李 娟，楊聯(lián)東，王海濤

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安710032）

目前，常規(guī)弧形閘門(mén)制作工藝已經(jīng)較為成熟，但是弧形舌瓣門(mén)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝配要求更高，因此，鉸接在弧形閘門(mén)開(kāi)口內(nèi)的舌瓣門(mén)制作拼裝工藝是制約現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率和拼裝質(zhì)量的核心因素之一，特別是大型弧形舌瓣門(mén)，由于受加工設(shè)備、場(chǎng)地等因素的制約，舌瓣門(mén)制作平面加工精度，是影響大型弧形舌瓣門(mén)能否推廣的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的水電站弧形舌瓣門(mén)加工制作中，一般為小型舌瓣門(mén)加工，如2 m左右尺寸，可以利用機(jī)加工銑床和龍門(mén)刨等專(zhuān)門(mén)機(jī)加工設(shè)備進(jìn)行加工；但是大型舌瓣門(mén)尺寸均在3～4 m左右，常規(guī)機(jī)床已經(jīng)不能滿(mǎn)足加工尺寸要求，為此，需要設(shè)計(jì)研制一種簡(jiǎn)單實(shí)用的加工裝置和方法，滿(mǎn)足大型弧形舌瓣門(mén)加工要求，既滿(mǎn)足加工尺寸要求，又能滿(mǎn)足加工精度要求，同時(shí)能夠進(jìn)行其他類(lèi)似平面的多種用途加工，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益綜合效果。

依托的烏干達(dá)伊辛巴水電站引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)工程，溢洪道設(shè)2孔表孔弧形工作門(mén)，每套弧形閘門(mén)共由四節(jié)門(mén)葉組成，從底節(jié)至頂節(jié)門(mén)葉質(zhì)量依次為13.3 t、12.4 t、18.0 t、3.3 t，名稱(chēng)依次為門(mén)葉一、門(mén)葉二、門(mén)葉三、門(mén)葉四。

翻板門(mén)安裝在兩節(jié)門(mén)葉四之間。閘門(mén)總質(zhì)量為104.5 t。其工程特點(diǎn)為施工工期緊、任務(wù)重，技術(shù)要求高；地處非洲地區(qū)，通關(guān)運(yùn)輸難度大；要求在廠(chǎng)內(nèi)整體試拼裝，拼裝精度高、難度大。針對(duì)這些問(wèn)題立項(xiàng)開(kāi)展科技研究，研制了一種弧形舌瓣門(mén)加工裝置及加工方法，解決了舌瓣門(mén)制約生產(chǎn)的瓶頸難題，并在多個(gè)大型水電站得到成功運(yùn)用，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和施工工效，現(xiàn)場(chǎng)文明施工大為改觀(guān)，社會(huì)效益和環(huán)保效益顯著，該裝置已獲得發(fā)明專(zhuān)利。

1 加工裝置及加工方法的研究

1.1 研究方法

根據(jù)已有的制作加工方法，走訪(fǎng)設(shè)備制造廠(chǎng)家，進(jìn)行論證調(diào)研，獲取有關(guān)資料，總結(jié)同類(lèi)施工技術(shù)，通過(guò)多次試驗(yàn)，取得詳細(xì)技術(shù)數(shù)據(jù)，包括加工工藝參數(shù)、加工設(shè)備、制作工裝等，在制造實(shí)踐中檢驗(yàn)，并在閘門(mén)制作加工中修改實(shí)施，總結(jié)出一套切實(shí)可行的制造加工裝置和工藝方法資料。

1.2 研究技術(shù)路線(xiàn)

新工程項(xiàng)目論證→已有的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)→已有的制作加工方案、措施論證→去同類(lèi)單位調(diào)研考察→設(shè)備研制設(shè)計(jì)理論論證→設(shè)備制造方案設(shè)計(jì)→加工設(shè)備安裝調(diào)試→零件加工制作→施工技術(shù)理論總結(jié)→廣泛推廣運(yùn)用到不同類(lèi)型閘門(mén)中。

