴形式，切割时电极引弧形成高温，高压气体在高温下电离形成离子流，这些离子流在高压气体的挤压下集中，形成割刀切割金属。对于不同的板厚，我们通过调节电压、电流、气体压力等参数以达到切割目的。

图2

由于等离子切割速度可达到1000mm/min，而火焰切割的速度为350mm/min，在此高速切割的过程中频繁的打孔、升降割嘴成了提高效率的最大障碍，因为每张钢板平均要打孔300多次，每次打孔要伴随一次升降，而每次升降耗时18秒。为了避免时间的浪费，更快的提高效率，现场总结经验并尝试新的方法-“桥切”法。所谓“桥切”法是把所有切割轨迹连成一体，使切割一气呵成，就像我们平时写的艺术字，完整的一个字写完，只有落笔、运笔、收笔三个过程，而不存在往复的落笔、运笔、收笔。由于整个切割过程都是控制机器自动完成，我们如果采用“桥切”的方法，大大降低了操作难度，进而提高了生产效率。如图3所示：

图3

如图所示，桥切法大大降低了打孔数量，这样的好处有三条：1、节约了时间每张钢板平均打孔3-4次，这样一来一张钢板可节省打孔时间1.5小时 2、节约了生产成本 等离子切割平均每打30个孔就得更换一套电极、割嘴，整张板切割完毕平均消耗10套电极、割嘴，而采用“桥切”方法切割，每张钢板仅仅消耗4套电极、割嘴，这样每张钢板可节约6套，每套电极、割嘴的价钱为80元，每张钢板可平均降低成本480元。3、提高了质量

采用了“桥切”的方法，大大减少打孔数量，进而减少了操作步骤，避免了一些由于操作误差而带来的不必要麻烦；其次如果采用普通等离子切割，单体杆件脱离板材时容易翻转，造成杆件与割嘴之间的碰撞，损坏杆件和割嘴。采用了“桥切”法，由于整张钢板连接成一体，这样即避免了杆件翻转时对设备和杆件的损坏，又避免了单体杆件脱落时造成钢板受力不均匀而形成的不必要变形，提高切割质量。

总结

数控切割机给生产带来了很大的便利，但我们不能止足于此，我们要发挥集体的智慧，结合生产，运用更好的方法开发数控切割机的极限。目前等离子切割技术尽能满足薄板的切割，板材过厚时就失去了切割的长处，我们还要研究通过加大功率来加快等离子切割速度，同时提高切割质量，排除盲点。

文件参考

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1.数控班组现状

结构件分厂以生产液压支架结构件为主，从原板材下料到最终的部件成品制造，最关键的就是数控下料切割，该数控班组共有3台火焰切割机，平均每天下料需30余吨，任务量大时，高达50余吨，每年下料达10000余吨。下料种类多，数量大，工期紧，任务重。现场工件堆放凌乱，工人找不到料、缺件、多件的情况频繁发生。既浪费了成本，又耗费了人力、物力。而员工对设备的维护过简，导致设备的故障率增多，严重影响本车间的有序生产。

2.数控班组的优化管理

针对数控班组现状和出现的问题，迫切要求对数控班组现状进行改变，对管理进行优化，从而提高数控班组的管理水平。

2.1运用PDCA循环管理法，进行优化。

P（Plan）计划——包括方针和目标的确定以及活动计划的制定。对每一批生产任务，做好下料计划，首先是确认下料图，确认工件大小尺寸，核对工件材质、数量等，省去因大小不当造成的补修等现象，更能节约时间，避免钢材的浪费。其次，将计划形成看板模式进行分类排版，使其简单明了，便于下料。

D（Do）执行——执行就是具体运作，实现计划的内容，按计划进行数控下料程序编制，按计划套料，极大地提高利用率，减少浪费。按照计划进行编程套料，加快了车间的生产节拍[2]，提高生产效率。

C（Check）检查——检查就是要总结执行计划的结果，分清对错，明确效果，找出问题。编写程序后，交由专人进行程序检查，核对其数量、板材、种类、利用率以及穿孔点位置等。发现问题及时更改。

A（Action）行动——对检查的结果进行处理，认可或否定，成功的经验加以肯定、模式化或标准化以适当推广，失败的教训加以总结，以免重现。

不断运用PDCA循环的科学管理法，使数控下料程序化，提高了下料准确度、钢板利用率，节约了大量下料时间，从而提高了车间生产效率。

2.2设备管理的优化

2.2.1资源的整合

数控原有3台大型火焰切割机，分别为大连小蜜蜂切割机、日本小池酸素切割机以及哈尔滨的华崴切割机。我们将故障频发，即将报废的设备进行淘汰，换上新的哈尔滨华崴切割机。下半年欲再购置一台哈尔滨华崴切割机，慢慢的达到设备的统一，这样就可以实现设备统一管理，所需的耗材、备品备件等就可统一使用，不仅减少了库存，也整合了资源，更方便了管理。

2.2.2设备病例的建立

为数控班组的每台设备建立了一份完整的病例，设备病例记录了每一次设备的维修日期，维修原因，发生故障的时间，发生故障的详细原因，处理方式以及维修人员等信息。这样操作人员就能随时掌握设备的健康状态，方便、快捷、准确的找出设备故障，以及正确保养方式和应注意的问题等，把故障消灭在萌芽状态并能按病例快速“医治旧症”。使设备能正常运行，保障生产能够顺利进行。

