工業(yè)泵網(wǎng)  1引言

跟著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的飛速發(fā)展，越來越多的復(fù)雜零部件，設(shè)計(jì)職員利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行CAD三維設(shè)計(jì)和制圖。但鑄件的鍛造技術(shù)還沒有跟上設(shè)計(jì)要求，其毛坯尺寸誤差大，尤其是對(duì)曲面鑄件這類復(fù)雜程度很高的工件，良多空間曲面的尺寸精度和外形精度難以達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，那么在劃線檢查時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)的選擇，多點(diǎn)基準(zhǔn)的校借勢(shì)必帶來影響。金窩水輪發(fā)電機(jī)組球閥的大型前（后）閥體，就是一個(gè)代表性的鑄件。因此我們把計(jì)算機(jī)繪圖軟件（CAD）三維造型應(yīng)用到劃?rùn)z劃線當(dāng)中，解決了鑄件毛坯自身基準(zhǔn)不準(zhǔn)，又相互矛盾這一題目，攻克了劃線過程中的“瓶頸”，從而進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量和出產(chǎn)效率。

2球閥概況及加工要求

2.1球形閥概況

金窩電站水輪發(fā)電機(jī)組為我公司設(shè)計(jì)制造的海內(nèi)單機(jī)容量及轉(zhuǎn)輪直徑最大的高轉(zhuǎn)速?zèng)_擊式水輪發(fā)電機(jī)組，該球閥是為金窩水輪發(fā)電機(jī)組配套的進(jìn)水球閥，也是我公司目前設(shè)計(jì)和制造的最高水頭下的大直徑球閥，球閥設(shè)置在上游壓力鋼管與水輪機(jī)之間，其作用是在機(jī)組泛起事故的情況時(shí)，能夠緊急封閉，將水流斷開，防止事故擴(kuò)大。另外，在機(jī)組檢驗(yàn)或長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)，截?cái)噙M(jìn)水，保護(hù)機(jī)組。

球閥形閥體是球閥的主要部件，由前、后閥體兩部門組成，該閥體采用斜分瓣法蘭把合結(jié)構(gòu)，把合面與活門軸孔成33°夾角，其外形如圖1、圖2所示。

圖2 閥體裝配簡(jiǎn)圖

球閥的相關(guān)參數(shù)：

球閥最大工作水頭：620m

升壓水頭：775m

水壓試驗(yàn)壓力：11.65MPa

球閥直徑：1900mm

閥體外徑：3070mm

閥體內(nèi)徑：2880mm

把正當(dāng)蘭直徑：3850mm

閥體材料：鑄鋼 ZG20SiMn

閥體重量：42.9t

2.2閥體的加工要求

閥體毛坯為鑄件，劃線后按圖紙要求加工。其閥體內(nèi)徑，分瓣法蘭面，進(jìn)出水端，活門軸孔等均要求加工，并且各部位有嚴(yán)格的尺寸公差和形位公差要求。因?yàn)殚y體為空間曲面，且鑄件毛坯誤差大，加工時(shí)尺寸及形位公差精度要求高，要求劃?rùn)z劃線必需提供較正確的基準(zhǔn)及余量數(shù)據(jù)，為后續(xù)金加工提供可靠保證。

3傳統(tǒng)劃?rùn)z劃線方法及誤差分析

3.1劃線工具

劃線過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，因此劃線前，我們應(yīng)預(yù)備相關(guān)的劃線工具。在此只說明劃球閥時(shí)所用到的工具。劃線工具有等高塊、千斤頂、劃針、樣沖、鐵錘、劃線盤、劃卡、劃規(guī)、地規(guī)、連接規(guī)、油杯、尼龍繩、計(jì)算器；劃線過程的用到的丈量工具有卷尺、鋼直尺、鋼板尺；同時(shí)還需要一些輔助工具有木條（主要是找中央或劃圓所用）、劃線用的涂料等。

3.2傳統(tǒng)的劃線方法

以前閥體為例：

（1）把進(jìn)水法蘭面（P向平面）向下（如圖3），放在劃線平臺(tái)上，制作一個(gè)33°的鐵皮樣板，以樣板為基準(zhǔn)，檢查調(diào)整把合面角度（Q向平面），再按活門軸孔（K向平面）法蘭外圓求圓心O3，以O(shè)3中央點(diǎn)進(jìn)行校借（Q向平面）斜面。

圖3

（2）在把合面（Q向平面）法蘭內(nèi)腔安裝活動(dòng)中心，以內(nèi)圓為基準(zhǔn)求圓心（O1），并投影到平臺(tái)上，再以進(jìn)水法蘭（P向平面）外圓求圓心并標(biāo)記在平臺(tái)上（O2），檢查（O1、O2）兩圓心的差值，進(jìn)行校借，確定（O1、O2）兩個(gè)圓心點(diǎn)在一條垂線上。

