深孔弧門面板整體銑削加工施工工裝

1、深孔弧門面板整體銑削加工施工工裝劉霞 （中國(guó)水利水電第七工程局水工機(jī)械廠 四川彭山）摘要 ：水工鋼閘門制作中深孔弧門通常需要將弧門面板進(jìn)行整體銑削加工，而這種超大型設(shè)備加工在大型的制造廠通常采用數(shù)控鏜銑床進(jìn)行銑削加工，一般水工產(chǎn)品制造單位不具備這種能力，為此，我們針對(duì)弧門面板整體銑削加工要求自行研制一套弧門面板銑削專用工裝和加工工法，供同行參考。關(guān)鍵詞： 深孔弧門面板銑削 工裝原理 劃規(guī)設(shè)計(jì) 工藝原理 質(zhì)量控制 環(huán)保措施1.前言深孔弧門面板銑削通常需采用數(shù)控鏜銑床進(jìn)行銑削加工，一般水工產(chǎn)品制造單位沒有大型數(shù)控鏜銑床這種設(shè)備，通常以高額的費(fèi)用拿到具備這種加工能力的大型制造廠進(jìn)行加工，加大了產(chǎn)品的

2、制造成本，并影響產(chǎn)品生產(chǎn)工期。為此，我們針對(duì)深孔弧面板整體銑削加工要求以及弧門相關(guān)幾何尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)了一套專用弧門面板銑削的工裝。通過(guò)這種工裝，我們成功完成了蘇丹麥洛維電站3套深孔低位泄水弧門面板的銑削加工，斜卡電站放空洞弧門面板的銑削加工。該工裝還將繼續(xù)為今后加工同類產(chǎn)品其它規(guī)格的深孔弧門進(jìn)行服務(wù)。2.工裝設(shè)計(jì)原理經(jīng)加工蘇丹低位泄水弧門面板為例。蘇丹麥洛維電站42.5-57m低位泄水弧門，門葉結(jié)構(gòu)尺寸：弧門半徑R7500mm，面板弧長(zhǎng)6025mm，面板寬5582mmmm；面板材質(zhì)為2Cr13，加工粗糙度要求不低于12.5m。根據(jù)該弧門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的工裝能將平面移動(dòng)銑床與該弧門一起通過(guò)弧門支

3、鉸裝置同軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)銑床旋轉(zhuǎn)或弧門旋轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)換加工工位，從而實(shí)現(xiàn)面板銑削加工。工裝的設(shè)計(jì)原理如下：根據(jù)該弧門的旋轉(zhuǎn)半徑，設(shè)計(jì)一套工裝支臂和固定支鉸裝置，使它與該弧門活動(dòng)支鉸能夠進(jìn)行同軸（工藝旋轉(zhuǎn)軸）旋轉(zhuǎn)，并將平面移動(dòng)銑床固定在工裝支臂上，支臂的長(zhǎng)度以伸出弧門面板外并能安裝平面移動(dòng)銑床和施工平臺(tái)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，如弧門半徑加長(zhǎng)，則相應(yīng)加長(zhǎng)支臂長(zhǎng)度；工藝旋轉(zhuǎn)軸采用分段制作，軸段采用動(dòng)配合聯(lián)接加長(zhǎng)成長(zhǎng)軸，以滿足不同跨距的弧門加工；先劃出弧門面板的銑削素線（水平線）作為加工基準(zhǔn)線，以此線為基準(zhǔn)找正銑床將銑床加固，調(diào)正銑刀銑削面板；通過(guò)龍門吊、千斤頂?shù)仍O(shè)備旋轉(zhuǎn)工裝支臂或旋轉(zhuǎn)弧門門葉轉(zhuǎn)換加工工位，從而完成弧門