2.2.3设备的维护及保养

数控火焰切割设备作为一种高效、快捷的切割设备，在使用中，要进行日常正确的维护和保养。对轨道齿条的灰尘清理及等维护工作要认真完成。使用一段时间需调整各伺服电机的连接距离，控制各齿条间隙，保证机器行走的精度和平稳性。日常安排专人进行设备维护与保养，使设备使用寿命延长。

2.3编程软件的更新

数控班组原用编程软件为InteGNPS，该软件只能基于AutoCAD进行套料编程，套料形式完全靠编程人员手动进行，套料速度慢，且穿孔点位置也是靠编程人员的经验而定，下料质量偏低，下料后对工件的预热穿孔处造成少量过烧，留小尾巴等缺陷，基于上述原因，更换了由上海发思特软件公司研发的FastCAM编程软件。该软件不仅能解决上述问题，更使套料变得简单方便快捷。FastCAM编程软件提供了共边、连割、借边、桥接等高效的切割方式编程方法，有效的减少预热穿孔、重复切割，防止热切割变形，从而提高了切割的效率，节省了钢材及切割机的耗材，增大切割机的使用寿命。

2.4质量的保障

在数控下料效率提高的同时，更注重保障下料工件的质量。所以我们要求首件必检，并随机抽样检查，以免批量工件发生错误，而采用了FastCAM软件编程后，割具的补偿得到了更有效的控制，这样也极大地保障了数控下料工件的精度，使本所生产的产品外观得到保障。

2.5硬件的提升

2.5.1轨道加长及基础的更换

将两台数控切割设备原有的14米及12米轨道分别进行加长至16米及18米，这样每台设备便可在下料接近尾声时，将另一端进行起料、铺板交替进行下料，就省去了停机作业时间，提高下料速度。且每台设备都可实现13米钢板的下料，从而消除钢板剩余现象，既提高效率又节约成本。将原有的混凝土基础更换为H型钢基础，消除了混凝土裂纹导致的齿条间隙变大的因素，增大了设备运行的稳定性，减少了设备的故障发生率。

2.5.2物料的标识摆放

将所下物料放到料架上，并将上面工件做好标识，按类别摆放到指定位置，改变了以往的乱堆乱放，无法吊装等问题，使工人找料时能一目明了，清点容易，吊装轻松安全。现场环境也得到了明显的改善，从而安全得到了有力保障。

2.5.3废料渣斗的制作

在数控的每个料架下都安放一个空斗子，这样下料废渣的大部分都能掉进斗子里，使清理工作变的容易，由原来的3天变成现在的一天或半天，大提高了工作效率。在清渣同时，也将废料及料渣进行分类，节约成本，提高效益。

3.结论

经过了上述几点优化管理后，数控班组有了明显的改变。生产环节有了流程，下料的数量得到明显控制，从而保证下料质量，提高生产效率，降低下料成本，改善现场环境、提高员工素质。更有效的保障结构件分厂的生产顺利进行。

参考文献

[1]高玉平.PDCA循环模式在高校文献检索课教学中的应用[J].图书情报工作.2011年

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中图分类号：TG481 文献标识码：A

1 数控切割钢板误差产生的原因

1.1 钢材质量造成的误差

在数控下料工件中，钢材作为最基本的原料，其质量的好坏直接关系到下料件的质量。所以在数控切割过程中，需要控制好钢材的质量，这样才能降低误差的产生，避免影响到工件焊接的质量。钢材质量会受到较多因素的影响，由于钢材本身具有可变形性，在运输过程中极易发生变形。钢材在生产过程中由于厚度不均匀，表面不平整，这样就极易导致在切割过程中产生误差，影响到下料件的质量。数控切割钢板过程中，由于程序编制、切割工艺参数选择、钢板支承面等存在不科学不合理的地方，则会导致钢材出现变形，割嘴与钢板之间无法保持垂直，从而导致钢板热变形的产生，对下料件的质量产生严重影响。

1.2 技术人员操作的问题

数控切割属于一种切割生产方式，运用于切割钢材上具有高质量、高效率的特点。在数控切割中，主要是以切割机的数据系统为核心。当前在使用数控切割机在进行钢板切割时还存在着许多问题，导致钢材大量的浪费，而且切割生产效率较低，这在很大程度上是由于技术人员技术水平较低，不能有效的实现对氧气纯度、切割速度及氧气压力等技术进行有效控制，同时也会导致下料件误差的产生。

1.3 支承钢板的工作平台与机床导轨面的平行度误差

在钢板切割时，需要支承的工作台，工作台在切割过程中不可避免的会受到碰撞，有时切割机还会切割到支承工作台，这样就会导致工作台与机床导轨面之间无法处于同一平面上，从而使在支承工作台上的钢板与割嘴之间会存在一定的间距变动，导致误差的产生。另外，由于支承工作台平面不平整，这样钢材平面会有一定的倾斜产生，钢材与割嘴之间无法保持垂直度，从而导致下料件产生误差。

1.4 氧气纯度产生的误差

在对下料件进行切割时，工作人员需要对氧气纯度和氧气压力进行调节，这会直接对下料件的质量带来一定的影响。当氧气纯度较低时，钢板的切割面无法达到光滑度，切口边缘处会有粘渣产生，不仅会对切割的效率和速度带来较大的影响，而且还会导致下料件切割过程中的误差产生，使下料件受到不同程度的损坏。