（3）以活門法蘭（K向平面）外圓為基準(zhǔn)求軸孔中心得O3點(diǎn)，再把活門中心用角尺投到平臺(tái)上a點(diǎn)，以02為圓心劃一圓線，連接 a、O2。在圓線上取一點(diǎn)d，以d點(diǎn)為基準(zhǔn)，在該圓線上做4等份 d、d1、d2、d3。并將 d、d1、d2、d3四點(diǎn)，投到P向法平面蘭外圓上。以 O1、O3為基準(zhǔn)線，并在（P向平面）法蘭平面上，劃P向端面加工線。以 d、d1、d2、d3十字線為基準(zhǔn)，劃（K向平面）法蘭面平面加工線。

（4）將工件翻身，按d1、d3點(diǎn)為基準(zhǔn)，找左右正，以（K向平面）圓心點(diǎn)找上下正，在以 d1、d3點(diǎn)為基準(zhǔn)，劃（Q向平面）把合面加工線。

3.3誤差分析

上述劃線方法，最大問題在于求出的O1點(diǎn)，是不準(zhǔn)確的，按毛坯求出的圓心，與用CAD軟件三維造型，在電腦上劃出來的中心誤差較大，按毛坯求出的圓心，與加工去掉后的圓心，成33°的夾角（如圖4），我們通過計(jì)算機(jī)三維造型，了解到我們?cè)趧澗€過程中所出現(xiàn)的問題，同時(shí)也更加精確地找到了劃線的方法。用計(jì)算機(jī)三維造型，可以直接得到 O1、O2、O3圓心點(diǎn)的幾何尺寸。使劃線的結(jié)果更加準(zhǔn)確，更加方便，效率更高。

圖4

4針對(duì)傳統(tǒng)劃?rùn)z劃線方法的不足采取的措施

4.1目前的劃線方法

4.1.1圖樣的技術(shù)分析及劃線前的預(yù)備

對(duì)圖樣的技術(shù)分析，三個(gè)法蘭面的圓心點(diǎn)是前（后）閥體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。但都在立體空間中，角度線無法劃出,按照毛坯所求的圓心,有一個(gè)面與水平始終存在一個(gè)夾角，中央點(diǎn)無法確定。需要解決的題目就是如何消除這個(gè)夾角所帶來的尺寸誤差。工件的擺方方向,是保證基準(zhǔn)的選擇要點(diǎn)。三個(gè)圓心的幾何位置，是閥體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，要求基準(zhǔn)在劃線時(shí)盡量與圖樣保持一致。工具預(yù)備，除正常的劃線工具外，還須預(yù)備三個(gè)流動(dòng)中央。

4.1.2找正、檢查、借料

如圖5所示，先丈量出（Q向平面）法蘭面毛坯板厚，確定法蘭面加工余量，確定水平高度，把三個(gè)流動(dòng)中央分別調(diào)整到鑄件內(nèi)孔處，以（Q向平面）內(nèi)腔為基準(zhǔn)，在流動(dòng)中央上求出圓心O1，并打上洋沖眼。同樣以（K向平面）和（P向平面）內(nèi)腔求圓心，分別投影到流動(dòng)中央上，檢查三個(gè)圓心點(diǎn)是否在統(tǒng)一條線上，若不在，只需要調(diào)水平左右進(jìn)行效借。

圖5

當(dāng)三個(gè)圓心在一條直線上時(shí)，證明左右水平正已找好。在用呢絨線以O(shè)1點(diǎn)為基準(zhǔn)，按CAD所劃出的尺寸，作O2、O3圓心點(diǎn)的射線。方法以O(shè)1點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，用呢絨線作圖樣理論上的射線，檢查K向平面和P向平面上下內(nèi)腔兩點(diǎn)圓的加工量，最后在對(duì)三個(gè)中心點(diǎn)進(jìn)行前后、上下進(jìn)行效借，調(diào)借到滿足設(shè)計(jì)要求為止，最終確定圓心點(diǎn)O1、O2、O3。

4.1.3劃線

如圖5所示，Q平面向下放置于劃線平臺(tái)上，以O(shè)2、O3圓心點(diǎn)，分別劃出各自法蘭圓的加工圓線，按H1、H2的高度尺寸，在K向平面和P向平面的法蘭外圓定出法蘭水平基準(zhǔn)線，同時(shí)在Q向平面法蘭外圓劃端面加工線和看線。在平臺(tái)上以O(shè)1點(diǎn)圓心為基準(zhǔn)，O3點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)劃坐標(biāo)線，再分別投到Q向平面法蘭外圓上，分別與Q向法蘭外圓有四個(gè)交點(diǎn)Q1、Q2、Q3、Q4。然后再作L1、L2的水平線，并分別投到K向平面和P向平面的法蘭外圓上，與P、K平面水平線相交得P1、P2、K1、K2點(diǎn)。P1和P2是P向平面法蘭面加工量的基準(zhǔn)

