苗尾筒體加工制造工藝探討

劉甲元

摘要：從以往的加工實踐中證明，大中型筒體在加工中極易變形，而苗尾筒體做為大型筒體類的佼佼者，在加工制造中如何制定工藝措施，控制筒體變形，保證筒體最終加工質(zhì)量是筒體加工制造中最核心的問題。

關(guān)鍵詞：制造工藝;薄壁件;變形;劃檢;監(jiān)視

苗尾水電站位于云南省大理白族自治州云龍縣瀾滄江河段上。電站裝機4臺單機額定功率325MW的混流式水輪發(fā)電機組，是瀾滄江干流水電基地中下游河段一庫七級開發(fā)方案中的最下游一個梯級電站。筒形閥簡稱筒閥，是混流式水輪發(fā)電機組重要部件，布置在活動導葉與固定導葉之間，在電站起到截流止水作用。其作用是通過筒閥的提升孔控制導水機構(gòu)的關(guān)閉和開啟。在關(guān)閉時落于底環(huán)上，截斷水流并與頂蓋和底環(huán)形成密封;開啟時，位于水輪機座環(huán)和頂蓋間的空腔室內(nèi)，閥體底邊與頂蓋抗磨版板齊平，不干擾水流流態(tài)。筒體是構(gòu)成筒閥的本體部件，東方電機作為國內(nèi)最大的水力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)，為溪洛渡、小灣、瀑布溝等大型水電站設(shè)計制造了筒體，截止目前，東方電機設(shè)計制造的大型筒體統(tǒng)計見。

從表一可看出，苗尾筒體是東電歷史上設(shè)計制造的高度最高、壁厚最薄的筒體，制造系數(shù)難度達到壁厚/高度=0.0687。從以往的加工實踐中證明，大中型筒體在加工中極易變形，而苗尾筒體做為大型筒體類的佼佼者，在加工制造中如何制定工藝措施，控制筒體變形，保證筒體最終加工質(zhì)量是筒體加工制造中最核心的問題。

一、苗尾筒體的結(jié)構(gòu)特點及基本制造工藝

（一）苗尾筒體的結(jié)構(gòu)特點

苗尾筒體為兩瓣結(jié)構(gòu)，其外徑￠8935mm，壁厚140mm，高2035mm，重61.46噸。其結(jié)構(gòu)中圓周外圓含有12條不銹鋼筒體導向條，底側(cè)含有不銹鋼堆焊層，用來在筒閥關(guān)閉時與底環(huán)上密封條接觸，頂側(cè)內(nèi)圓也含有不銹鋼堆焊層。根據(jù)對薄壁件工件的標準規(guī)定公式，將苗尾筒體壁厚h=140mm，高b=2035mm帶入公式，符合薄壁件的標準。

因此，影響筒體變形的主要結(jié)構(gòu)因素是壁厚及高度。

（二）苗尾筒體的基本制造工藝

苗尾筒體含有主要尺寸20個，形位公差9個。上下平面平面度都為0.1mm，上下平面平行度0.10mm，外圓圓度0.2mm，外圓表面粗糙度為Ra3.2。尺寸精度、形位公差精度、粗糙度要求較高。根據(jù)筒閥的結(jié)構(gòu)，其基本制造工藝為劃檢—加工堆焊層部位—堆焊不銹鋼—劃檢—銑槽—焊不銹鋼抗磨板—劃檢—銑合縫面，鉆擴鉸合縫面把合孔、銷孔—組成整圓—粗車—失效—半精車—處理缺陷——精車。

制造工藝特點為劃檢及返焊次數(shù)多、車序持續(xù)時間較長、起吊及轉(zhuǎn)運過程復(fù)雜。

二、苗尾筒體加工制造工藝分析

（一）增加檢查點檢查加工余量

筒體由鋼板滾壓而成，屬薄壁件，除在滾壓過程中本身誤差外，在轉(zhuǎn)運、起吊過程中會引起較大變形，造成筒體圓與理論圓存在偏差，致使外圓加工余量不均勻。苗尾筒體通過在過流面增加檢查點數(shù)，尤其在變形較大區(qū)域更要增加檢查點密度，在實際操作中，工藝要求圓弧方向檢查點位不低于20點/瓣，高度不少于5個截面，當相鄰兩點數(shù)據(jù)相差超過4mm時，則在兩者之間再增加劃檢點位，保證劃檢數(shù)據(jù)能較真實反映工件的形狀。

（二）組圓檢查加工余量

合縫面加工好后，在立車上將筒體組圓，由于第三次劃檢序與車序之間存在銑合縫面、鉆擴鉸孔等多道工序，又在轉(zhuǎn)運、起吊過程中筒體變形量估算困難，導致在立車把合后加工量與之前劃檢數(shù)據(jù)偏差過大。因此在筒體把合后增加一道劃檢序，與第三次劃檢數(shù)據(jù)對比，同時對筒體整體余量在加工前根據(jù)對比數(shù)據(jù)通過校借圓心進行必要地調(diào)整。

（三）抗磨板余量控制

苗尾筒體在外圓表面壤嵌著12塊不銹鋼抗磨板，圖樣要求抗磨板精加工后的厚度≥5mm，但由于抗磨板是一端封裝，精車后對厚度無法檢查，再加上各環(huán)節(jié)筒體的變形，實際精車后抗磨板厚度與前序劃檢不符。為了避免精車后抗磨板厚度小于5mm，通過以下幾種方式可有效控制抗磨板厚度要求：

（1）在銑抗磨板槽時把深度加深3mm，并把抗磨板厚度增加。

（2）劃檢時盡量控制外圓加工量在5–7mm。

（3）檢查抗磨板余量時檢查相鄰本體處的余量，通過控制兩者差值控制精加工后抗磨板厚度。

（四）用百分表監(jiān)視變化量

苗尾筒體厚度薄，剛性不足，在加工過程中監(jiān)控筒體變形是防止筒體變形的措施之一。當一點受力會在圓周產(chǎn)生變化，僅觀察1點的調(diào)整量，對筒體整體變化沒有準確的把握，會導致筒體整體加工余量變化超過要求。用4塊百分表以受力點為起點均布在90°方向，當受力點有變化時，觀察其余3塊表變化值，可以較準確反映出筒體的整體變化，而且調(diào)整時必須一次調(diào)整到位，如果進行反復(fù)調(diào)整，會導致筒體產(chǎn)生不規(guī)律的變化，達不到調(diào)整目標。

做到以上幾點，就可以保證各部位有充足的加工余量，然后進行粗精車各部位，最后可以保證設(shè)計要求。

三、結(jié)束語

筒體雖然是薄壁件，在加工過程中易變形，辯證的看待苗尾筒體在加工過程中的變形，客觀的分析變形原因，科學合理的制定各環(huán)節(jié)預(yù)防措施，最后保證了各項尺寸精度、形位公差及表面粗糙度。

苗尾筒體是東電歷史上加工高度最高、厚度最薄的大型筒體，掌握科學加工制造工藝，固化成功經(jīng)驗對以后大型筒體加工制造具有指導意義，同時也對同類型大型回轉(zhuǎn)類薄壁件加工制造借鑒經(jīng)驗方法。