1.5 割嘴与钢板表面的垂直度误差

当钢板支承工作台不平整或是变形时，割嘴中收轴线和割嘴不处于同一条同线上，割嘴孔堵塞等情况存在时，割嘴与钢板平面都会出现不垂直的情况，导致下料件切割面出现倾斜误差。这不仅会影响到切割的精准性，而且还会对下道焊接工序工作带来较大的影响。

1.6 钢板氧化皮对尺寸的误差

大多数钢板表面都会有一层铁锈，即氧化皮，这层氧化层不仅分布不均匀，而且厚度也不一样，内部成分较为复杂，在数据切割钢板时会导致火焰发生偏离，产生一定的阻扰性，从而影响钢板下料件尺寸上的精度，导致切割误差产生。

2 数控切割钢板误差的控制措施

2.1 钢板变形的控制

由于数控切割钢板时容易发生误差，在这种情况下，就需要在钢板选择时控制好钢板的质量，避免使用变形的钢板。对于要切割的钢板存在变形情况时，则需要将其放到校平机上进行校平，等其平整后再进行切割，从而有效的实现对切割误差的控制。对于钢板容易发生的热变形误差，则需要在切割时要严格按照规定的顺序进行，有效的控制好钢板集受热的情况，确保其能够均匀受热，从而有效的实现对零件的变形进行相互补偿，同时还要正确进行指导，确保程序编制的准确性。为了能够准确的选择切割工艺参数，则可以参考成功下料件的切割工艺参数表，从而有效的减少误差的发生。及时对支承钢板工作台进行检查，及时进行拆解修复。

2.2 解决技术人员操作误差

数控切割机属于高科技产品，具有较高的科技含量，这就对操作人员的专业技能具有较高的要求，一理操作人员专业知识或是经验，则会导致下料件误差发生。尤其是新购置的机床，在运输过程中受到振动影响或是电子元件问题从而使设备在正式使用前几个月，系统会频频发生故障，然而这些故障的原因有些无法在安全和维修手册中找到，如果不合格的操作人员就会无从下手。在聘请技术操作人员时，一定要经过严格的技术考核，一定要具有专业的理论知识，拥有一定的数控基础，以及清晰的头脑和现场判断力，然后经过相关的培训，这样不仅是对工作效率负责，同样也是对操作人员的个人安全负责。

2.3 其他各类误差的有效控制

在日常工作中，需要由相关的技术人员定期对支承钢板的工作平台进行维修，纠正平台与机床导轨面之间的平行度，从而有效的减少误差的产生。而对于割嘴与钢板表面的垂直度误差，则需要对支承工作台进行拆解修复，使工作台的状态恢复到原来的平衡状态下。将割嘴进行拆除，重新安装过程中对割嘴和割嘴轴线进行调整，确保其保持在同一条轴线上。及时对割嘴孔进行清理，确保割嘴孔气流的通畅性。作为数控切割技术人员，需要努力提高自身的专业技能，注意经验的积累，能够准确的调节氧的纯度，减少下料件误差的产生。数控切割误差的产生，很大程度上取决于操作人员工作态度和技术水平，所以需要加强对数控切割人员的培养力度，努力提高其专业技能和责任心，确保生产效率的提高，尽可能的实现对下料件误差的有效控制。

结语

随着科学技术的快速发展，数控技术取得了较快的进步，并在工业领域进行广泛应用，已开始逐渐取代传统的手工技术。在数控切割钢板时，由于数控下料件误差的产生，会导致资源浪费，不利于成本的降低，所以作为数控切割人员，需要在具体操作过程中熟悉的掌握技术，尽量的实现对误差的有效控制，确保生产效率提升，确保企业经济效益的实现。

参考文献

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数控技术可以实现对机床的自动加工，完成一些难度系数较高的任务，才用数控技术来对机床的位置、角度、以及速度进行控制，然后由计算机进行控制，通过输入一系列的数字指令，完成批量加工任务。文中在通过对数控技术的概念以及特点进行介绍之后，对数控技术在大型钢结构的应用进行了简要的阐述。

1.数控技术的概念

数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令程序通过计算机控制来实现机床的自动加工，完成加工任务的技术它所控制的通常是机床的位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

传统的CNC系统是一种专用的封闭体系结构的数控系统，即：系统硬件是专用的，各厂家的主板，伺服电路板专门设计，厂家之间产品无互换性；系统软件结构是专用的，无可移植性，也无伸缩性。根据这种数控开放性趋势，开放的目的就是使NC控制器与当今的Pc机类似，系统构筑于一个统一的、开放的平台上，具有模块化组织结构，以便迅速适应不同的应用需求。