點(diǎn)，K1和K2是K向平面法蘭面加工量的基準(zhǔn)點(diǎn)。

將工件翻身，P向平面向下放置于劃線平臺(tái)上（如圖6所示），以P1、P2兩點(diǎn)為基準(zhǔn)找水平，再以P1、P2高度為基準(zhǔn)，劃上H3尺寸，同時(shí)以K1、K2、Q1、Q2四點(diǎn)找出整個(gè)工件的水平正。以P1、P2兩點(diǎn)高度為基準(zhǔn)，劃P向平面法蘭面最終加工線及看線。分別將P1、P2兩點(diǎn)，投到劃線平臺(tái)上，作L3的水平線，劃出K向平面法蘭面加工線及看線。

4.1.4檢查

圖6

按圖樣尺寸，檢查所有劃線尺寸，確定無誤后，在加工線、看線上打上洋沖眼和相關(guān)標(biāo)識(shí)。

4.2針對(duì)傳統(tǒng)劃?rùn)z劃線方法的不足采取的措施

對(duì)于高水頭的沖擊式水輪機(jī)組，因?yàn)樗^較高，對(duì)球閥的要求比較嚴(yán)格，閥體較多的采用斜分瓣結(jié)構(gòu)，即前后閥體的把合面與進(jìn)出水口軸線帶角度，使劃線和加工更加復(fù)雜。

傳統(tǒng)的劃線方法不足之處：

（1）劃線時(shí)基準(zhǔn)選擇誤差大?；鶞?zhǔn)應(yīng)該是三個(gè)軸的法蘭中央點(diǎn)為基準(zhǔn)，把合面法蘭中央點(diǎn)選擇錯(cuò)了，會(huì)造成把合面法蘭中央點(diǎn)，不能垂直于進(jìn)（出）水端法蘭中央點(diǎn)。同樣，活門法蘭中央點(diǎn)，與把合面法蘭中央點(diǎn)，也將有一個(gè)夾角，就會(huì)使活門軸孔法蘭加工量前后不平均，進(jìn)出水口內(nèi)腔加工量偏移較大，造成工件內(nèi)腔補(bǔ)焊打磨。

（2）不能找到鍛造時(shí)的第一基準(zhǔn)。鍛造時(shí)的基準(zhǔn)也是三個(gè)法蘭的中央點(diǎn)，基準(zhǔn)選擇錯(cuò)了，會(huì)造成在球閥總裝時(shí)，因內(nèi)腔本體干涉，活門不能完成開關(guān)動(dòng)作，就必需進(jìn)行補(bǔ)焊、吹爆、打磨。嚴(yán)峻時(shí)，會(huì)使前后閥體把合面變形產(chǎn)生間隙，這時(shí)就必需重新上機(jī)臺(tái)加工把合面和內(nèi)外止口。

針對(duì)加工中反映出的題目，推動(dòng)劃線的改革立異。通過利用計(jì)算機(jī)CAD制圖軟件知識(shí)，在電腦上發(fā)現(xiàn)了泛起題目的原因，也找到了公道的劃線方法。這種方法，總體來講就是在工件中，找到基準(zhǔn)點(diǎn)，用圖樣和計(jì)算機(jī)制圖提供的尺寸，用平尺、交尺、呢絨線、劃針盤等劃線工具，來作射線的方法，進(jìn)行多點(diǎn)基準(zhǔn)的效借，來保證工件的所有角度，保證整個(gè)坐標(biāo)系的相對(duì)位置，以達(dá)到加工的要求。

上述最大的立異點(diǎn)在于傳統(tǒng)劃線是在工件長(zhǎng)進(jìn)行劃?rùn)z劃線，用劃線的手段來對(duì)工件進(jìn)行效借，也就是說，基準(zhǔn)在工件上。而以CAD三維造型為依托用射線的方法，是把坐標(biāo)線先作好（也就是先作好基準(zhǔn)線），再用工件對(duì)照基準(zhǔn)線進(jìn)行調(diào)整效借。

此方法用在金窩水輪發(fā)電機(jī)組球閥前后閥體上，消除了內(nèi)腔補(bǔ)焊、吹刨這些質(zhì)量題目，更沒有泛起過返修合縫面這一情況。

5結(jié)語

從金窩球閥閥體的所有加工工序，到該球閥的總裝情況來看，固然直徑和高度較大，但與同類型的其它球閥比擬所用的加工時(shí)間最短，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于球閥前（后）閥體的劃線工作中，進(jìn)步了工作效率及劃線的正確度，更加公道的分配了各加工部位的余量，消除了后續(xù)加工工序中內(nèi)腔補(bǔ)焊、吹刨、修磨這些嚴(yán)峻質(zhì)量題目，其效率的進(jìn)步長(zhǎng)短常顯著的，不但為公司贏得了出產(chǎn)周期，也為我公司今后出產(chǎn)大型球閥時(shí)，改進(jìn)和進(jìn)步球閥閥體劃線工作做了有益的嘗試，貯備了相關(guān)劃線技術(shù)。