1.3 加工設(shè)備的研制

舌瓣門(mén)加工設(shè)備主要為平面銑，原平面銑設(shè)備主要采用安裝在閘門(mén)上部進(jìn)行施工，由于舌瓣門(mén)平面度要求高，形狀為異形，尺寸達(dá)到3 214.6 mm×4 413.8 mm，常規(guī)加工方法和設(shè)備無(wú)法保證加工和精度，因此專(zhuān)門(mén)研制了一種免翻身作業(yè)的裝置和方法。

本裝置首先澆筑基礎(chǔ)，然后安裝平面銑運(yùn)行軌道，軌道安裝直線(xiàn)度要求不大于1 mm。然后將平面銑安裝在軌道上進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整位置到初始狀態(tài)。

1.4 舌瓣門(mén)加工

1.4.1 加工裝置介紹

該裝置包括工件加工平臺(tái)和其用于滑動(dòng)安裝平面銑刀機(jī)構(gòu)的平面銑床機(jī)構(gòu)，以及供平面銑床機(jī)構(gòu)移動(dòng)的軌道機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)，工件加工平臺(tái)包括兩個(gè)相平行設(shè)置的固定樁和安裝在兩個(gè)固定樁之間用于固定工件的工件支撐機(jī)構(gòu)，軌道機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)分別設(shè)置在兩個(gè)固定樁頂部的主滑軌機(jī)構(gòu)和設(shè)置在一個(gè)固定樁外側(cè)面上的輔助滑軌機(jī)構(gòu)。加工裝置正面和側(cè)面情況如圖1、圖2所示。

圖1 加工裝置正面示意圖

圖2 加工裝置側(cè)面示意圖

1.4.2 加工裝置方法和工藝流程

加工裝置施工方法為：①初始化平面銑刀機(jī)構(gòu)和電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆，調(diào)整平面銑刀機(jī)構(gòu)中銑刀高度且設(shè)置銑刀厚度和銑刀運(yùn)行速度，并設(shè)置電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆步進(jìn)工作距離；②將待加工的工件放置在工件支撐機(jī)構(gòu)上，調(diào)節(jié)工件水平，根據(jù)工件的外形調(diào)節(jié)活動(dòng)連接鋼板支撐工件，通過(guò)第一工件鎖緊機(jī)構(gòu)和第二工件鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊工件保持工件放置穩(wěn)固；③啟動(dòng)加工裝置加工工件，平面銑刀機(jī)構(gòu)沿平面銑床機(jī)構(gòu)上的雙滑軌往復(fù)一次，電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆步進(jìn)一個(gè)工作距離，拉動(dòng)平面銑床機(jī)構(gòu)移動(dòng)一個(gè)工作距離，平面銑刀機(jī)構(gòu)完成一次銑車(chē)過(guò)程；④多次循環(huán)步驟；③完成工件整個(gè)平面的一次加工；⑤手動(dòng)調(diào)整滑動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與平面銑床機(jī)構(gòu)的連接位置，鋼絲傳動(dòng)繩通過(guò)第一定滑輪后與平面銑床機(jī)構(gòu)連接，連續(xù)空轉(zhuǎn)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆直到電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆帶動(dòng)平面銑床機(jī)構(gòu)退回至位于固定樁上的初始位置；⑥多次重復(fù)步驟①～步驟⑤，直至完成整個(gè)工件的加工。

其中，步驟⑤中平面銑床機(jī)構(gòu)沿固定樁運(yùn)行方向的前后兩側(cè)均設(shè)置有吊耳，當(dāng)平面銑床機(jī)構(gòu)前進(jìn)時(shí)，通過(guò)手動(dòng)的方式將卡環(huán)連接在平面銑床機(jī)構(gòu)前側(cè)的吊耳上，當(dāng)平面銑床機(jī)構(gòu)后退時(shí)，通過(guò)手動(dòng)的方式將卡環(huán)連接在平面銑床機(jī)構(gòu)后側(cè)的吊耳上。

加工裝置工藝流程為：調(diào)試設(shè)備→安裝調(diào)整加工件水平度→固定加工件→將設(shè)備移動(dòng)到起始位置鎖定→移動(dòng)刀盤(pán)加工一個(gè)工作循環(huán)→松開(kāi)設(shè)備鎖定，牽引設(shè)備移動(dòng)一個(gè)工作區(qū)域→進(jìn)行下一循環(huán)。

