施工升降機標準節(jié)互換性的實現(xiàn)

陳 斌

（福建省特種設(shè)備檢驗研究院，福建 福州 350008）

施工升降機是常用的建筑施工機械，在高層建筑施工中廣泛應用于運送物料、機具和作業(yè)人員，具有技術(shù)性能優(yōu)越、使用安全可靠、搬運靈活快捷、安裝拆卸方便、維護保養(yǎng)容易等顯著特點，是現(xiàn)代建筑施工中理想的安全高效的垂直運輸設(shè)備。

標準節(jié)是組成升降機的重要部件，用量大，精度要求高，其制造質(zhì)量直接影響到整機質(zhì)量和設(shè)備工作可靠性，特別是安裝工藝通常采用自身加節(jié)升高安裝，高空作業(yè)的高危特性，要求標準節(jié)升高架設(shè)過程安全、高效，同一規(guī)格的標準節(jié)具備高度通用互配的特點，對標準節(jié)的互換性提出更高要求，因此，GB/T 10054-2005第5.2.2.4款明確規(guī)定：標準節(jié)應保證互換性。

1 標準節(jié)互換性要求

互換性指在機械制造業(yè)中，在同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑選調(diào)整或附加修配就能進行裝配，并能保證滿足機械產(chǎn)品的使用性能要求的一種特性。機械制造業(yè)中的互換性，通常包括幾何參數(shù)和綜合機械性能的互換。從升降機的升高架設(shè)工藝上我們知道，標準節(jié)在裝配時，除了去除零部件外表在搬運過程的磕碰外，不允許在高空進行調(diào)換或矯正作業(yè)，也不需要對相互配合的裝配面進行選配或輔助加工就應能組裝成具有規(guī)定功能的導軌架，即完全互換。

以SC200/200型施工升降機為例，標準節(jié)(如圖1所示)主要由立柱、方框、腹桿以及齒條等組成，相關(guān)標準的技術(shù)要求主要有：

(1)《施工升降機》（GB/T 10054-2005）5.2.2.4款“標準節(jié)應保證互換性。拼接時相鄰標準節(jié)的立柱結(jié)合面對接應平直，相互錯位形成的階差應限制在：吊籠導軌不大于0.8mm?！?/p>

(2)《施工升降機》（GB/T 10054-2005）5.2.2.5款“標準節(jié)上的齒條聯(lián)接應牢固，相鄰兩齒條的對接處，沿齒高方向的階差不應大于超過0.3mm，沿長度方向的齒距偏差不應大于0.6mm?！?/p>

(3)《施工升降機》（GB/T 10054-2005）5.2.2.6款“當一臺施工升降機的標準節(jié)有不同的立管壁厚時，標準節(jié)應有標識，以防標準節(jié)安裝不正確?！?/p>

(4)《施工升降機安全規(guī)程》（GB 10055-2007）3.4款“對垂直安裝的齒輪齒條式施工升降機，導軌架軸心線對底座水平基準面的安裝垂直度偏差應符合規(guī)定?！?/p>

標準節(jié)的互換，就是同組各標準節(jié)及其裝配后，應滿足這些國家標準及設(shè)計載荷強度要求。

2 互換性的工藝控制

標準節(jié)的制造過程涉及了零件和金屬材料采購、鋼材機加工、焊接、裝配、涂裝等過程，為了實現(xiàn)標準節(jié)的互換性，需要對其制造過程進行控制。標準節(jié)結(jié)構(gòu)的綜合機械性能互換，通過對構(gòu)成標準節(jié)的型材采購、材質(zhì)抽查、入庫驗收、下料及工序流轉(zhuǎn)、材料移植跟蹤等質(zhì)量控制工藝，依照溯源性原則，保證同一規(guī)格同一零部件的材質(zhì)符合設(shè)計技術(shù)要求，供料相同。標準節(jié)幾何尺寸和形位尺寸的互換，則需要通過制造過程的工藝控制實現(xiàn)。如果將相關(guān)國家標準的技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為組成標準節(jié)各零部件的加工精度，通過加工精度控制，為達到標準節(jié)的互換性提供基本條件：

