工艺工法QCQC成果气割炬辅助工具创新研制（附图较多）

1、. 气割炬辅助工具研制山东电建二公司给力QC小组前言： 1900年，两位法国工程师 Fouch 和 Picard制造出第一个氧乙炔割炬。启动了钢材切割、焊接的革命。因为手工割炬的优点非常多，所以，100多年以来，手工气割炬的变化不是很大。 优点：手工气割使用灵活方便，设备简单、便于携带，可在现场迅速安装使用， 切割过程中,可以在一个很小的半径范围内快速改变切割方向，成本低、生产率高，不受工件的形状与尺寸的限制。 手工气割灵活方便，不受工件的形状与尺寸的限制缺点：手动氧乙炔割炬虽然使用方便，但随意性强，切割表面平面度、割纹深度的质量不容乐观。超过标准要求时，必须进行打磨，校形，造成人力资源的浪费

2、，同时造成如角磨机、沙轮片等各种耗材增多，增加了工程建设的成本。 割口质量不容乐观，切割凸凹不平、割纹深度大 预埋件钢板进行打磨修边术语解释：1、切割面平面度：在切割操作过程中，当沿切割方向切割，割嘴风线与工件横向不垂直时，造成割口的角度偏差。厚度20mm钢板验收规范切割面平面度偏差1.0mm割纹深度偏差0.3mm2、割纹深度：是指沿切割方向垂直于切割面上的凸凹程度。 3、目前我们制作的预埋件钢板厚度在10-30mm之间，因此取中间值，以厚度20mm钢板为例进行研究。钢结构工程施工质量验收规范GB50205规定：切割平面度偏差允许值为0.05t（t为切割面厚度）即：0.05x20mm =1.0

3、mm，割纹深度偏差允许值为0.3mm。一、 小组概况表1：小组概况表小组名称给力QC小组成立时间2012年04月课题名称气割炬辅助工具研制课题类型创新型组长xx小组注册号2012-87-HD-001受训课时40课时活动日期2012.04.01-2012.10.1小组成员10人小 组 成 员姓 名职 务学 历小组职务小组分工xx项目经理本科顾问策划组织xx项目总工大专顾问技术指导xx主任大专组员指导顾问xx专工大专组员技术指导xx专工大专活动指导活动指导xx班长大专组长策划实施xx质保主管大专成员成果整理xx技术员大专组员对策实施xx班组成员中专组员对策实施xx班组成员高中组员对策实施xx班组成

4、员高中组员现场施工 制表：xx 2012.04.01二、 选定课题现状1：手工切割钢板的超差现象严重：1、小组成员在预埋件制作现场测量20块手工切割钢板，切割面平面度偏差值u1.9mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200mm，测量点每100mm取点一次）：表2：切割平面度偏差调查表钢板编号12345678910平均偏差值mm1.22.222.52.22.32.11.21.91.9钢板编号11121314151617181920平均偏差值mm12.222.32.31.12.32.31.11.8制表：张刚 2012.04.02切割平面度验收规范要求与实际测量值的对比柱状图：2、现场

5、测量20块手工切割的预埋件钢板，割纹深度h0.7mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200mm，测量点每100mm取点一次）：表3：割纹深度偏差调查表钢板编号12345678910平均偏差值mm0.110.111.50.6110.71钢板编号11121314151617181920平均偏差值mm0.10.10.70.6110.1110.8 制表：张刚 2012.04.02切割平面度验收规范要求与实际测量值的对比柱状图：通过以上数据可以看出，目前切割件的切割平面度、割纹深度均出现超差。现状2：受检人员均有热切割操作证，持证上岗，其中一人持有高级资格证书，切割质量达不到验收规范要求是

6、手工切割偏差的普遍现象。现状3：目前组合场经常采用半自动切割机下料，但是，高空作业、H型钢、槽钢、不规则型材等不适合安装半自动切割机，仍采用手工切割。小组成员决定研制一种工具，安装在手工气割炬上，以保证割口质量。确立课题为：气割炬辅助工具研制。三、确定目标 研制出气割炬辅助工具具体指标：以厚度20mm的钢板割缝为例，切割面平面度控制在1.0mm以内，割纹深度控制在0.3mm以内，达到验收规范要求四、提出方案并确定最佳方案：（一）寻找设计途径：1、切割平面度偏差试验:试验方法：理论分析与实践操作结合，以90°直口进行试验切割表4：切割平面度偏差试验表割炬尾部下垂气割割嘴垂直于钢板气割炬