4、面板的整體銑削加工。加工后的弧面實(shí)際上是由很多個(gè)沿圓弧的切線方向的平面包絡(luò)組成，相鄰兩平面之間的峰值不超過(guò)0.1mm，其工藝旋轉(zhuǎn)軸與活動(dòng)支鉸的配合精度確定弧門半徑的加工精度。深孔弧門面板銑削工裝如圖示2-1：圖2-1 深孔弧門面板銑削工裝1固定支鉸 2工裝旋轉(zhuǎn)軸 3工裝支臂 4工位鎖定器 5專用水平移動(dòng)銑床 6活動(dòng)支鉸 7閘門門體與支臂 8起吊設(shè)備 9工件加固支承 10工裝基礎(chǔ)3適用范圍此工裝可以通過(guò)加長(zhǎng)支臂和工藝回轉(zhuǎn)軸后適用于不同半徑和跨距的弧門面板整體銑削加工。4工藝原理4.1先將成形后弧門門葉與支臂、活動(dòng)支鉸、工裝支臂、工藝旋轉(zhuǎn)軸、工藝旋轉(zhuǎn)軸支承按附圖2.1方式組裝成整體。4.2將自制的

5、平面移動(dòng)銑床與基礎(chǔ)架安裝固定，將組裝的銑床安裝在工裝支臂上。4.3安裝好銑床的工裝支臂、弧門門體繞工藝旋轉(zhuǎn)軸同軸(間隙配合方式聯(lián)接)旋轉(zhuǎn)，工藝旋轉(zhuǎn)軸與門葉活動(dòng)支鉸配合精度決定弧門的加工半徑的精度。4.4通過(guò)自制劃規(guī)與工藝旋轉(zhuǎn)軸同軸旋轉(zhuǎn)，在面板厚度面上劃出銑削加工半徑弧線。4.5通過(guò)工藝旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工裝支臂及平面移動(dòng)銑床或旋轉(zhuǎn)弧門門體轉(zhuǎn)換銑削工位。4.6 通過(guò)龍門吊吊起弧門吊耳，使弧門門體繞工藝旋轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)，控制面板銑削工位的高程。4.7由于加工后的弧面實(shí)際上是由很多個(gè)沿圓弧的切線方向的平面包絡(luò)組成的，通過(guò)計(jì)算得出銑削加工的最大弦平面寬度，使相鄰兩弦平面之間的峰值不超過(guò)0.1mm，并用直尺和劃針

6、劃出刀盤找正基準(zhǔn)弦線，并標(biāo)識(shí)，以保證面板的弧面加工精度。4.8，分兩次進(jìn)刀量進(jìn)行銑削，第一次加工為粗加工銑，第二次為精加工銑。通過(guò)第一次的銑削可以驗(yàn)證加工工藝的準(zhǔn)確性，并通過(guò)及時(shí)調(diào)整確保二次加工時(shí)的精確性。5施工工藝流程及工藝要點(diǎn)5.1 工藝流程詳見工藝流程圖，附圖5-1工裝支臂、支鉸、旋轉(zhuǎn)軸、側(cè)水封定位板、劃規(guī)設(shè)計(jì)與制作銑削加工場(chǎng)地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與鋪設(shè)工藝旋轉(zhuǎn)軸、弧門活動(dòng)支鉸、與軸支承整體組裝確定面板銑削第一工位銑床及動(dòng)力頭與加工工位的加工量確定和找正銑床與基礎(chǔ)架安裝固定，吊裝并與工裝支臂安裝就位與固定 銑削工裝與門體的固定 工裝支臂與工藝旋轉(zhuǎn)軸的裝配體整體安裝加工工藝參數(shù)制定面板銑削加工面板加工

7、質(zhì)量檢測(cè)加工質(zhì)量評(píng)估與驗(yàn)收 圖5-1 施工工藝流程圖 5.2 工藝要點(diǎn)5.2.1 加工工位定位后應(yīng)將工裝與基礎(chǔ)支撐牢固，以防震動(dòng)造成銑削串位。5.2.2銑刀與加工線應(yīng)整體找平找正后，調(diào)整加固銑床與門葉，檢查無(wú)誤后，再銑削加工，以控制銑削精度和面板成形質(zhì)量。5.2.3銑削加工過(guò)程控制5.2.3.1面板銑削劃線將門葉側(cè)水封面板邊厚度面上涂上色（主要保證劃線的清晰度），門葉與工裝組裝驗(yàn)收合格后用劃線工裝（自制劃規(guī)，如圖示5.1）繞支鉸中心旋轉(zhuǎn)，劃出銑削弧線，再用專用檢測(cè)量具（標(biāo)準(zhǔn)盤尺及彈簧秤）進(jìn)行復(fù)檢，準(zhǔn)確后，并劃出銑削弦平面弦線，做出標(biāo)識(shí)，再進(jìn)入面板銑削工序。劃線方式如圖示5-2弧門面板銑削線劃線