(1)標準節(jié)立柱軸心線對端面的垂直度控制，以保證相鄰標準節(jié)的立柱結(jié)合面對接平直；

(2)標準節(jié)立柱外圓圓柱度控制，以保證相鄰標準節(jié)的立柱結(jié)合面錯位階差；

(3)標準節(jié)的每根立柱長度控制，以保證標準節(jié)兩端面的平行度要求和為齒條沿長度方向的齒距偏差控制提供條件；

(4)標準節(jié)中心線對端面的垂直度控制及標準節(jié)兩端面的平行度，以保證組裝后導軌架軸心線對底座水平基準面的安裝垂直度要求；

(5)齒條節(jié)徑線與底面的等高，以及其在標準節(jié)上安裝基準面相對標準節(jié)中心位置的等距，保證相鄰兩齒條的對接處沿齒高方向的階差；

(6)標準節(jié)立柱短圓柱孔幾何尺寸和短圓柱孔軸線形位尺寸控制，以保證相鄰兩標準節(jié)安裝接合面互換。

上述6項標準節(jié)的精度控制要求，較普通焊接件要求高，其中立柱兩端內(nèi)孔軸線形位尺寸控制直接影響到相鄰兩標準節(jié)的裝配互換性，尤其重要。

為了達到上述的技術(shù)要求，保證標準節(jié)的裝配互換性，制造時通常以專用工裝夾具(如圖2所示)來控制：方框拼焊模與標準節(jié)總成焊裝模，這是保證制造質(zhì)量必不可少的工藝手段。一般標準節(jié)的組焊工藝為：焊方框—組焊標準節(jié)—焊立柱錐形短管—打鋼號—涂漆—總檢。其中標準節(jié)組焊工序如下：

安裝立柱。將4根立柱兩端的圓柱孔和端面在總成焊裝模上定位，通過頂緊螺桿預夾緊。

安裝齒條。將3個方框空套在焊裝模上，齒條在焊裝模上定位并裝夾好后，螺栓穿過方框?qū)⒎娇?、齒條墊塊與齒條鎖緊，將墊塊點焊在方框上。

檢查各尺寸無誤，齒條長度與立柱無干憂后，旋緊各頂緊螺桿。按焊接工藝流程，對各部分施焊。標準節(jié)焊接成形后，宜應保持一段時間，再旋轉(zhuǎn)各頂緊螺桿，將各夾緊裝置松開，工件吊離焊裝模，以減少標準節(jié)的變形。

檢查標準節(jié)立柱內(nèi)孔軸線位置尺寸后，焊立柱錐形短管。

圖2 標準節(jié)組焊專用工裝

3 互換性的檢驗

由于存在焊裝工裝制造誤差、組成標準節(jié)各零件加工誤差、立柱圓柱孔和齒條裝夾在工裝上的定位誤差、焊接順序差別，或者采用二次拼焊等，焊接變形程度不一，使標準節(jié)組焊成形后幾何尺寸和形位尺寸存在差異，所以還需要對同規(guī)格標準節(jié)進行互換性檢驗，并對不合格品進行矯正。檢驗方法如下：

(1)任意吊起其中5個，互相試裝，應能不加修配可以方便地裝配；

(2)焊立柱錐形短管前，測量標準節(jié)對角立柱圓柱孔中心距；

(3)挑選一個標準節(jié)，作為檢具，套入其他標準節(jié)進行了抽檢；

(4)焊立柱錐形短管前，用專用檢具抽查同規(guī)格任意標準節(jié)接合面立柱短圓柱孔中心形位誤差。

3.1 檢驗方法比較

方法（1）檢驗簡單，但工作勞動強度大，質(zhì)量控制方法粗放。

方法（2）錐形短管在標準節(jié)裝配時主要起導向定位作用，機加工后套入立柱管內(nèi)，與立柱短圓柱孔配合誤差很小，且在遠離接合面處對稱點焊，對標準節(jié)結(jié)構(gòu)焊接變形的影響可以接受。但短圓柱孔中心距的檢驗不易掌握，對質(zhì)檢員要求高。如圖1所示，在標準節(jié)接合平面，短圓柱孔中心距的尺寸鏈中，對角線誤差是由組成對角線三角形的二個直角邊的誤差決定的，即