7、后部抬高切割效果切割效果切割效果割口倾斜偏差2mm（上限1.0mm）割口接近垂直偏差0.5mm（上限1.0mm）割口倾斜偏差2.1mm（上限1.0mm）试验结论：由分析可以看出，要提高切割平面度质量，必须始终保持切割过程中割嘴垂直与钢板。但是，气割操作过程中，操作工手持气割炬，没有标尺，仅凭目测感觉割嘴与钢板的角度，不可能始终保持割嘴与垂直与钢板，造成切割平面度随时变化。 制表：贾磊 2012.04.02提出设计思路：设计支架固定割嘴与钢板的角度。2、割纹深度偏差试验：表5：割纹深度变化原因分析表割炬操作动作示意图割口成型示意图实测钢板割纹深度割纹深度0.5mm（上限0.155mm）结论：气割

8、工进行切割作业时，仅凭双手拿着割炬，割炬没有依靠，抖动无法控制。制表：贾磊2012. 04.02提出设计思路：在切割操作过程中，固定割嘴的行走路线，可解决气割嘴沿切割方向行走时垂直于切割面的抖动。气割炬辅助工具研制大方案确定：气割炬辅助工具设计支架固定割嘴与钢板的角度设计道轨，固定割嘴行走路线（二）提出设计方案并进行试验：针对于提出的设计思路，小组采取试验的方式，逐步确定。1、支架安装位置 对于支架的安装位置，小组提出以下两种方案：支架割嘴两侧安装支架割嘴一侧安装支架表6：支架位置选择论证表方案一：割嘴两侧安装支架方案二：割嘴一侧安装支架内容支架安装在割嘴两侧，保持割嘴与钢板的角度支架安装在割

9、嘴一侧，保持割嘴与钢板的角度试验可用性可以保持割炬与割件平行可以保持割炬与割件平行满足性两侧都需要支撑点，限于钢板中间割缝。一侧宽度不足以支撑时，支架失去作用有一侧可放开工具即可，可进行钢板修边，用途广泛结论采用方案二：割嘴一侧安装支架制表：张刚 2012.04.022、支架形式支架形式直接支撑滚轮行走表7：支架形式论证表方案一：直接支撑方案二：滚轮行走内容支架直接支撑，保持割嘴与钢板角度始终一致滚轮支撑，保持割嘴与钢板角度始终一致试验满足性可以保持割炬与割件平行可以保持割炬与割件平行可用性支架与钢板直接摩擦，摩擦力大，在钢板上滑动时割炬发生颤动支架与钢板滚动摩擦，摩擦力小，在钢板上滚动顺利结

10、论选定方案二：滚轮行走制表：张刚2012.04.03滚轮形状饼状轮行走刀口轮行走3、滚轮形状表8：滚轮形状论证表方案一：饼状轮行走方案二：刀口轮行走内容试验可用性转动时压出饼状轮的宽度转动时压出一条线满足性滚轮与切割件接触面积越大，轧到割件上飞溅氧化铁颗粒的几率越大转动时压出一条线，轧到割件上飞溅氧化铁颗粒的几率小结论现场钢板切割时，钢板上会有切割过程中飞溅的氧化铁颗粒，由示意图可以看出：当轮子压住这些颗粒时，割嘴与钢板的切割角度就会发生变化，而刀口轮可以减少压住氧化铁颗粒的几率，因此，小组决定选用方案二：刀口轮行走。制表：张刚 2012.04.034、工具与割嘴连接设计依据：目前气割炬型号为

11、G01-100最为常用，小组决定采用此型号气割炬进行研究设计。G01-100气割炬的割嘴有3种：#1、#2、#3，分别用于切割不同厚度的钢板，其外径均为14.5mm。 表9：G01-100气割炬规格表割炬型号切割低碳钢厚度（mm）可换割嘴工作压力（Mpa）割嘴外径（mm）G01-10010-100数目切割氧孔径（mm）氧气乙炔14.531.1 1.3 1.60.3-0.50.001-0.1 制表：贾磊 2012.04.03设计思路：设计内径15mm的圆环箍加顶丝，使工具固定在气割嘴上。 对于圆环箍顶丝的选择，小组提出两种方案：圆环箍顶丝六角螺栓作为顶丝翼型螺栓作为顶丝表10：圆环箍顶丝选择论证