本加工裝置及其加工方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可根據(jù)實(shí)際工件大小設(shè)置固定樁的長(zhǎng)度，便于實(shí)際工件的安裝固定，在固定樁上安裝可沿固定樁長(zhǎng)度方向移動(dòng)的平面銑床機(jī)構(gòu)帶動(dòng)平面銑刀機(jī)構(gòu)前進(jìn)，平面銑刀機(jī)構(gòu)自身可沿平面銑床機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件整個(gè)平面的加工，便于推廣使用。②通過(guò)在兩個(gè)固定樁的頂部分別安裝兩個(gè)主滑軌機(jī)構(gòu)保證平面銑床機(jī)構(gòu)的前進(jìn)或后退，在兩個(gè)固定樁中的一個(gè)固定樁上安裝設(shè)置輔助滑軌機(jī)構(gòu)，避免平面銑刀機(jī)構(gòu)移動(dòng)至平面銑床機(jī)構(gòu)的兩端時(shí)對(duì)平面銑床機(jī)構(gòu)造成的不平衡導(dǎo)致平面銑床機(jī)構(gòu)振蕩以及對(duì)舌瓣門(mén)的加工造成誤差，可靠穩(wěn)定，使用效果好。③通過(guò)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆拉動(dòng)繞在移動(dòng)導(dǎo)向輪、固定導(dǎo)向輪和第二定滑輪上的鋼絲傳動(dòng)繩帶動(dòng)平面銑床機(jī)構(gòu)前進(jìn)加工工件，此時(shí)，第一定滑輪閑置不用；當(dāng)平面銑床機(jī)構(gòu)后退時(shí)，電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆拉動(dòng)繞在移動(dòng)導(dǎo)向輪、固定導(dǎo)向輪和第一定滑輪上的鋼絲傳動(dòng)繩，此時(shí)，第二定滑輪閑置不用，使用效果好。④設(shè)計(jì)新穎合理，加工精度高，拆卸安裝方便，投入成本低，可實(shí)現(xiàn)多種工件的加工，便于推廣使用。

2 加工裝置及加工方法的應(yīng)用

本加工裝置及加工方法技術(shù)適用于水電站大型弧形舌瓣門(mén)制作場(chǎng)合，特別適合超大型弧形舌瓣門(mén)加工制作及拼裝制作場(chǎng)合。同時(shí)，在常規(guī)需要大型閘門(mén)平面加工領(lǐng)域也是很適合的，本技術(shù)于2015-08—2016-06在烏干達(dá)伊辛巴水電站引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)工程中成功應(yīng)用，兩套弧形舌瓣門(mén)采用此技術(shù)施工，一套閘門(mén)制作就節(jié)省資金約18.56萬(wàn)元，兩套總計(jì)節(jié)省資金約37.12萬(wàn)元。本技術(shù)于2017-04—2017-09推廣應(yīng)用于陜西省白河水電站等工程中，其中在白河水電站4套尾水事故門(mén)制作中成功應(yīng)用，一套閘門(mén)制作就節(jié)省資金約18.56萬(wàn)元，四套總計(jì)節(jié)省資金約74.24萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。另外，本技術(shù)加工的閘門(mén)平面精度好、效率高，滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，施工效果良好，得到了參建各方的好評(píng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

該加工裝置及加工方法，解決了大型弧形舌瓣門(mén)在加工中多次翻身、加工精度低、效率不高、影響總拼裝質(zhì)量的難題，實(shí)現(xiàn)了大型弧形舌瓣門(mén)不翻身一次加工成型的新工藝，并且其方法簡(jiǎn)單實(shí)用，裝置通用性強(qiáng)，可以節(jié)約資金和縮短工期，有較高的推廣價(jià)值。在中國(guó)目前大力發(fā)展清潔能源的背景下，本技術(shù)可以有效減少能源消耗，提升水電行業(yè)閘門(mén)加工水平，對(duì)于提升水電行業(yè)科技進(jìn)步，有著深遠(yuǎn)意義。