2.数控技术的特点

数控技术具有如下特点：（1）适应性强，（2）质量高、精度稳定，（3）生产效率高，（4）能实现复杂的运动，（5）良好的经济效益，（6）有利于生产管理的现代化。

现在世界上许多国家和地区众多战略发展计划纷纷出台，如欧共体的OSACA，日本的OSEC，美国的NGC和OMAC等计划，他们基本代表了开放式数控系统的发展现状。其中：（1）欧共体的OSACA计划。OSACA控制系统在结构上分为两部分，即应用软件和系统平台。控制软件包括所有对系统专用的功能，独立的应用模块使用OSACA界面，并且可以运行在和OSACA兼容的系统平台之上：系统平台包括系统硬件和系统软件。系统硬件包括各种电子部件，如主板和I/0模块；系统软件包括操作系统、通讯系统和驱动程序等。系统平台对应用程序提供一个标准的应用编程接H（API），并且系统平台具有开放式系统结构的4个特性：互操作性、移植性、可扩展性和互换性。（2）美国的NGC和OMAC计划。NGC的体系结构是在虚拟机械的基础上建立起来的，通过虚拟机械把子系统和模块链接到计算机平台上NGC是一个实时加工控制器和工作站控制器，要求适用于各类机床的CNC控制和周边装置的过程控制，包括切削加工、非切削加工、测量及装配、复合加工等。NGC与传统CNC的显著差别是基于“开放体系结构”在SOSAS中定义了NGC系统、子系统和模块的功能以及相互间的关系，提出了代表控制要求的9个功能设计概念

3. 数控技术在大型钢结构中的应用实例

国电蚌埠发电厂2～600MW机组工程#1机汽机房屋面结构由屋架梁、钢檀条及水平角钢支撑组成，总重约204吨。其中屋架梁为焊接H型钢HA1000x350―16x25与焊接变截面H型钢HA（1000―1226―1000）一16x25螺栓连接组成，长度263.94m，单重7.9吨，共l0榀。H型钢和板材为Q345B材质屋架在现场铆工厂10t龙门吊下制作，包括变截面屋架梁H型钢的制作、屋面槽钢檩条的下料，并最终将屋架梁制作为单榀，运至汽机房安装。对于钢屋架的制作安装。一般要有以下的施工程序：验料一整板拼接一放样一下料（传统手工加工需要）一制作一制孔一校正一喷砂防腐一成品移交在整个施工过程中，“下料”部分采用数控技术加工。下面对该部分数控加工过程进行阐述分析

3.1 工艺分析

屋架型钢下料应以实际放样尺寸为准，钢材切割可采用机械剪切和气割等方法。无论采用何种方法，都应划线准确、切割平直，且杆件端部切割面与轴线垂直。角钢、圆钢、槽钢等切割采用气割，钢管采用无齿锯下料。但槽钢等型钢下料前应校直，校直采用型钢校直机或用火焰法校直。屋架梁变截面H型钢腹板为不规则形状，考虑腹板下料采用数控火焰切割机，根据需切割板材的厚度采用不同型号的割嘴。技术员需提供放样图纸和数控程序，建立坐标系并对刀，火焊工保证切割机的良好运行。为做到精确切割，应考虑到切割缝隙，钢板厚度为12mm，割缝宽度一般在3～4mm，所以在数控编程时须考虑采用刀具补偿命令。

3.2机床加工操作

（1）开机和参数初始化：打开数控火焰切割机系统电源，等待数秒钟，系统参数自动初始化。（2）对刀：采用G92方式对刀。因钢板尺寸较大，且尺寸不等，无法采用固定夹具，故每次切割均需进行G92对刀。对刀点选在工件坐标系的原点处，在机床手动状态下，使用点动方式移动刀具对刀。对刀允许误差为0.5mm。（3）工件安放：采用lOt龙门吊将所需加工板材吊放在数控火焰切割机的导轨上，要求板材水平放置。由于板材自身重量大。切割机在加工时几乎不产生径向切割力，故利用板材自身重量即可固定，无须采用专门的工装夹具。（4）自动加工：将编制好的加工程序输入到数控系统中，输入刀具半径补偿值及其他参数首件单榀在加工前需进行空运形试切，程序检查无误后进行自动加工按下操作面板上的循环启动键，数控机床开始加工，火焊工人只需在旁边监视机床是否正常运行。当加工完一件板材时，用龙门吊吊下加工好的工件，重新放人新的板材，G92对刀，重复3、4步骤即可。

4.数控技术的优势

在加工制作钢屋架时，由于采用了先进的加工设备和加工工艺，在加工和效果上，数控加工均比传统手工加工有明显优势。下图1对数控加工和手工加工两种工艺手法各个环节的参数进行了对比：

在轻型钢屋架加工过程中，采用先进的数控设备进行加工制作，无论在时间、劳动强度和加工成本上都较传统的加工方法有显著优势。因此，数控技术的推广应用不单在小型批量复杂机械加工上能发挥优势，在诸如电厂汽机房屋架、企业厂房屋架等大型钢结构制作上同样会产生巨大的经济效益，值得大力推广。

5.结语

综上所述，现如今数控技术已经成为发展高薪技术产品和剪短工业的一项重要技术。数控技术在生物产业、航空航天等国防产业中均得到了广泛的应用。在钢结构的加工中，应用数控技术可以很大程度提高工作效率，减少工人成本，避免资金上浪费，相信在不久的将来，数控技术必将得到更为广阔的发展空间，为我国的经济发展做出重要贡献。

参考文献

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非标设备的制造过程中需要大量的非标钣金件的加工，钣金零件形状不固定，传统加工方法难度大，能耗高。数控技术的引入在钣金机床上得到了广泛应用，它解决了钣金加工中存在的零件精度高、形状复杂、批量大等问题，而且具有对工件改型的适应性强、加工精度高、提高生产率等特点，而且钣金加工工艺正在向多元化方向发展。