8、示意圖。劃線時(shí)要求在面板厚度面上每間隔80mm弧長(zhǎng)打一標(biāo)識(shí)。劃線工裝要求配合緊密，劃規(guī)裝配時(shí)應(yīng)保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，劃針定位應(yīng)準(zhǔn)確和牢固。工裝劃線后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)盤尺進(jìn)行復(fù)檢。劃線和檢測(cè)時(shí)間應(yīng)控制在一定的溫差范圍內(nèi)。圖5-1 自制劃規(guī)1工藝旋轉(zhuǎn)軸軸套 2劃規(guī)臂 3劃針 4劃針鎖定螺釘5.2.3.2銑床銑刀找正 (1) 用水準(zhǔn)儀找正加工銑削線，調(diào)正后將門體與基礎(chǔ)支撐加固。(2) 旋轉(zhuǎn)工裝支臂調(diào)整銑床，用直尺檢測(cè)銑刀頭與門葉的間距，來(lái)回移動(dòng)銑刀頭，控制好與兩側(cè)面板銑削線間距后加固銑床與工裝支臂。(3) 用直尺找正銑刀盤，確定銑刀盤面兩側(cè)面與面板兩側(cè)面銑削線等間距后擰緊鎖定螺釘，固定銑刀盤。5.2.3.3具體的銑

9、削工位與銑削量確定：分兩次加工量進(jìn)行銑削加工，粗加工工位銑削量3mm，銑削弦寬80mm，精加銑削工位銑削量1mm，銑削弦寬35mm。理論計(jì)算得出，用該工裝加工的回轉(zhuǎn)半徑為10m的弧門面板，其弦高為0.100mm；實(shí)測(cè)銑削后的弧門面板半徑為R10000，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)技術(shù)要求。為進(jìn)一步提高銑削面的外觀，可用手持軟帶磨光機(jī)對(duì)面板銑削面進(jìn)行拋光。圖5-1 弧門面板銑削線劃線示意圖6質(zhì)量控制施工前，根據(jù)施工實(shí)際條件，組織技術(shù)人員反復(fù)認(rèn)真研究和論證，進(jìn)行周密的施工組織策化，確立一套適合的技術(shù)措施和工藝流程，細(xì)化每一個(gè)環(huán)節(jié)，制定相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量控制和檢查驗(yàn)收方案，制定弧門銑削測(cè)量方案（見圖6-1）；制定劃線

10、加工檢測(cè)表詳見附表6-1弧門劃線加工基準(zhǔn)數(shù)據(jù)表（因表幅太大，附部分示意），以精確計(jì)算和檢測(cè)每一次加工進(jìn)刀量和加工后所剩余量，采用“三檢制”的控制措施，加強(qiáng)過(guò)程控制，從技術(shù)上對(duì)加工質(zhì)量作出保證。圖示6-1弧門銑削測(cè)量方案圖 加強(qiáng)過(guò)程控制，施工前組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)于重點(diǎn)控制部位還要重點(diǎn)技術(shù)交底。施工過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，主要通過(guò)采用巡視、平行檢驗(yàn)和盯點(diǎn)等方式對(duì)施工質(zhì)量各重點(diǎn)工序進(jìn)行監(jiān)控。巡視檢查重在及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理，堅(jiān)決不把質(zhì)量隱患帶入下一道加工工序。對(duì)于重點(diǎn)部位加工時(shí)段，對(duì)關(guān)鍵工序，均采用現(xiàn)場(chǎng)盯點(diǎn)的監(jiān)控方式，以確保加工質(zhì)量。隨時(shí)對(duì)施工工藝、施工方法以及施工過(guò)程中存在問(wèn)題的檢查和總結(jié)，