12、表方案一：六角螺栓作为顶丝方案二：翼型螺栓作为顶丝内容使用六角螺栓紧固使用翼型螺栓紧固试验满足性可以将割嘴固定可以将割嘴固定实用性使用六角螺钉作为顶丝进行紧固，必需使用扳手旋紧使用翼形螺钉作为顶丝进行紧固，用手直接旋紧，方便快捷，省去携带扳手的麻烦结论选定方案二：使用翼形螺钉作为顶丝进行紧固制表：贾磊 2012.04.045、割嘴圆环箍与刀口轮支撑的连接方式割嘴圆环箍与刀口轮支撑的连接方式与支撑连接方式分离式一体式表10：圆环箍顶丝选择论证表：方案一：割嘴圆环箍与刀口轮支撑分离方案二：割嘴圆环箍与刀口轮支撑一体内容试验刀口轮支撑割嘴圆环箍割嘴圆环箍刀口轮支撑使用范围割嘴固定圆环箍与支架分离，可

13、调节割嘴与割件的角度，满足多种割口角度当割嘴插入圆环箍后，割嘴只能与割件垂直结论由图片分析可以看出，方案一比方案二使用范围广。小组决定采用方案一：圆环箍与支撑分离。查阅中华人民共和国电力行业标准DL/T869-2012得知，钢板对接焊时需要开30°-35°的坡口，小组决定在圆环箍与支架连接盘上分别刻出90°、30°、35°的刻度，使工具具有多角度切割的功能。切割坡口时将圆环箍调至30°与35°之间即可。表11：割嘴圆环箍与刀口轮支撑连接方式选择表制表：贾磊2012.04.04制表:贾磊04.046、刀口轮形状设计思路：固定气

14、割嘴的行走路线，可以使刀口轮沿一平直的扁铁做为轨道行走，可解决气割嘴沿切割方向行走时垂直于切割面的抖动。对于刀口轮的形状，小组提出两种方案：刀口轮形状双面切削单面切削表12：刀口轮形状论证表方案一：双面切削方案二：单面切削内容试验可用性当刀口轮靠近扁铁时，轮子最高点不能贴近扁铁，不能延扁铁行走，将造成行走不直。由于单面切削，当刀口轮靠近扁铁时，轮子最高点能贴近扁铁，能延扁铁直线行走。 结论由图片可以看出，单面切削能使工具能延扁铁直线行走。因此，小组成员决定采用方案二：单面切削刀口轮制表：贾磊2012. 04.047、工具各部件的尺寸确定（1）支撑杆尺寸：即割嘴中心线到中间轮的长度以及两个刀口轮

15、间距。设计依据：测量手工切割时割嘴附近飞溅的氧化铁颗粒数据如下（钢板厚度20mm，割口长度200mm）：表13：割嘴附近飞溅物统计表割嘴中心线向两侧延伸距离（mm）0-1010-2020-3030-50溅出颗粒数量（个）151011飞溅物分布饼分图：结论：飞溅物主要集中在0-20mm距离之内制表：张刚 2012.04.06 表14：刀口轮支撑杆长度论证表刀口轮支撑杆尺寸分析确定数据分析成型图纸由饼分图可以看出，飞溅物主要集中在0-20mm距离之内，距离20-50mm的飞溅物仅有2个颗粒，对刀口轮的行走障碍微乎其微，因此，小组成员决定割嘴中心线到中间轮距离为25mm。为保持工具平衡，两刀口轮中间