目前可以将钣金定义为：针对金属薄板（通常在6mm以下）的一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折弯、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。钣金一般来说基本设备包括剪板机、数控冲床/激光、等离子、水射流切割机、火焰切割机、折弯机，以及各种辅助设备如：开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机、咬口机等。钣金有时也作扳金，这个词来源于英文platemetal，一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形，形成所希望的形状和尺寸，并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件，比如家庭中常用的烟囱，铁皮炉，还有汽车外壳都是钣金件。

通常，钣金最重要的三个步骤是剪、冲/切、折弯。

通过近几年数控设备的使用，可以增强在非标钣金件上的加工能力，目前像主要的数控水射流切割机、数控剪板机、数控折弯机、数控转塔冲床、点焊机、等离子切割机等设备可以形成一套完整的钣金加工生产线。目前国内使用较多的剪板、折弯数控系统如荷兰DELEM系统，该控制系统应用较为成熟、稳定。

剪板下料在钣金加工过程中是第一道工序，下料的准确度直接影响后面工序的加工质量。数控剪板机是由数控装置、伺服系统、测量装置及机床组成。伺服系统是由三部伺服电动机和伺服驱动装置组成。机床前定位有两部伺服电机，通常一台主电机单独工作，如加工斜边则副电机工作，数控系统给出两个不同的指令形成斜边。后定位有一部伺服电机。数控剪板机的应用使得大批量重复下料省掉划线、对线工序，提高劳动效率，并保证了下料的尺寸及下料对角线的公差。

数控水射流切割机完成复杂形状和开孔钣金件的加工，机床操作者根据零件图和工艺要求确定加工方案编写程序。操作者通过机床的操作面板直接将程序写入程序内存中；随着微电子和计算机技术的日益成熟，推动了我国数控技术的发展。随着CAD/CAM机术的发展，操作员可以通过计算机相关软件将图形输入到计算机内生成程序，拷入磁盘通过磁盘驱动器输入数控系统。还可以用计算机与数控系统串行的方法输入。数控水射流切割机的应用使得原本复杂的形状结构加工变得简单，多孔零件的加工一次定位切割成型，切割精度高达到±0.1mm。

折弯是钣金加工中的一道成型工序，材料弯曲时外层受到拉伸，内层受到压缩，当外层的拉伸应力超过材料的强度极限时就会产生裂缝和折断，合理选择模具宽度、弯曲圆角半径、压力值、保压时间等参数就很重要；传统液压折弯机只能凭借手册估算各项参数。数控折弯机根据输入参数自动调整板料幅面，通过数控系统计算折弯所需压力、接触时间等相关参数，所有参数显示在屏幕上。数控折弯机由数控装置、伺服系统、液压装置及机床组成。伺服系统是由一部伺服电动机和伺服驱动装置组成，机床后定位有一部伺服电机，自动定位省去了人工划线、对线的过程，折弯角度常规模具在78°-180°之间任意可调，换用专用模具最小折弯角度可达30°，并且保证了加工精度在±0.5°。同时通过新型模具的选用使加工复杂弯曲面成为现实，例如加工一些非标准角钢、槽钢、C型钢、电缆桥架、定制配电柜等，可根据生产需要制作不同规格产品。另外数控折弯在大批量零件加工时优势更加明显，可一次性完成一个工件的所有折弯程序，系统设定后自动调整定位，定位块根据程序自动转换零件尺寸，能大大减少因搬运零件所产生的劳动量。

数控技术在钣金机床上得到了广泛应用，它解决了钣金加工中存在的零件精度高、形状复杂、批量大等问题。它们在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证。同时数控机床的使用大大简化了生产工艺，减少加工时间提高了生产效率，极大地提高了材料的利用率，降低了生产成本降低了工人的劳动强度，将是今后设备应用发展的趋势。

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银川火车站轴测图

站房的主要结构为管桁架结构，主要构件为圆钢管，其中下弦部分D轴～F轴之间为B400×200×10×18的箱型梁。其中上弦部分最大管径为φ500×20；下弦部分最大管径为φ550×25。

站台雨棚主要结构为张弦桁架，主要构件为圆钢管和平行钢丝束。其中上弦部分最大管径为φ530×14；下弦部分为1670MPa双PE高强度平行钢丝束,截面为φ5×151，φ5×139。雨棚由Y型柱支撑。

进站天桥主要构件类型为箱型、H型钢和圆钢管。其中箱型构件中最大构件尺寸为B（850～750）×400×30×36；H型钢中最大截面为H1200×500×18×30。天桥由弧形箱型柱B900×1200×36×36支撑。

2钢结构加工制作工艺介绍

现主要介绍H型钢和箱型构件的制作工艺。

2.1 H型钢制作工艺

本工程钢结构构件中H型钢构件包括焊接H型钢。H型钢构件的工厂加工从材料采购、加工制作到现场安装的每一环节进行严格控制，确保构件质量。

本工程H型钢构件采用H型钢流水线制作，制作工艺如下：

2.1.1下料

零件下料根据板厚采用数控火焰及数控直条切割机进行切割加工；

型钢的翼板、腹板采用直条切割机两面同时垂直下料，对不规则件采用数控切割机进行下料；

3）H型钢的翼板、腹板其长度放50mm，宽度不放余量，准备车间下料时应按工艺要求加放余量；

2.1.2腹板开坡口

用半自动火焰切割机开坡口，坡口形式如下（图2）：

图2

其中：P=2mm，H1=2/3（t－p），H2=1/3（t－p）

2.1.3组立

1）在组立机上进行H型钢组立，定位焊采用气保焊，其中，起始焊点距离端头距离为20mm，当零件长度较短，其长度在200mm以下时，定位焊点分为两点，分布位置为距离端头20mm。