11、及時(shí)改進(jìn)施工方法以利后續(xù)加工。“三檢制”控制是完善自身的質(zhì)量檢驗(yàn)制度，實(shí)行“三檢制”即施工人員初檢、技術(shù)人員復(fù)檢、質(zhì)量安全部終檢。檢查合格后，由質(zhì)量安全部門組織監(jiān)理單位驗(yàn)收。6.2.1 加工后面板厚度附合設(shè)計(jì)要求表6-1蘇丹麥洛維水電站低位泄水弧門劃線基準(zhǔn)檢測(cè)表測(cè)量位置螺孔數(shù)檢查線曲率半徑mm檢查線至面板距離mm銑刀進(jìn)刀量mm銑削后曲率半徑mm銑削后檢查線至面板距離mm測(cè)量點(diǎn)數(shù)值（單位：mm）銑削后檢查線至面板距離mm銑削后曲率半徑mm銑刀進(jìn)刀量mm檢查線至面板距離mm檢查線曲率半徑mm0點(diǎn)23點(diǎn)上節(jié)門葉0 7500.0 5.5 5.0 7500.5 0.5 14.0 13.0 14.0 2.

12、0 7500.5 2.5 4.5 7498.5 銑削后面板厚度#18.0 19.0 銑削后面板厚度7499.0 24 7500.0 5.5 4.5 7501.0 1.0 14.0 11.5 14.0 2.0 7501.0 3.5 5.5 7499.0 7500.0 銑削后面板厚度#17.0 19.5 銑削后面板厚度7499.0 22 7500.0 5.0 3.5 7501.5 1.5 14.0 12.0 14.0 2.5 7501.5 3.5 6.0 7499.0 7500.0 銑削后面板厚度#18.5 20.5 銑削后面板厚度7499.0 20 7500.0 4.0 2.5 7501.5 1

13、.5 14.0 11.0 14.0 2.5 7501.5 2.0 4.5 7499.0 7500.0 銑削后面板厚度#18.5 21.5 銑削后面板厚度7499.0 18 7500.0 4.0 3.0 7501.0 1.0 14.0 11.0 14.0 2.0 7501.0 1.0 3.0 7499.0 7500.0 銑削后面板厚度#18.0 21.0 銑削后面板厚度7499.0 16 7499.5 3.5 2.5 7500.5 1.0 14.0 8.5 14.0 1.5 7500.5 0.5 2.0 7499.0 7499.5 銑削后面板厚度#21.5 21.5 銑削后面板厚度7499.0

14、14 7499.5 2.5 2.0 7500.0 0.5 14.0 9.0 14.0 1.0 7500.0 0.5 1.5 7499.0 7500.0 銑削后面板厚度#22.0 22.0 銑削后面板厚度7499.0 12 7499.5 2.5 2.5 7499.5 0.0 14.0 10.5 14.0 0.5 7499.5 1.0 1.5 7499.0 7499.5 銑削后面板厚度#21.5 21.5 銑削后面板厚度7499.0 10 7499.5 2.0 2.0 7499.5 0.0 14.0 11.0 14.0 0.5 7499.5 1.5 2.0 7499.0 7500.0 銑削后面板厚

15、度#22.0 22.0 銑削后面板厚度7499.0 8 7499.5 1.5 1.5 7499.5 0.0 14.0 10.5 14.0 0.5 7499.5 1.5 2.0 7499.0 7499.5 銑削后面板厚度#19.0 22.5 銑削后面板厚度7499.0 6 7499.5 2.0 2.0 7499.5 0.0 14.0 11.5 14.0 0.5 7499.5 2.0 2.5 7499.0 7499.5 銑削后面板厚度#19.5 22.0 銑削后面板厚度7499.0 4 7499.5 3.0 2.0 7500.5 1.0 14.0 12.0 14.0 1.5 7500.5 1.5

