淺析水電工程弧形閘門支臂前、后端板加工工藝

趙文斌

中國水利水電第五工程局有限公司第一水工機(jī)械廠 四川廣元 628003

在《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》NB/T35045-2014中第7.5.8條規(guī)定：“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間應(yīng)平整密貼，接觸面應(yīng)不少于75%；連接螺栓緊固后，用0.3mm塞尺檢查，連接可插入部位應(yīng)不大于100mm，累計(jì)長度應(yīng)不大于周長的75%；極少數(shù)點(diǎn)的最大間隙應(yīng)不大于0.8mm”。

為保證“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”和“長度最后能滿足鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑的要求”的要求，在水電工程弧形閘門制造中，既要對(duì)弧形閘門支臂前、后兩端板進(jìn)行加工，又要在弧形閘門整體組裝時(shí)為保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑需對(duì)臂柱前端預(yù)留修裁量進(jìn)行修裁。

1 支臂前、后端板先加工工藝

支臂可分為四大部分，分別為上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）和豎桿、斜桿，各部分先分別進(jìn)行單件拼焊，前、后端板均不參與單件拼焊，單件拼焊完成后進(jìn)行支臂裝置的整體平拼裝。支臂裝置在搭設(shè)的平臺(tái)上進(jìn)行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前后端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺(tái)上拼裝成整體，經(jīng)驗(yàn)收合格后加固、點(diǎn)焊固定，然后進(jìn)行弧形閘門的整體預(yù)拼裝。

支臂前、后兩端板在下料時(shí)考慮加工余量，先進(jìn)行加工，然后前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固，保證組合面平整密貼。后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固，保證組合面平整密貼。在進(jìn)行弧形閘門整體預(yù)拼裝時(shí)前、后端板與支臂焊接，整體預(yù)拼裝時(shí)通過修裁臂柱前端預(yù)留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑，通過控制焊接變形的方式和焊接后的校正的方式來保證支臂前、后兩端板的平面度以達(dá)到“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

2 支臂前、后端板后加工工藝

各單件的拼焊與先加工工藝相同，單件拼焊完成后進(jìn)行支臂裝置的整體平拼裝。支臂裝置在搭設(shè)的平臺(tái)上進(jìn)行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前后端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺(tái)上拼裝成整體，經(jīng)驗(yàn)收合格后加固、點(diǎn)焊固定，然后進(jìn)行弧形閘門的整體預(yù)拼裝。支臂的前、后兩端板在下料時(shí)考慮加工余量但先不加工，在支臂裝置拼裝前完成前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固。后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固[1]。

在進(jìn)行弧形閘門整體預(yù)拼裝時(shí)前、后端板與支臂焊接，整體預(yù)拼裝時(shí)將前后端板的加工余量考慮進(jìn)去，并通過修裁臂柱前端預(yù)留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑。前端板以門葉主梁加工面為基準(zhǔn)劃線，后端板以鉸鏈連接板加工面為基準(zhǔn)劃線，整體預(yù)拼裝結(jié)束后再按照前后端板所劃加工基準(zhǔn)線進(jìn)行加工，以保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑和“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

3 支臂前、后端板后加工工藝的改進(jìn)工藝

在支臂前、后兩端板后加工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，同樣是支臂的前、后兩端板在下料時(shí)考慮加工余量但不先加工。

后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固。然后將后支臂與之進(jìn)行拼焊，后端板以鉸鏈連接板加工面為基準(zhǔn)劃線，后端板焊接后以所劃加工基準(zhǔn)線對(duì)后端板進(jìn)行加工，再進(jìn)行支臂裝置的整體平拼裝。

支臂裝置在搭設(shè)的平臺(tái)上進(jìn)行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺(tái)上拼裝成整體，經(jīng)驗(yàn)收合格后加固、點(diǎn)焊固定，然后進(jìn)行弧形閘門的整體預(yù)拼裝。在支臂裝置拼裝前完成前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固。