16、距同样为25mm。两轮中间采用隔套隔开。制表：张刚 2012.04.06（2）刀口轮尺寸表15：刀口轮尺寸论证表刀口轮尺寸确定数据分析成型图纸刀口轮尺寸，分三方面：外径、内径、厚度。外径：外径决定割嘴与割件的高度，割嘴长度35mm+割嘴与割件距离10mm+可调节长度5mm =50mm。内径：需小于支撑杆的外径才能进行固定，小组成员将内径确定为10mm。厚度：厚度小稳定性差；厚度大，增加重量，与中间轴的摩擦力大，影响轮子的转动，小组成员确定厚度为10mm。制表：张刚 2012.04.06（3）割嘴圆环箍固定使用的翼形螺栓、螺帽尺寸确定表16：翼型螺栓螺帽尺寸确定表支撑与割嘴圆环箍固定翼形螺栓螺帽

17、尺寸数据分析成型图纸两刀口轮使用隔套隔开，使用M8的六角螺帽固定。割嘴圆环箍插入支撑杆圆盘中心孔，采用内径8mm翼型螺帽固定，调节角度时松开螺帽，调节完毕紧固。圆环箍与气割嘴固定采用翼形螺钉，螺纹直径5mm，螺纹长度10mm，当翼形螺钉旋到底时，即可使本工具固定在气割嘴上。制表：张刚2012. 04.06（4）做为行走轨道的扁铁尺寸确定表：17固定刀口轮行走路线材料选择表扁铁选择扁铁长度可以视割件大小自行选择。因为手工切割时，每切割30-50cm需要移动一下自己的身体，所以扁铁长度以50cm为宜。(此处选用的扁铁：长50cm宽4cm厚0.3cm重量0.38kg)通过磁铁吸附效果对比实验对比选择

18、，扁铁与割件采用强磁磁铁固定，移动时方便快捷。切割操作时调整好扁铁位置，使刀口轮沿扁铁行走。磁铁吸附效果对比实验强 磁普通磁铁图片 吸附能力每个强磁可以吸附1.5磁铁直径22mm高30mm每个普磁可以吸附0.1磁铁直径22mm高30mm经济性每块4元每块1元满足性吸附能力强，可吸附扁铁（扁铁重量0.38kg）吸附能力弱，不足以吸附扁铁（扁铁重量0.38kg）可实性强度高，现场使用不易损坏质脆，现场使用易损坏结论选用放弃 制表：张刚 2012.04.05（三）确定最佳方案1、最佳方案描述a.用一个支撑杆，支撑住刀口轮。b.用割嘴圆环箍与支撑杆分离的方式将工具固定在气割嘴上。c.运用单面刀口轮沿扁

19、铁行走的方式固定行走路线。D运用强磁磁铁将扁铁吸附在割件上。行走轨道：扁铁割嘴圆环箍支撑杆刀口轮强磁磁铁 2、设计方案分解系统图支架两侧安装支架一侧安装支架直接支撑滚轮行走饼状行走刀口轮行走内径15mm的圆环箍加顶丝固定六角螺栓固定翼型螺栓固定支撑杆与割嘴的固定方式圆环箍与刀口轮支撑一体式圆环箍与刀口轮支撑分离式切割平面度超差割纹深度超差刀口轮延扁铁行走趟刀口轮形状双面切削刀口轮单面切削刀口轮气割炬辅助工具割嘴圆环箍六、制定对策1、方案细化材料准备圆钢、钢板、翼形螺钉、螺帽、六角螺帽、扁铁、强磁铁刀口轮支撑杆气割炬辅助工具割嘴圆环箍加工制作单面切削刀口轮各零部件组装组合试用现场试用切割效果 2

20、制定对策表 表18：对策表序号对 策目 标措 施时 间地点负责人1材料准备圆钢，用于加工支撑架长 L=100mm 直径 =30mm材质 Q235现场截取圆钢2012.04.08现场xx钢板，用于加工刀口轮直径 =70mm厚 d=15mm材质 Q235现场切割圆盘钢板扁铁长50cm宽4cm厚0.3cm现场截取翼形螺钉螺纹直径5mm螺纹长度10mm 提计划报物资公司购买2012.04.08物资公司xx翼形螺帽M8六角螺帽M8xx强磁铁可以吸附扁铁2加工制作支撑、割嘴固定圆环箍表面加工精度为IT101、提供原材料及设计图纸，给加工单位。2、加工制作。2012.04.10加工厂xx刀口轮隔套与支撑轴配