2）H型钢在进行组立点焊时不允许有电弧擦伤，点焊咬边应在1mm以内；

3）H型钢翼板与腹板对接焊缝应错开200mm；

2.1.4 BH型钢的焊接

焊接顺序：留2mm间隙，先焊45°坡口侧焊缝，焊至H1高度的60%后，反面清根，然后焊接60°坡口侧，直至焊完，再翻转H型钢，焊完45°坡口侧的焊缝（见上图2）。

2.1.5 BH型钢的矫正

1）当翼板厚度在28mm以下时，可采用H型钢翼缘矫正机进行矫正；

2）当翼板厚度在55mm以下时，可采用十字柱流水线矫正机进行矫正；

2.1.6 检测

根据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）对完成的构件进行尺寸验收。合格的进入下一道工序。

2.2箱型构件制作

2.2.1 主材切割、坡口

1）箱型构件面板下料时应考虑到焊接收缩余量及后道工序中的端面铣的机加工余量。并喷出箱型构件隔板的装配定位线。

2）操作人员应当将钢板表面距切割线边缘50mm范围内的锈斑、油污，灰尘等清除干净。

3）材料采用火焰切割下料，下料前应对钢板的不平度进行检查，要求：厚度≤15mm不平度不大于1.5mm/m。厚度＞15mm不平度不大于1mm/m。如发现不平度超差的禁止使用。

