一、前言

　　國(guó)家重點(diǎn)水利樞紐工程--黃河小浪底排沙洞弧門(mén)三扇，明流洞弧門(mén)三扇(包括與之配套的門(mén)槽、門(mén)楣、門(mén)坎)共計(jì)六組套。它們外形尺寸大，較重，技術(shù)要求高，制造難度大。本文重點(diǎn)介紹明流洞弧門(mén)門(mén)葉的弧面加工工裝制造與弧面加工過(guò)程。

　　明流洞弧門(mén)單重407t，弧門(mén)門(mén)葉高12 000mm，寬8 000mm 弧面迎水面半徑R=20 000±2mm，平面度≤□200:0.15，表面粗糙度Ra12.5µm，分左、右兩瓣制造，并退火，整體加工。出廠前，要將門(mén)坎在廠內(nèi)進(jìn)行組裝，檢查結(jié)合面的密封精度并驗(yàn)收。

　　二、弧門(mén)門(mén)葉外圓加工工裝設(shè)計(jì)與制造

　　一般大型水利工程機(jī)械零件的加工都是將加工件安裝在用成型鋼材組焊的工裝上，切削裝置和刀具沿加工件移動(dòng)進(jìn)行切削加工。

　　明流洞弧門(mén)門(mén)葉外圓加工工裝設(shè)計(jì)是在原加工排沙洞弧門(mén)門(mén)葉工裝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，如圖1所示;加長(zhǎng)了銑削床身13、支臂11、中心軸7。工裝兩支臂在加工過(guò)程中要求每節(jié)成對(duì)加工，長(zhǎng)度保證誤差在±1mm的范圍內(nèi)。中心軸7與工裝活動(dòng)支鉸6、兩支臂11及銑削床身13組裝一體后要保證各件的水平度和與連接件的垂直度要求。中拖板19大拖板15與床身13分別進(jìn)行配刮與研磨，保證其水平度和垂直度誤差≤0.05mm(全長(zhǎng)范圍內(nèi))。

　　1.弧門(mén)門(mén)葉 2.起吊門(mén)架 3.弓形卸扣 4.弧門(mén)支架 5.活動(dòng)支鉸 6.工裝活動(dòng)支鉸 7.中心軸 8.工裝固定支鉸 9.底座 10弧門(mén)支架 11.長(zhǎng)支臂 12.短支臂 13.銑削床身 14.傳動(dòng)齒輪齒條副 15.大拖板 16.變速箱 17.進(jìn)刀箱 18.手動(dòng)輪 19.中拖板 20.動(dòng)力頭 21.銑刀盤(pán) 22.定位板座 23.手動(dòng)葫蘆 24.定位板 25.鋼絲繩 26.找正盤(pán) 27.定位盤(pán) 28.找正頂針

　　圖1 加工弧門(mén)門(mén)葉外圓工裝

　　工裝上設(shè)計(jì)有找正工具，以中心軸為基準(zhǔn)通過(guò)找正盤(pán)26，找正頂針28分別找正弧門(mén)兩邊弧面外圓加工的基準(zhǔn)線。

　　工裝上下移動(dòng)依靠手動(dòng)葫蘆23、起吊門(mén)架2、弓形卸扣3及鋼絲繩25控制。工裝動(dòng)力頭在銑削弧門(mén)時(shí)，依靠定位板座22、定位板24連接固定。

　　傳動(dòng)齒輪、齒條副14，變速箱16控制動(dòng)力頭橫向走刀和速度調(diào)整。進(jìn)刀箱17控制動(dòng)力頭20進(jìn)刀量。也可手動(dòng)或微調(diào)。

　　三、弧門(mén)門(mén)葉外圓加工

　　1. 將組裝好的弧門(mén)門(mén)葉1支架4活動(dòng)支鉸5連接成一個(gè)整體，按圖1(弧門(mén)工作位置)用支架10支承、固定并找正，要求弧面曲率半徑R=20 000mm 留5～8mm 加工余量。

　　2. 將中心軸7、定位盤(pán)27分別裝在弧門(mén)活動(dòng)支鉸5孔中，利用找正盤(pán)26和拉尺及劃針，劃出弧門(mén)兩邊加工線(要求拉尺在70N拉力作用下使用)。

　　3. 分別將工裝活動(dòng)支鉸6、固定支鉸8、裝在中心軸7上，并固定在底座9上。連接組裝好的兩支臂、件11、12以及床身13(床身上的動(dòng)力頭、變速箱、進(jìn)刀箱、大拖板、中拖板等應(yīng)預(yù)先裝配完整并試好車(chē))。

　　4. 弧門(mén)兩側(cè)面分別焊上可調(diào)的定位板24，工裝短支臂對(duì)應(yīng)固定定位板座22。起吊門(mén)架焊在弧門(mén)頂部，掛上手動(dòng)葫蘆及鋼絲繩，如圖1所示。

　　5. 利用裝在床身上的找正頂針28，以劃好的弧門(mén)加工線為基準(zhǔn)，工裝以中心軸7為圓心，上下轉(zhuǎn)動(dòng)檢查頂針與弧門(mén)兩側(cè)面加工線是否重合，如果尺寸有偏差，可調(diào)整兩支臂，使頂針與加工線吻合。

　　6. 弧門(mén)進(jìn)行銑削時(shí)應(yīng)由上向下進(jìn)行，每次按定位板距150mm 位移后固定。第一刀為粗銑，留1～2mm余量，第二刀為精銑，銑到尺寸要求。

　　四、弧門(mén)加工工裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　動(dòng)力頭、銑刀盤(pán)中心線應(yīng)垂直弧門(mén)弧面的切線方向，方能進(jìn)行銑削加工弧門(mén)，因?yàn)閯?dòng)力頭在床身上滑動(dòng)并垂直床身，因此，床身與短支臂的連接，必須有一夾角才能滿足加工精度，如圖2所示。

1.床身頭部連接板 2.支臂中心線 3.支臂頭部連接板 4.床身中心線

圖2 床身與支臂連接

　　所以，床身中心與支臂中心在制造安裝時(shí)要求偏移2°03'夾角。

　　弧門(mén)弧面在加工過(guò)程中因走刀是一排排進(jìn)行，刀盤(pán)有效加工寬度為150mm，刀盤(pán)直徑為250mm(走刀寬度為刀盤(pán)直徑的3/5)如圖3所示，1為加工后弧門(mén)輪廓線，2為加工前弧門(mén)輪廓線，其加工后的平面度為：

　　CD=OA-OC=20 000-19 999.86=0.14≤0.15(mm)

圖3 加工后的平面度

　　經(jīng)生產(chǎn)加工后檢驗(yàn)弧門(mén)平門(mén)度符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。