對角線誤差δE或（δD）

式中：Amax——A邊最大極限長度，mm；

Bmax——B邊最大極限長度，mm；

Amin——A邊最小極限長度，mm；

Bmin——B邊最小極限長度，mm。

誤差δE(或δD)遠比A邊或B邊二個邊的單邊最大誤差大，造成互換性實際控制困難。還有可能出現(xiàn)標準節(jié)的A邊和B邊的邊長處于最大極限長度，同時連接這兩邊的對角線E（或D）處于最小尺寸的“平行四邊形”不可互換狀態(tài)。這種單一要素控制的方式只適用批量小的場合。

方法（3）方法較理想，但一個標準節(jié)的幾何尺寸和形位尺寸，并不能覆蓋接合面互相配合的幾何要素的尺寸公差和位置公差范圍內(nèi)的所有裝配情況，且每一批次生產(chǎn)的標準節(jié)還可能存在不同的誤差，難以實現(xiàn)同規(guī)格不同批次生產(chǎn)的標準節(jié)的互換。

方法（4）方法較全面，其主導思想，是將標準節(jié)接合面平面直角坐標上立柱短圓柱孔中心形位誤差的獨立控制、短圓柱孔尺寸誤差的獨立控制，調(diào)整為立柱短圓柱孔中心線理論正確尺寸與位置度公差一起控制，將立柱短圓柱孔孔徑公差列入位置度相關(guān)公差控制，以孔徑加工誤差余量作為位置公差的補償量，符合裝配原則(如圖3所示)。

3.2 專用檢具

圖3 標準節(jié)聯(lián)接面幾何參數(shù)要求

圖4 檢具示意圖

量，降低質(zhì)檢員勞動強度，如4個銷軸中間可鉆孔，檢具中間掏空等。銷軸經(jīng)過熱處理以保證耐用度和檢具尺寸的穩(wěn)定性，裝配后與工件接觸的端面調(diào)整在同一個平面內(nèi)，作為檢測基準。

4 結(jié)束語

檢具(如圖4所示)1套2組，銷軸中心距按理論尺寸設(shè)計。定位銷軸外徑D′，1組按標準節(jié)立柱短圓柱孔的最大實體原則設(shè)計，2組按短圓柱孔的最小實體原則設(shè)計。檢具的位置公差δ′，按通用設(shè)計原則取標準節(jié)立柱短圓柱孔位置度誤差δ的(1/3～1/10)。檢具的理論中心，即為標準節(jié)的中心。這樣既能滿足標準節(jié)接合面短圓柱孔中心形位誤差控制，又綜合了各短圓柱孔的機加工誤差，可以實現(xiàn)對同規(guī)格任意標準節(jié)接合面立柱短圓柱孔尺寸和形位公差的檢驗，保證了互換性檢測需要。

檢具的制造，在保證銷軸裝配位置穩(wěn)定性的前提下，盡量減少材料實體，以減輕檢具本身重

施工升降機標準節(jié)互換性是一項定性要求，通過制造過程工藝設(shè)計，轉(zhuǎn)化為制造過程的零部件的定量技術(shù)要求，配置合理的工藝裝備和工藝流程，消除焊接過程的變形影響和其他不利因素的影響，運用質(zhì)量工藝控制，能夠很好地實現(xiàn)?；Q性好的標準節(jié)，使施工升降機產(chǎn)品的裝配精度、整機質(zhì)量、整體安全性有了保證基礎(chǔ)。

[1]GB/T 10054-2005，施工升降機[S].

[2]GB 10055-2007，施工升降機安全規(guī)程[S].

[3]GB/T 1182-2008，產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)幾何公差形狀、方向、位置和跳動公差標注[S].

[4]GB 4249-2009，產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）公差原則[S].

[5]陸秀鳳.人貨兩用施工升降機標準節(jié)焊裝設(shè)備簡介[J].建筑機械，1994(8)：37-38.