4）下料完成后，施工人员必须将下料后的零件标注工程名称、钢板材质、钢板规格、零件号等标记，并归类存放。

2.2.2 箱形梁腹板焊接垫板

1）先将腹板置于专用机平台上，保证钢板平直度；

2）扁铁安装尺寸必须考虑箱型柱腹板宽度方向的焊接收缩余量，在理论尺寸上加上焊缝收缩余量2mm，扁铁与腹板贴合面之间的间隙控制在0－1mm；

3）扁铁与腹板的连接用气保焊断续焊；

4）两扁铁外侧之间的尺寸：加2mm

2.2.3 内隔板及内隔板垫板下料

1）内隔板的切割在数控等离子切割机上进行，保证了其尺寸及形位公差；垫板切割在数控等离子切割机上进行，并在长度及宽度方向上加上机加工余量。

2）垫板长度方向均需机加工，且加工余量在理论尺寸上加10mm；垫板宽度方向仅一头需机加工，加工余量在理论尺寸上5mm；内隔板对角线公差精度要求为3mm。

2.2.4 内隔板垫板机加工

1）机械设备：铣边机

2）在夹具上定位好工件后,应及时锁紧夹具的夹紧机构；

3）控制进刀量,每次进刀量最大不超过3mm；

4）切削加工后应去除毛刺,并用白色记号笔编上构件号。

2.2.5 箱型构件隔板组装

1）箱型柱隔板组装在专用设备上进行，保证了其尺寸及形位公差。箱型柱隔板长及宽尺寸精度±3mm,对角线误差1.5mm。

2）先使隔板组装机的工作台面置于水平位置；

3）将箱型柱隔板一侧的两块垫板先固定在工作平台上,然后居中放上内隔板,再将另一侧的两块垫板置于内隔板上,并在两边用气缸进行锁紧；

2.2.6 U型组立

1）先将腹板置于流水线的滚道上，吊运时，注意保护焊接垫板；

2）根据箱型柱隔板的划线来定位隔板，并用U型组立机上的夹紧油缸进行夹紧；

3）用气保焊将箱型柱隔板定位焊在腹板上；

4）然后将箱型柱的两块翼板置于滚道上，使三块箱型柱面板的一端头平齐再次用油缸进行夹紧，最后将隔板、腹板、翼板进行定位焊，保证定位焊的可靠性。

2.2.7 BOX组立

1）装配盖板时，一端与箱型柱平齐；

2）在吊运及装配过程中，特别注意保护板上的焊接垫板；

3）上油缸顶工件时，尽量使油缸靠近工件边缘；

4）在盖板之前，首先必须划出钻电渣焊孔的中心线位置，打上样。

2.2.8 BOX焊接

1）焊接方式：GMAW打底，SAW填充、盖面

2）该箱型柱的焊接初步定为腹板与翼板上均开20º的坡口，腹板上加焊接垫板3）为减小焊接变形，两侧焊缝同时焊接；

4）埋弧焊前先定位好箱柱两头的引弧板及熄弧板，引弧板的坡口形式及板厚同母材。

2.2.9 钻电渣焊孔

1）采用机械：轨道式摇臂钻

2）找出钻电渣焊孔的样冲眼；

3）选择合适的麻化钻；

4）要求孔偏离实际中心线的误差不大于1mm；

5）钻完一面的孔后，将构件翻转180º，再钻另一面的孔，并清除孔内的铁削等污物。

2.2.10 电渣焊

1）采用高电压，低电流，慢送丝起弧燃烧；

2）当焊缝焊至20mm以后，电压逐渐降到38V，电流逐渐上升到520A；

3）随时观察外表母材烧红的程度，来均匀的控制熔池的大小。熔池既要保证焊透，又要不使母材烧穿；用电焊目镜片观察熔嘴在熔池中的位置，使其始终处在熔池中心部位。

4）保证熔嘴内外表清洁和焊丝清洁，焊剂、引弧剂干燥、清洁；

2.2.11 切帽口；校正铣端面；抛丸涂装

1）设备：割枪、端面铣、美国八抛头抛丸机、德国高压无气喷涂机

2）电渣焊帽口必需用火焰切除，并用磨光机打磨平整；

3）对钢构件的变形校正采用火焰加机械校正，加热温度需严格控制在600℃～800℃之间，但最高不超过900℃；

4）构件的两端面进行铣削加工，其端面垂直度在0.3mm以下,表面粗糙度Ra=12.5以下；

5）构件抛丸采用美国八抛头抛丸机进行全方位抛丸，一次通过粗糙度达到Sa2.5级，同时，也消除了一部分的焊接应力；

6）箱型柱的抛丸分二部进行，一在钢板下料并铣边机加后，把箱板的外表面侧进行抛丸，第二次在箱柱全部组焊好后，涂漆前进行外表面的抛丸或喷砂；

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二、煤矿机械加工制造行业设备的改造

(一)数控切割机的改造

在煤矿机械加工制造行业中，数控切割机是非常重要的机械设备，它能够对结构原件进行一定程度的切割，从而使得原件更加符合设计的要求。原有的数控切割机的工作效率比较低，而且在对原件进行切割之后，还需要耗费很多人工对切割的废料进行分拣。所以，切割工艺的效率比较低，无法进一步满足煤矿企业的加工制造需求。在对数控切割机进行改造之后，其切割出的产品不仅能够保证切割的弧度更加光滑，而且还能够保证产品的质量和外观;同时，在对数控切割机进行改造之后，可以进一步提高工人的工作效率，减少人工划线和打磨等步骤，从而降低工人的工作量，进一步提高他们的工作效率。对数控切割机的改造是煤矿机械加工制造行业向着自动化方向迈进的重要一步，也为其他设备的改造提供了重要的参考。

(二)焊接机械设备的改进

焊接工艺是我国煤矿加工制造行业中的重要工艺，很多生产和加工的步骤都需要焊接机械设备的焊接。但是，原有的焊接机械设备在进行焊接的过程中，往往会由于元件的受热不均匀，造成焊接点变形的现象出现，这也是煤矿机械加工制造行业发展过程中的重要难题。但是，随着焊接机械设备的不断改进，这一问题得到了有效的解决:在新型的焊接机械中主要是对焊接的火焰进行了矫正，使其能够在焊接过程中对火力进行均衡分布，这样焊接处受热比较均匀，变形或者断裂现象明显减少，可以更好地保持焊接处的形状，从而提高焊接点的质量。除此之外，当原来的焊接处出现变形的现象之后，还可以采用蜂窝加热的方式或者是线性加热的方式进行矫正，能够更好地维护焊接处的形状。通过大量的实践验证，这两种变形矫正方式能够有效地解决焊接点出现的变形现象。

(三)箱型井架的改造

随着煤矿企业的不断发展，焊接工艺和其他加工工艺都得到了有效的提高，再加上箱型井架原料质量的不断提高，能够促进箱型井架的不断改造。在对箱型井架进行改造之后，不仅改变了箱型井架的结构，而且使得箱型井架的质量也得到了进一步提高。很多箱型井架采用了特大型的箱型结构件构成，其尺寸、重量和高度相比以前的井架都有了很大的提高，能够更好地支持大型煤矿机械加工制造行业的需要;而且，由于加工工艺的不断提高，使得箱型井架连接处之间的误差比较小，能够严格遵守设计过程中的各项参数，从而更好地保证了箱型井架的质量。

(四)煤矿机械设备自动化改造

随着科学技术的不断发展，煤矿企业中的机械设备也在向着自动化的方向改造，能够更好地节约人力和物力资源，降低煤矿机械加工制造行业的生产产品。其中比较典型的改造示例为:目前很多煤矿企业的机械设备都可以进行智能设定、存储和控制，不仅改变了传统的操作流程，而且使得机械设备的自动化程度得到了进一步提高。同时，很多与煤矿机械设备自动化相关的技术正在不断发展，例如:计算机技术和仿真技术等应用，能够为煤矿机械设备的自动化发展提供更多的技术支持，从而不断促进煤矿机械设备的改造和发展。

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一、概述

江苏宜兴抽水蓄能电站位于宜兴市西南郊铜官山区，装机容量为1000MW（4×250MW），压力钢管主要布置在输水系统，输水系统由上游引水系统和下游尾水系统组成，引水系统为二洞四机布置，由上平洞，上竖井、中平洞、下竖井、下平洞、岔管、高压支管组成，全部采用钢管衬砌；尾水系统采用两机合一洞的布置形式，一部分为钢管衬砌，一部分混凝土衬砌。压力钢管总量为13000t，管材分为16MnR和600 MPa级高强钢2种，管径为φ6.0、φ5.6m、φ5.2m、φ4.8m、φ3.4m，管壁厚度为δ=18mm~60mm不等。