21、合精度为：间隙配合2012.04.10xx3组合组装后符合设计图纸要求1、刀口轮与支撑杆连接安装2、割嘴圆环箍与支撑杆连接3、工具整体与气割炬连接 2012.04.15班组xx4试用使用工具后，不同气割工切割的割口均能达到验收标准，工具可以进行多角度的坡口切割。1、 使用厚20mm的钢板上进行试验。2、 选取不同操作人员进行试验。 2012.04.15现场xx制表：xx 2012.04.07七、对策实施对策实施一：材料准备 1、4月8日，小组成员现场使用废料切割圆盘钢板、截取圆钢、扁铁。2、4月8日，小组成员编写材料需用计划，报物资公司审批后，4月10日到货。各配件符合要求测量各材料尺寸圆盘钢

22、板切割 目标值检查：经检查，钢板、圆钢尺寸符合目标值，扁铁顺直，长50cm宽4cm厚0.3cm；物资公司采购的螺栓螺帽符合目标值，磁铁可将扁铁吸附于割件。 对策实施二：将图纸以及准备的各种材料送加工厂加工。1、4月10日将设计图纸、材料提供给公司指定加工厂。2、加工过程刀口轮中心孔加工刀口轮外径切削支撑杆加工加工完毕的各个部件割嘴圆环箍顶丝孔加工割嘴圆环箍内丝加工目标值检查：加工件表面光洁，加工精度达到IT10，螺纹经螺纹通止规检查合格，刀口轮与支撑为间隙配合，旋转顺利，割嘴圆环箍与气割嘴连接牢靠，符合设计要求。使用现场下脚料进行试用 对策实施三：组合：按照绘制的图纸进行正确拼装将单面切削刀口

23、轮安装在支撑杆上割嘴圆环箍插入支撑杆割嘴圆环箍与支撑杆固定将工具整体安装在气割炬上翼形顶丝旋入割嘴圆环箍各部件组装完毕目标值检查：经检验，组合后成品符合设计图纸要求。 对策实施四：试用： 测量切割平面度坡口切割测量割纹深度现场90°直口下料试用使用工具切割的预埋件效果工具使用前后对比不同厚度钢板试用下料不同气割工试用下料目标值检验：从2012年5月5日，该工具正式使用。通过不同气割工切割直口试验，坡口切割试验，割口均达到验收标准。八、效果检查1、目标值：切割预埋件钢板，运用到实际工作中，测量使用工具后切割钢板的偏差值：（1）切割平面度：现场测量20块手工切割的预埋件钢板，切割面平面度

24、偏差值u0.3mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200mm，测量点每100mm取点一次）：表19：使用工具后切割平面度验收表钢板编号12345678910平均偏差值mm0.20.20.30.50.50.30.4020.60.4钢板编号11121314151617181920平均偏差值mm0.10.2000.30.10.30.30.60.6制表：秦学亮 2012.08.02由统计可以看出使用小组研制的工具后，切割平面度偏差已经好于验收规范1.0mm的要求。（2）割纹深度： 现场测量20块手工切割的预埋件钢板，割纹深度h0.1mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200

25、mm，测量点每100mm取点一次）：表20：使用工具后割纹深度验收表钢板编号12345678910平均偏差值mm0.100.10.10.100.10.10.10.1钢板编号11121314151617181920平均偏差值mm0.10.10.10.1000.10.10.10制表：秦学亮2012. 08.02由统计可以看出使用辅助工具后，割纹深度偏差已经好于验收规范0.3mm的要求。根据以上调查表，绘制了使用前、验收规范要求、使用后的对比柱状图：结论：由柱状图可以看出小组目标完全实现！2、目标值跟踪检验：（1）运用到不同厚度钢板进行效果检验，割口均达到或好于验收规范：表21：不同厚度钢板切割效果调查表： 钢板厚度mm51015202530切割平面度评价偏差mm0.01t0.01t0.02t0.02t0.02t0.03t割纹深度平均偏差mm0.10.10.10.10.20.2备注钢结构工程施工质量验收规范GB50205规定：切割平面度偏差允许值为0.05t（t为切割面厚度），割纹深度允许值为0.3mm制表：秦学亮2012.08.02（2）运用到其他施工项目进行效果检验，割口均达到或好于验收规范：表22：不同工程项目