在進(jìn)行弧形閘門整體預(yù)拼裝時(shí)后置板已經(jīng)拼焊并加工，只需進(jìn)行前端板與支臂的焊接，整體預(yù)拼裝時(shí)將前端板的加工余量考慮進(jìn)去，并通過修裁臂柱前端預(yù)留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑。前端板以門葉主梁加工面為基準(zhǔn)劃線，整體預(yù)拼裝結(jié)束后再按照前端板所劃加工基準(zhǔn)線進(jìn)行加工，以保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑和“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

4 支臂前、后端板后加工對(duì)曲率半徑的影響

假設(shè)某一弧形閘門曲率半徑15000mm，面板弦長也是15000mm，那么，其面板弧長的彎曲矢高是

△ =R-（Rcos30°）

=15000-（15000×0.866）

=2010（mm）

一般的平面預(yù)留加工量為4-6mm，支臂前、后端板加工余量的總和最大不會(huì)超過15mm，那么按支臂加長15mm計(jì)算：

△ J=R-（Rcos30°）

=15000-（15015×0.866）

=1997（mm）

兩項(xiàng)弦高相差 △-△J=2010-1997=13mm

支臂前、后端板加工后，加工余量消失，曲率半徑恢復(fù)到設(shè)計(jì)尺寸，兩條彎曲矢高相差 15mm-13mm=2mm

從以上分析可以看出，弧形閘門整體預(yù)拼裝時(shí)，支臂前、后端板后加工對(duì)曲率半徑的影響不大，弧形閘門支臂前、后端板采用先加工、后加工工藝都是可行的。

5 優(yōu)缺點(diǎn)分析

（1）支臂前、后端板先加工工藝的優(yōu)點(diǎn)是整體預(yù)拼裝狀態(tài)下鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑是實(shí)測(cè)值，測(cè)量結(jié)果直觀，同時(shí)臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼的效果也直觀。缺點(diǎn)是對(duì)各單件的拼裝及焊接變形控制要求較高，如過程中存在較大偏差，后續(xù)工序中無法進(jìn)行修正，造成臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼的效果不理想。

（2）支臂前、后端板后加工工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單件的制造誤差在整體預(yù)拼裝時(shí)可以適當(dāng)?shù)男拚?，這樣降低單件制造的難度。缺點(diǎn)是由于支臂兩端均是最后加工，由于支臂整體尺寸較大，在加工找正時(shí)易出現(xiàn)誤差，兩端誤差的積累可能會(huì)造成最終的加工效果偏差較大，如要進(jìn)行效果的驗(yàn)證，則需進(jìn)行二次整體預(yù)拼裝，造成成本的增加。同時(shí)整體預(yù)拼裝狀態(tài)下鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑要考慮前、后端板的加工余量，測(cè)量值需要進(jìn)行換算。

（3）支臂前、后兩端板后加工工藝的改進(jìn)工藝解決了支臂兩端均最后加工，誤差的積累易導(dǎo)致最終的加工效果偏差較大的問題，后置板在整體預(yù)拼裝前加工，前置板整體預(yù)拼裝后再加工，既能在整體預(yù)拼裝時(shí)對(duì)單件的制造誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，同時(shí)最后只進(jìn)行一個(gè)端頭的加工，減少找正誤差的積累，有利于保證臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼。

6 結(jié)語

《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》NB/T35045-2014中規(guī)定，弧形閘門出廠前，應(yīng)進(jìn)行整體組裝和檢查，即要求每套弧形閘門在出廠前都要進(jìn)行整體預(yù)拼裝的檢查和驗(yàn)收，一套弧形閘門整體預(yù)拼裝一次一般需要15-20天的時(shí)間，該種弧形閘門支臂前、后端板的加工工藝方案決定著弧形閘門整體預(yù)拼裝的方案，對(duì)制造周期及制造成本均有著很大的影響。目前采用的后加工工藝的改進(jìn)工藝方案，在多次制造的超大型弧形閘門的整體預(yù)拼裝檢驗(yàn)中得到實(shí)際驗(yàn)證，多年來在工地安裝、運(yùn)行中均未發(fā)現(xiàn)問題。能夠?yàn)楸ＷC“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”和“長度最后能滿足鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑的要求”的要求。