二、主要施工技术

压力钢管从原材料堆放储存到钢管管节成品出厂的制作工作均在工地现场钢管加工厂进行。其工作内容主要包括：材料验收保管、钢管加工制作、加劲环的制作、无损检测等工作。具体制作工艺流程如下：

施工准备工艺设计材料采购及存放钢板检验绘制车间下料图编制下料程序划线下料及坡口加工压头卷板组圆、调圆纵缝焊接现场工艺试验无损检测组对加劲环、钻孔、加强板组对加劲环焊接无损检测防腐施工钢管验收。

1、钢板放样划线、切割下料

钢板划线时应注意钢板卷板方向与压延方向一致。对于弯管在划线前，应按其展开图制作样板。切割工具采用AG-400型数控火焰切割机及半自动切割机进行切割。直管、弯管、渐变管切割工具采用数控切割机，加劲环根据实际情况采用数控切割机或半自动切割机。为减小切割过程中的变形，采用对称切割的方法进行切割。利用数控切割机三割炬切割下料时V型坡口、X型坡口的加工可一次成型。

2、钢板圆弧的卷制

钢管卷制设备采用W11S-120*3000卷板机。该设备本身带有压头功能，在瓦片的卷制过程中，可以省去压头这一工序。卷板过程中利用10T龙门吊配合，以免钢板自重致使卷制的瓦片变形，并且随时对瓦片的弧度进行检测。

3、钢管组圆

组圆在对圆平台上进行，先在钢管对圆平台上划好将要对圆管节的直径，并在直径位置找水平，再划好将要对圆管节的内外直径，并在一侧焊上挡块。将检查合格的瓦片，按编号进行单节对圆组装，调整纵缝的装配间隙为0－1mm。组对完毕后，检查合格后进行定位焊。

4、组对加劲环

加劲环采用半自动切割机切割，组对在40T滚轮台车上进行，先划出加劲环的定位线，然后分块进行组对。

5、压力钢管的焊接

5. 1焊缝分类：

一类焊缝为钢管纵缝；二类焊缝为钢管环缝、加劲环对接焊缝；三类焊缝为其他焊缝。

5.2、焊接材料的烘焙和储存

焊接材料在使用前按材料说明规定的温度和时间要求进行烘焙和储存；烘焙后的焊条保存在80℃的恒温箱内，保证药皮无脱落和明显的裂纹。

5.3定位焊焊接的要求：

定位焊长度不小于100，间距不大于200，厚度4－6；定位焊的引弧和熄弧在坡口内进行，严禁在母材其他部位引弧；对定位焊的裂纹、气孔、夹渣等缺陷应进行清除。对于需要预热的钢板，定位焊时预热区宽度保持在焊缝中心线两侧150mm范围内。定位焊在气刨侧进行，一类焊缝焊前清除定位焊。纵缝定位焊从中间向两侧对称进行。

5.4焊接

5.4.1埋弧自动焊

钢管内纵缝的焊接采用MZ-1-1000A埋弧自动焊。焊接时将钢管放置在焊接胎具上，在钢管焊缝处铺垫焊剂，在钢管内部铺设埋弧焊轨道，在钢管纵缝两端焊接引弧板和收弧板（其材料、板厚及坡口尺寸和母材相同，其尺寸为：一般为100mm×100mm×板厚mm），调整焊机位置，使焊丝正对焊缝，按规定的工艺参数进行焊接，然后清除引弧板和息弧板，注意不伤及母材。埋弧焊多层焊的层（道）间接头应错开，并应保证在100mm以上。埋弧焊焊层厚度：打底焊厚度6－8mm，后续层厚度4－6mm，焊道的最大宽度为焊丝直径的3－4倍。

5.4.2手工电弧焊

渐变管、弯管环缝、加劲环的对接焊缝的焊接及灌浆孔加强板的焊接采用ZX-500手工电弧焊。手工电弧焊多层焊的层（道）间接头应错开，并应保证在30mm以上。手工电弧焊焊层厚度：打底焊厚度5－7mm，后续层厚度平焊3mm，其它位置4－5mm，焊道的最大宽度为焊条直径的2.5－3倍。

5.4.3加劲环的焊接

加劲环角焊缝的焊接采用XC-500二氧化碳气体保护焊，对接焊缝采用手工焊。应先焊加劲环的对接焊缝，后焊角焊缝，各层（道）接头处应错开。每道加劲环的焊接采用两人对称焊接，防止加劲环发生角变形。

5.4.4钢管外纵缝、环缝利用四柱移动式焊接操作架及LHJ-5型内环缝伸缩焊接操作架进行焊接。

5.5无损检测

根据合同及施工中的会议纪要，500MPa级压力钢管，超声波探伤检测比例为一类焊缝100%，二类焊缝50%；X射线探伤检测比例为一类焊缝10%，二类焊缝5%。600MPa级压力钢管所有焊缝100%比例超声波探伤检测；X射线探伤检测比例为钢板厚度δ≤40mm，一类焊缝15%、二类焊缝10%；钢板厚度40mm＜δ≤50mm时，一类焊缝25%，二类焊缝15%。若超声波探伤有可疑波形，不能准确判断，则用射线复验。

6、压力钢管防腐

压力钢管表面预处理采用干式喷砂法除锈，钢管内壁的除锈等级按国标GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa2.5级，除锈后，表面粗糙度数值达到40－70μm。埋管外壁除锈等级为Sa1级。