16、3.0 7499.0 銑削后面板厚度#22.0 22.0 銑削后面板厚度7499.0 2 7499.5 3.5 2.5 7500.5 1.0 14.0 14.0 14.0 1.5 7500.5 1.5 3.0 7499.0 銑削后面板厚度#21.5 21.5 銑削后面板厚度1 7499.5 /進(jìn)刀、檢驗(yàn)以左側(cè)數(shù)據(jù)2為主，右側(cè)作為輔助檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。7安全措施7.1編制詳細(xì)的施工安全措施弧形閘門預(yù)組裝及面板銑削施工安全措施，并在施工前對(duì)施工人員進(jìn)行安全施工技術(shù)交底，設(shè)置專職安全員全程跟蹤，從安全體系、安全措施、安全管理制度上實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)管理，制定安全工作目標(biāo)。7.2嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)安全文明生產(chǎn)的法律法

17、規(guī)和水電七局施工現(xiàn)場(chǎng)一般安全規(guī)章、水電七局機(jī)電安裝分局質(zhì)量安全管理實(shí)施細(xì)則的規(guī)定。結(jié)合工程施工的特點(diǎn)制定安全手冊(cè)、安全防護(hù)措施用于指導(dǎo)安全及防護(hù)。7.3通過(guò)制定安全考核和獎(jiǎng)懲辦法，與主要施工負(fù)責(zé)人員簽訂安全考核指標(biāo)；從安全技術(shù)上、措施上、制度上、人員上嚴(yán)把安全關(guān)，牢牢把握住重點(diǎn)、高危作業(yè)部位的安全防護(hù)；每天進(jìn)行一次安全檢查，對(duì)施工機(jī)械、起吊作業(yè)、電氣安全等各施工環(huán)節(jié)存在的安全問(wèn)題，提出整改意見并要求限期落實(shí)；提高了施工操作人員安全意識(shí)，增強(qiáng)安全責(zé)任，確保施工安全。7.4照明安全7.4.1在施工作業(yè)區(qū)施工道路、臨時(shí)設(shè)施等地設(shè)置足夠的照明，其照明度應(yīng)不低于200勒克司7.4.2在不便使用電器照明的

18、工作面應(yīng)采用特殊照明設(shè)施。在潮濕和易觸電及帶電體場(chǎng)所的照明供電電壓不應(yīng)大于36V。7.4.3露天施工安全根據(jù)施工要求和設(shè)備的防護(hù)要求，自行設(shè)計(jì)可移動(dòng)式防雨棚，可保證施工期設(shè)備和施工人員防雨和防曬。7.4.5接地避雷裝置由于加工期較長(zhǎng)，又在夏季，凡可能漏電傷人或易受雷擊的電器及建筑物均設(shè)置合格的接地或避雷裝置，并設(shè)置漏電保護(hù)器，并定期檢查、維護(hù)。8環(huán)保措施在施工過(guò)程中，嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法規(guī)和規(guī)章以及合同的有關(guān)規(guī)定，并對(duì)違反環(huán)境保護(hù)的法規(guī)和規(guī)章以及合同的有關(guān)規(guī)定所造成的環(huán)境及人員和財(cái)產(chǎn)損失負(fù)全部責(zé)任。在施工前，對(duì)施工人員進(jìn)行保護(hù)環(huán)境的教育，保證施工中施工環(huán)境和施工域內(nèi)整潔、衛(wèi)生。在施工過(guò)程中采取有效措施，注意加工場(chǎng)地不因施工活動(dòng)造成污染。為了保持施工區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，在工地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置足夠的臨時(shí)衛(wèi)生設(shè)備，及時(shí)清理垃圾進(jìn)行處理。9結(jié)語(yǔ)該弧門面板銑削加工施工工法，充分利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改制后來(lái)解決超大型產(chǎn)品的加工難題，一省去了大型銑削機(jī)床設(shè)備購(gòu)置，二省去了外協(xié)加工及運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生的高額費(fèi)用 。在經(jīng)濟(jì)效益上，通過(guò)對(duì)加工蘇丹麥洛維電站低位泄水弧門成本計(jì)算，節(jié)約成本約10%左右。此外，我廠掌握弧門面板銑削加工技術(shù)，在施工中不用受制于人，增強(qiáng)了投標(biāo)能力，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在市場(chǎng)開發(fā)方面也能夠獲得更大的優(yōu)勢(shì)。蘇丹麥洛維電站低位泄水弧門共計(jì)3